【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及自主貨物搬運與乘坐電梯控制，具體為一種適應于自主搬運機器人的控制系統及方法。
技術介紹
1、隨著現代物流服務業的發展，服務業的自動化、智能化要求越來越高。近年來，我國物流量逐年增長，并且隨著人口老齡化加劇難以配備相應的勞動力，這就會出現勞動力不足的現象。因此，通過機器人代替人工是發展趨勢。
2、機器人控制技術是整個機器人系統相對重要，精準度要求高的一個組成部分。隨著科學技術的不斷增長以及物聯網大數據的發展，使用智能設備來控制機器人已經成為一種趨勢。
3、然而，現有的機器人控制系統相對單一、無法實現自主搬運和乘坐電梯集于一體以及缺少工作靈活性，因此，需要一種新型智能自主貨物搬運與乘坐機器人來解決上述問題。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種適應于自主搬運機器人的控制系統及方法，以解決上述
技術介紹
中提出現有的機器人控制系統相對單一、無法實現自主搬運和乘坐電梯集于一體以及缺少工作靈活性的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種適用于自主搬運機器人的控制系統，包括上位機，所述上位機通過串口處理模塊連接分別有傳感器、舵機驅動電路和聽覺系統，所述上位機通過以太網雙向通訊的作用分別連接有wifi模塊與下位機，所述上位機通過can分析儀來分別控制升降臺電機與底盤電機，所述上位機通過usb雙向通訊連接視覺系統。
4、進一步，所述傳感器包括超聲波傳感器、雷達和imu傳
5、再進一步，所述wifi模塊通過局域網連接于用戶控制端以及自主充電樁，所述下位機通過網線控制機械臂運動，所述升降臺電機控制升降臺上升與下降，所述與底盤電機控制移動機器人運動，所述視覺系統通過d435i來獲取圖像信息。
6、一種適用于自主搬運機器人的控制方法，包括以下步驟：
7、1)系統上電自檢等待指令；
8、2)起始樓層最優路徑規劃；
9、3)執行自主搬運程序；
10、4)完成電梯乘坐任務；
11、5)目標樓層最優路徑規劃；
12、6)執行物體擺放程序；
13、7)原路返回出發點并自主充電。
14、進一步，所述步驟1)中，當系統有誤時輸出相應的錯誤代碼。當系統自檢通過后，機械裝置回到初始狀態以及程序初始化，系統進入待機狀態，等待線上用戶控制端下達相應指令，通過數據轉發局域網同步至上位機，或線下直接給予上位機相應指令；選擇其中一種方式來完成系統上電自檢并等待指令。
15、再進一步，所述步驟2)中，上位機在起始樓層接收到運貨指令后輸出信號，與自主充電樁斷開連接，通過訪問串口處理模塊，通過超聲波傳感器、雷達傳感器和imu傳感器，識別并判斷周圍環境及機身姿態，從而建立搬運樓層局部地圖并且完成搬運樓層最優運輸路徑規劃。
16、所述步驟3)中，上位機給can分析儀發can信號來控制底盤電機工作，帶動機器人按照歸劃路徑運行至搬運地點前合理位置，并給can分析儀發can信號來控制升降臺電機，從而帶動升降臺上的攝像頭對目標物體進行精確識別。同時，機器人進行車臂協同控制將本身位置調整至機械臂可抓取的工作空間；再由上位機通過以太網和串口通信分別控制下位機和舵機驅動電路控制機械臂上的夾爪抓取物體，并將物體放入指定位置之后調整車臂姿態，完成執行自主搬運程序。
17、所述步驟4)中，機器人按照如上所述的規劃路徑，運行至電梯按鈕前合理位置，上位機根據指令樓層和起始樓層的對比，來判斷應該是按下上升鍵還是下降鍵，從而攝像頭對所需按鍵提取像素深度信息并啟動車臂協調系統。當電梯按鈕在機械臂工作空間之內，上位機通過柔順控制完成機械臂執行按電梯按鈕動作。在此之后，控制機器人運動至電梯門前來等待電梯到來；進入電梯之后，重復上述的按電梯按鈕過程，只是將對應識別按鈕信息目標樓層數字。機器人到達目標樓層后駛出電梯，從而完成電梯乘坐任務。
18、所述步驟5)中，機器人到達目標樓層之后，切換全局地址并通過超聲波傳感器、雷達傳感器和imu傳感器，來識別周圍環境及機身姿態，從而建立目標樓層局部地圖并且完成目標樓層最優路徑規劃。
19、所述步驟6)中，根據如上所述的規劃路徑，上位機發送can指令給底盤使得機器人運動至擺放處；通過機械臂、攝像頭以及升降臺電機三者協同工作，使得攝像頭根據指令識別出需抓取物體。機械臂通過姿態解算配合升降臺與機械臂夾爪將抓取物體擺放至目標點，從而完成執行物體擺放程序。
