一種激光循線機器人和循線方法技術

本發明專利技術提供一種激光循線機器人和循線方法，改進循線機制，只需在地面布設與地面具有色差的引導線作為循線軌跡，使用激光循線傳感器進行循線，實現機器人自主循跡，自主定位，靈敏度高，穩定性好，運行成本低；將功能部件整合并模塊化，便于安裝和維修。包括機器人主體，機器人主體包括主控模塊以及分別與主控模塊連接的運動機構，驅動模塊，激光循線模塊，定位模塊，無線通訊模塊；主控模塊實時采集相關數據，進行數據處理和輸出控制信號，包括采集激光循線模塊在運動軌跡上的循線信息，結合采集的定位模塊的定位信息，通過驅動模塊控制運動機構，實現機器人循線調整、運動控制和自主定位；無線通訊模塊用于實現主控模塊與上位機的通訊。

Laser line tracking robot and line tracking method

The invention provides a laser based robot and line method, improved line mechanism, but only on the ground floor layout and with color difference as the guide line on line trajectory, the use of laser line on line sensor, robot tracking, self positioning, high sensitivity, good stability, low operation cost; will the function of component integration and modularization, easy installation and maintenance. Including the robot body, the robot body comprises a main control module are respectively connected with the main control module and the motion mechanism, drive module, laser line module, positioning module, wireless communication module; the main control module of real-time data collection, data processing and output control signal, including information acquisition based on line laser line module in motion on the track, combined with the positioning information collected through the positioning module, driver module, motion mechanism, robot line adjustment, motion control and self localization; wireless communication module is used to realize the main control module and PC communication.