20、所述步驟7)中，綜上所述來目標點的過程，規劃出一系列逆動作來完成原路返回。當機器人回到充電樁附近時，此刻雷達對充電樁輪廓進行掃描，使得機器人正負極對準充電樁，從而完成原路返回出發點完成自主充電。
21、本專利技術的技術構思為：機器人工作時，先進行系統自檢、機械裝置回中歸位以及程序初始化。當系統有誤時輸出相應的錯誤代碼，系統自檢通過后，進入待機狀態，等待用戶控制端下達相應指令，通過數據轉發服務器或局域網同步至上位機，或線下直接給上位機發送指令。上位機收到指令后，開始執行相應程序進行工作。
22、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術實現了樓層之間的貨物搬運由人工搬運向機器人結合電梯自主搬運的轉變，通過視覺、聽覺、定位以及電機控制等系統來實現電梯自主乘坐與貨物搬運，緩解勞動力不足壓力，節約搬運人工成本。
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1.一種適應于自主搬運的機器人的控制系統，包括上位機(1)，其特征在于：所述上位機(1)通過串口處理模塊(14)連接的分別有傳感器(2)、舵機驅動電路(3)和聽覺系統(4)，所述上位機(1)通過以太網雙向通訊的作用分別連接有WiFi模塊(5)與下位機(6)，所述上位機(1)通過CAN分析儀(7)來分別控制升降臺電機(8)與底盤電機(9)，所述上位機(1)通過USB雙向通訊連接視覺系統(10)。
2.根據權利要求1所述的一種適應于自主搬運的機器人的控制系統，其特征在于：所述傳感器(2)包括超聲波傳感器(201)、IMU傳感器(202)、雷達(203)，舵機驅動電路(3)連接機械臂夾爪(204)，聽覺系統(4)連接科大訊飛模塊(205)，通過超聲波傳感器(201)、雷達(203)和IMU傳感器(202)，識別并判斷周圍環境及機身姿態，能夠在機身姿態有誤的情況下反饋至上位機，并通過上位機進行及時控制調整，機械臂夾爪能夠配合機械臂完成搬運任務，科大訊飛語音模塊能夠提供線下的人機語音交互。
3.根據權利要求1或2所述的一種適應于自主搬運的機器人的控制系統，其特征在于
4.一種如權利要求1所述的適應于自主搬運的機器人的控制系統實現的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述步驟1)中，當系統有誤時輸出相應的錯誤代碼。當系統自檢通過后，機械裝置回到初始狀態以及程序初始化，系統進入待機狀態，等待線上用戶控制端(101)下達相應指令，通過數據轉發局域網(11)同步至上位機(1)，或線下直接給予上位機(1)相應指令；選擇其中一種方式來完成系統上電自檢并等待指令。
6.根據權利要求4或5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟2)中，上位機(1)在起始樓層接收到運貨指令后輸出信號，與自主充電樁(102)斷開連接，通過傳感器(2)的超聲波傳感器(201)、雷達傳感器(202)和IMU傳感器(203)，識別并判斷周圍環境及機身姿態，從而建立搬運樓層局部地圖并且完成搬運樓層最優運輸路徑規劃。
7.根據權利要求4或5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟3)中，上位機(1)給CAN分析儀(7)發CAN信號來控制底盤電機(9)工作，帶動機器人(105)按照歸劃路徑運行至搬運地點前合理位置，并給CAN分析儀(7)發CAN信號來控制升降臺電機，從而帶動升降臺(104)上的攝像頭(106)對目標物體進行精確識別。同時，機器人(105)進行車臂協同控制將本身位置調整至機械臂(103)可抓取的工作空間；再由上位機通過以太網和串口通信分別控制下位機(6)和舵機驅動電路(3)控制機械臂(103)上的夾爪(204)抓取物體，并將物體放入指定位置之后調整車臂姿態，完成執行自主搬運程序。
8.根據權利要求4或5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟4)中，機器人(105)按照如7所述的規劃路徑，運行至電梯按鈕前合理位置。上位機(1)根據指令樓層和起始樓層的對比，來判斷應該是按下上升鍵還是下降鍵，從而攝像頭(106)對所需按鍵提取像素深度信息并啟動車臂協調系統。當電梯按鈕在機械臂(103)工作空間之內，上位機(1)通過柔順控制完成機械臂(103)執行按電梯按鈕動作。在此之后，控制機器人(105)運動至電梯門前來等待電梯到來；進入電梯之后，重復上述的按電梯按鈕過程，只是將對應識別按鈕信息目標樓層數字。機器人(105)到達目標樓層后駛出電梯，從而完成電梯乘坐任務。
9.根據權利要求4或5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟5)中，機器人(105)到達目標樓層之后，切換全局地址并通過超聲波傳感器(201)、IMU傳感器(202)和雷達傳感器(203)，來識別周圍環境及機身姿態，從而建立目標樓層局部地圖并且完成目標樓層最優路徑規劃。
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述步驟6)中，根據規劃路徑，上位機(1)發送CAN指令給底盤使得機器人(105)運動至擺放處；通過機械臂(103)、攝像頭(106)以及升降臺電機(8)三者協同工作，使得攝像頭(106)根據指令識別出需抓取物體。機械臂(103)通過姿態解算配合升降臺(104)與機械臂夾爪(204)將抓取物體擺放至目標點，從而完成執行物體擺放程序；
...【技術特征摘要】
1.一種適應于自主搬運的機器人的控制系統，包括上位機(1)，其特征在于：所述上位機(1)通過串口處理模塊(14)連接的分別有傳感器(2)、舵機驅動電路(3)和聽覺系統(4)，所述上位機(1)通過以太網雙向通訊的作用分別連接有wifi模塊(5)與下位機(6)，所述上位機(1)通過can分析儀(7)來分別控制升降臺電機(8)與底盤電機(9)，所述上位機(1)通過usb雙向通訊連接視覺系統(10)。
2.根據權利要求1所述的一種適應于自主搬運的機器人的控制系統，其特征在于：所述傳感器(2)包括超聲波傳感器(201)、imu傳感器(202)、雷達(203)，舵機驅動電路(3)連接機械臂夾爪(204)，聽覺系統(4)連接科大訊飛模塊(205)，通過超聲波傳感器(201)、雷達(203)和imu傳感器(202)，識別并判斷周圍環境及機身姿態，能夠在機身姿態有誤的情況下反饋至上位機，并通過上位機進行及時控制調整，機械臂夾爪能夠配合機械臂完成搬運任務，科大訊飛語音模塊能夠提供線下的人機語音交互。
3.根據權利要求1或2所述的一種適應于自主搬運的機器人的控制系統，其特征在于：所述wifi模塊(5)通過局域網(11)連接于用戶控制端(101)以及自主充電樁(102)，所述下位機(6)通過網線控制機械臂(103)運動，所述升降臺電機(8)控制升降臺(104)上升與下降，所述與底盤電機(9)控制移動機器人(105)運動，所述視覺系統(10)通過d435i(106)來獲取圖像信息。
4.一種如權利要求1所述的適應于自主搬運的機器人的控制系統實現的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述步驟1)中，當系統有誤時輸出相應的錯誤代碼。當系統自檢通過后，機械裝置回到初始狀態以及程序初始化，系統進入待機狀態，等待線上用戶控制端(101)下達相應指令，通過數據轉發局域網(11)同步至上位機(1)，或線下直接給予上位機(1)相應指令；選擇其中一種方式來完成系統上電自檢并等待指令。
6.根據權利要求4或5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟2)中，上位機(1)在起始樓層接收到運貨指令后輸出信號，與自主充電樁(102)斷開連接，通過傳感器(2)的超聲波傳感器(201)、雷達傳感器(20...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉安東，竺功財，倪洪杰，朱華中，繆鑫輝，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：
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