【技術實現步驟摘要】
一種激光循線機器人和循線方法
本專利技術屬于服務機器人
，特別是涉及一種激光循線機器人和循線方法。
技術介紹
隨著科技的發展，機械電子及軟件工程等相關技術的進步，促進了機器人技術的發展。近年來，社會勞動力成本走高，一些基礎服務行業勞動力不足，通過服務機器人替代人類進行重復性勞動已經成為一種需求，同時成為一種可能。我國的機器人行業發展迅速，在全球機器人產業飛速發展的影響下，以及勞動力成本日益增高的情況下，推動了機器人在各個領域的應用。在送餐服務領域，已經開始有專門的送餐服務機器人的研究與應用。針對在餐廳服務的送餐服務機器人，現有的送餐服務機器人通常是按照鋪設的磁導線線路，通過循磁原理循線，為需要送餐的客人送餐。但是在餐廳中鋪設磁線過于復雜，耗時長，并且送餐線路難更改，造成送餐效率低下，操作人機交互性差，機器人運動路徑單調，無法按最優路徑進行循線和送餐。還有通過紅外傳感器識別色差進行循線的方式，雖然鋪線簡單，但抗干擾能力差。另外，機器人在餐廳的定位往往依賴于貼固定的磁條來定位，而且定位信息寫入后，更改起來費時費力；并且，目前機器人的維護門檻高，檢修困難，一旦機器人出現問題，需要通過專門的調試器連接進行調試測試。綜上所述，現有的送餐機器人存在循線鋪設復雜，循線策略單調，人機交互性差，維護門檻高和形式死板等問題。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術存在的缺陷和不足，提供一種激光循線機器人和循線方法，改進循線機制，只需在地面布設與地面具有色差的引導線作為循線軌跡，使用激光循線傳感器進行循線，實現機器人自主循跡，自主定位，靈敏度高，穩定性好，運行成本低；將功能部件整合并模塊化，便于安裝和維修。本專利技術的技術方案是：1.一種激光循線機器人，其特征在于，包括機器人主體，所述機器人主體包括主控模塊以及分別與所述主控模塊連接的運動機構，驅動模塊，激光循線模塊，定位模塊，無線通訊模塊；所述主控模塊實時采集相關數據，進行數據處理和輸出控制信號，包括采集激光循線模塊在運動軌跡上的循線信息，結合采集的定位模塊的定位信息，通過驅動模塊控制運動機構，實現機器人循線調整、運動控制和自主定位；所述無線通訊模塊用于實現主控模塊與上位機的通訊。2.所述運動機構包括左右兩個帶編碼器的直流伺服電機、兩個驅動輪和兩個萬向輪，所述兩個直流伺服電機分別通過錐齒輪與兩個驅動輪連接，安裝于機器人主體的底盤后側，兩個萬向輪安裝在所述底盤前側；所述驅動模塊包括直流電機控制器，所述控制器與主控模塊和電機連接，主控模塊采集電機編碼器信息通過控制器控制電機輸出合適的速度，兩個電機驅動兩個驅動輪的運動，通過差速方式實現運動與轉向。3.所述激光循線模塊包括具有一定寬度的線激光循線傳感器，設置在機器人主體的底盤前側中心部位，當所述機器人沿鋪設在地面的引導線運動時，將檢測到的引導線相對于地面的色差信息傳送給主控模塊，由主控模塊給驅動模塊發出控制信號，控制運動機構實現機器人循線調整、運動控制。4.所述定位模塊包括RFID射頻識別卡，按定位需要固定在所述引導線上設定位置，當所述機器人沿所述引導線運動時，采集定位信息發送給主控模塊，由主控模塊給驅動模塊發出控制信號，控制運動機構實現機器人自主定位。5.所述機器人主體還包括外殼，所述外殼上具有超聲測距模塊，通過超聲波傳感器探測采集前后左右障礙物距離的超聲波測距信息，發送給主控模塊，由主控模塊給驅動模塊發出控制信號，控制機器人停止或轉彎。6.所述機器人主體還包括LED燈光系統，包括LED燈電路板和LED燈外罩，所述LED燈光系統賦予機器人生命體征，包括前襟衣領燈區，心燈心環燈區，兩翼燈區，腳步燈區，前向燈區，分別抽象映射機器人的運動特征；包括前向燈映射機器人的行進路線，腳步燈映射機器人的行進狀態與停止狀態；兩翼燈映射機器人的運行正常與否，心燈心環燈映射機器人急停狀態和電量狀態，前襟衣領燈區映射機器人的行進過程的呼吸狀態，還具有托盤烘托燈用于烘托送餐的餐品；與所述LED燈光系統連接的LED燈電路板連接所述主控模塊，控制LED燈的開/關以及在燈光運行時產生不同顏色、不同亮度和不同頻率，以產生各種動態效果。7.所述機器人主體還包括與主控模塊連接的顯示屏，所述顯示屏為7寸工業級串口屏，安裝在機器人前方，包括人臉表情顯示界面與交互控制界面；通過點擊人臉表情顯示界面的鼻子，可以切入到交互控制界面進行控制參數和指令的設置及輸入。8.所述機器人主體還包括托盤，所述托盤上具有與主控模塊連接的壓力檢測模塊，通過壓力傳感器采集機器人托盤負重信息，判斷機器人托盤是否存在物品，實現物品取走后自動返回。9.所述機器人主體還包括電源模塊，所述電源模塊包括電源及與電源連接的電源轉換電路，所述電源轉換電路通過整流模塊及電壓轉換電路分別輸出24V電壓、12V電壓和5V電壓，所述24V電壓分別給電機控制器和電機供電，所述12V電壓給顯示屏供電，所述5V電壓分別給主控模塊，激光循線模塊，定位模塊，壓力檢測模塊，超聲測距模塊，LED燈電路板，無線通訊模塊供電。10.所述主控模塊、電源模塊、驅動模塊通過中控轉接板分別連接運動機構的電機，激光循線模塊，定位模塊，壓力檢測模塊，超聲測距模塊，LED燈電路板，顯示屏；所述中控轉接板上具有與電源模塊連接的6P接口和與主控模塊、驅動模塊連接的8P接口，所述主控模塊、電源模塊、驅動模塊通過信號線電源線輸出接口分別連接激光循線模塊，定位模塊，壓力檢測模塊，超聲測距模塊，LED燈電路板，顯示屏、電機，所述中控轉接板上的接口均為插拔式排線接口。11.所述主控模塊包括接口模塊，通過485接口分別連接電機、超聲測距模塊、顯示屏，通過TTL接口連接激光循線模塊，定位模塊，無線模塊，通過I/O接口連接LED燈電路板。12.所述主控模塊通過無線通訊模塊連接上位機的地圖生成模塊，所述地圖生成模塊根據輸入的實際的餐廳送餐路線，生成相應的餐廳循線地圖代碼，通過無線通訊模塊將生成的地圖傳輸給主控模塊存儲起來。13.所述主控模塊還連接故障檢測儀，包括由LED燈陣列組成的故障檢測模塊，用于對機器人主體的各個模塊進行故障檢測，根據檢測結果呈現的LED矩陣圖像，指導顯示需要的更換模塊，實現對機器人的模塊化維修。14.一種激光循線機器人的循線方法，其特征在于，包括以下步驟：1)機器人自檢：接通機器人總開關，機器人啟動，顯示屏播放開機動畫，同時LED系統燈光啟動，各個功能模塊進行自檢，自檢成功后，LED燈顯示為正常運行狀態；自檢不成功，通過蜂鳴器和燈光顯示故障報錯信息；機器人自檢通過啟動完成后，顯示屏顯示人臉動態表情，燈光顯示為正常運行狀態。2)自檢成功后，點擊顯示屏的人臉表情顯示界面的鼻子，切換進入交互控制界面，選擇相應的設置為運動指令，確認后，機器人將按所選的設置進行運行。3)執行運動指令：主控模塊實時采集相關信息，進行數據處理和輸出控制信號，包括采集激光循線模塊的循線信息，采集定位模塊的定位信息，對采集到的信息以及用戶輸入信息進行處理分析，產生相應的控制信號，按預先設置的引導線運動，實現機器人循線調整、運動控制和自主定位。15.所述步驟3)中，針對送餐運動，還包括采集超聲測距模塊的障礙物距離信息，采集托盤的壓力傳感器是否存在重物及其重量值的信息，實現避障控制及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光循線機器人，其特征在于，包括機器人主體，所述機器人主體包括主控模塊以及分別與所述主控模塊連接的運動機構，驅動模塊，激光循線模塊，定位模塊，無線通訊模塊；所述主控模塊實時采集相關數據，進行數據處理和輸出控制信號，包括采集激光循線模塊在運動軌跡上的循線信息，結合采集的定位模塊的定位信息，通過驅動模塊控制運動機構，實現機器人循線調整、運動控制和自主定位；所述無線通訊模塊用于實現主控模塊與上位機的通訊。

【技術特征摘要】
1.一種激光循線機器人，其特征在于，包括機器人主體，所述機器人主體包括主控模塊以及分別與所述主控模塊連接的運動機構，驅動模塊，激光循線模塊，定位模塊，無線通訊模塊；所述主控模塊實時采集相關數據，進行數據處理和輸出控制信號，包括采集激光循線模塊在運動軌跡上的循線信息，結合采集的定位模塊的定位信息，通過驅動模塊控制運動機構，實現機器人循線調整、運動控制和自主定位；所述無線通訊模塊用于實現主控模塊與上位機的通訊。2.根據權利要求1所述的激光循線機器人，其特征在于，所述運動機構包括左右兩個帶編碼器的直流伺服電機、兩個驅動輪和兩個萬向輪，所述兩個直流伺服電機分別通過錐齒輪與兩個驅動輪連接，安裝于機器人主體的底盤后側，兩個萬向輪安裝在所述底盤前側；所述驅動模塊包括直流電機控制器，所述控制器與主控模塊和電機連接，主控模塊采集電機編碼器信息通過控制器控制電機輸出合適的速度，兩個電機驅動兩個驅動輪的運動，通過差速方式實現運動與轉向。3.根據權利要求1所述的激光循線機器人，其特征在于，所述激光循線模塊包括具有一定寬度的線激光循線傳感器，設置在機器人主體的底盤前側中心部位，當所述機器人沿鋪設在地面的引導線運動時，將檢測到的引導線相對于地面的色差信息傳送給主控模塊，由主控模塊給驅動模塊發出控制信號，控制運動機構實現機器人循線調整、運動控制。4.根據權利要求3所述的激光循線機器人，其特征在于，所述定位模塊包括RFID射頻識別卡，按定位需要固定在所述引導線上設定位置，當所述機器人沿所述引導線運動時，采集定位信息發送給主控模塊，由主控模塊給驅動模塊發出控制信號，控制運動機構實現機器人自主定位。5.根據權利要求1所述的激光循線機器人，其特征在于，所述機器人主體還包括外殼，所述外殼上具有超聲測距模塊，通過超聲波傳感器探測采集前后左右障礙物距離的超聲波測距信息，發送給主控模塊，由主控模塊給驅動模塊發出控制信號，控制機器人停止或轉彎。6.根據權利要求1所述的激光循線機器人，其特征在于，所述機器人主體還包括LED燈光系統，包括LED燈電路板和LED燈外罩，所述LED燈光系統賦予機器人生命體征，包括前襟衣領燈區，心燈心環燈區，兩翼燈區，腳步燈區，前向燈區，分別抽象映射機器人的運動特征；包括前向燈映射機器人的行進路線，腳步燈映射機器人的行進狀態與停止狀態；兩翼燈映射機器人的運行正常與否，心燈心環燈映射機器人急停狀態和電量狀態，前襟衣領燈區映射機器人的行進過程的呼吸狀態，還具有托盤烘托燈用于烘托送餐的餐品；與所述LED燈光系統連接的LED燈電路板連接所述主控模塊，控制LED燈的開/關以及在燈光運行時產生不同顏色、不同亮度和不同頻率，以產生各種動態效果。7.根據權利要求1所述的激光循線機器人，其特征在于，所述機器人主體還包括與主控模塊連接的顯示屏，所述顯示屏為7寸工業級串口屏，安裝在機器人前方，包括人臉表情顯示界面與交互控制界面；通過點擊人臉表情顯示界面的鼻子，可以切入到交互控制界面進行控制參數和指令的設置及輸入。8.根據權利要求1所述的激光循線機器人，其特征在于，所述機器人主體還包括托盤，所述托盤上具有與主控模塊連接的壓力檢測模塊，通過壓力傳感器采集機器人托盤負重信息，判斷機器人托盤是否存在物品，實現物品取走后自動返回。9.根據權利要求1至8之一所述的激光循線機器人，其特征在于，所述機器人主體還包括電源模塊，所述電源模塊包括電源及與電源連接的電源轉換電路，所述電源轉換電路通過整流模塊及電壓轉換電路分別輸出24V電壓、12V電壓和5V電壓，所述24V電壓分別給電機控制器和電機供電，所述12V電壓給顯示屏供電，所述5V電壓分別...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周寶海，潘亞磊，
申請(專利權)人：北京智能佳科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11