專利名稱：小型偵察機(jī)器人智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)器人控制器，具體是一種小型偵察機(jī)器人智能控制器。
背景技術(shù)：
小型偵察機(jī)器人以偵測未知環(huán)境中的危險(xiǎn)物品，特別是偵測汽車底部的爆炸品為 主要目標(biāo)，小型偵察機(jī)器人可以代替人進(jìn)入未知危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行危險(xiǎn)品偵測，并且因可以 進(jìn)入汽車底部探測可能安放于汽車底盤的爆炸品而具有特別的優(yōu)勢。小型偵察機(jī)器人主要 由小型化車體機(jī)構(gòu)、智能控制器系統(tǒng)等部分構(gòu)成。機(jī)器人的工作方式主要是基于無線網(wǎng)絡(luò) 的遠(yuǎn)程遙操作，即機(jī)器人將現(xiàn)場情況發(fā)送至遙操作端，位于遙操作端的操作員根據(jù)傳輸回 來的現(xiàn)場情況使用手柄對機(jī)器人發(fā)出運(yùn)動控制指令，機(jī)器人接收到這些指令后完成相應(yīng)的 運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)操作員對機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種小型偵察機(jī)器人的智能控制 器，使其能滿足小型偵察機(jī)器人的功能需要代替人進(jìn)入未知環(huán)境，特別是汽車底部進(jìn)行危 險(xiǎn)品偵測。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種小型偵察機(jī)器人智能控制器，包括嵌入式中央控制模塊、嵌入式視覺模塊、 嵌入式運(yùn)動控制模塊及無線網(wǎng)絡(luò)模塊，嵌入式視覺模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的USB接口與嵌入式中央 控制模塊相連接，且所述嵌入式視覺模塊用于采集視覺區(qū)域內(nèi)的圖像信息，并以數(shù)字圖像 的形式傳送至嵌入式中央控制模塊；所述嵌入式中央控制模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊接受遠(yuǎn)程 控制指令，并通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊傳送所述的圖像信息；所述的嵌入式運(yùn)動控制模塊包括微 處理器子模塊和電機(jī)驅(qū)動子模塊，微處理器子模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行口與嵌入式中 央控制模塊相連接，且用于接受來自嵌入式中央控制模塊的運(yùn)動控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為 電機(jī)控制指令，通過電機(jī)驅(qū)動子模塊驅(qū)動電機(jī)按指令運(yùn)動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的高清無線實(shí)時(shí)傳輸，及圖像數(shù)據(jù)和控 制指令的并行傳輸；本發(fā)明底層采用高性價(jià)比的微處理器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制，大大簡化 了電機(jī)控制的復(fù)雜性，并采用游戲手柄作為整個(gè)系統(tǒng)的輸入設(shè)備，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，交互性 好，可操控性強(qiáng)，簡單易用的特點(diǎn)，并且整體尺寸小，特別適合于作為小型偵察機(jī)器人的智 能控制器。本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，具有可靠性高，可 擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。綜上，采用該智能控制器可以很好的完成控制小型偵察機(jī)器人代替人進(jìn) 入未知環(huán)境進(jìn)行危險(xiǎn)品偵測的任務(wù)。


圖1為本發(fā)明智能控制器系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2為本發(fā)明模塊連接示意圖。圖3為本發(fā)明中嵌入式運(yùn)動控制模塊的電路原理圖。圖4為本發(fā)明中嵌入式運(yùn)動控制模塊的軟件流程圖。圖5為本發(fā)明的總體軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式一種小型偵察機(jī)器人智能控制器，包括嵌入式中央控制模塊1、嵌入式視覺模塊 3、嵌入式運(yùn)動控制模塊2及無線網(wǎng)絡(luò)模塊4，嵌入式視覺模塊3通過標(biāo)準(zhǔn)的USB接口與嵌 入式中央控制模塊1相連接，且所述嵌入式視覺模塊3用于采集視覺區(qū)域內(nèi)的圖像信息，并 以數(shù)字圖像的形式傳送至嵌入式中央控制模塊1 ；所述嵌入式中央控制模塊1通過無線網(wǎng) 絡(luò)模塊4接受遠(yuǎn)程控制指令，并通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊4傳送所述的圖像信息；所述的嵌入式運(yùn) 動控制模塊2包括微處理器子模塊21和電機(jī)驅(qū)動子模塊22，微處理器子模塊21通過標(biāo)準(zhǔn) 的RS232C串行口與嵌入式中央控制模塊1相連接，且用于接受來自嵌入式中央控制模塊1 的運(yùn)動控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制指令，通過電機(jī)驅(qū)動子模塊22驅(qū)動電機(jī)按指令運(yùn) 動。在本實(shí)施例中，嵌入式運(yùn)動控制模塊2中的微處理器子模塊21采用美國Cygnal公司 的C8051F320型單片機(jī)作為主控芯片，嵌入式運(yùn)動控制模塊2中的電機(jī)驅(qū)動子模塊22采用 美國ST公司的L298N型電機(jī)驅(qū)動芯片作為主控芯片；嵌入式中央控制模塊1通過標(biāo)準(zhǔn)串行 口與串行口通信芯片MAX3232ESE的14腳和13腳相連，微處理器子模塊21通過主控芯片 的30腳和29腳與前述的MAX3232ESE的10腳和12腳分別相連，從而嵌入式中央控制模塊 1與微處理器子模塊21通過標(biāo)準(zhǔn)串行口連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；微處理器子模塊21通過 主控芯片的24腳、23腳、22腳和21腳分別與第一塊光電隔離模塊的1腳、第二塊光電隔離 模塊的1腳、第三塊光電隔離模塊的1腳和第四塊光電隔離模塊的1腳相連接，而電機(jī)驅(qū)動 子模塊22通過主控芯片的5腳、7腳、10腳和12腳與第一塊光電隔離模塊的4腳、第二塊 光電隔離模塊的4腳、第三塊光電隔離模塊的4腳和第四塊光電隔離模塊的4腳相連接；電 機(jī)驅(qū)動子模塊22通過主控芯片的2腳和3腳與作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的其中一臺驅(qū)動電機(jī)相連接， 再通過主控芯片的13腳和14腳與另一臺驅(qū)動電機(jī)相連接；最后電機(jī)驅(qū)動子模塊22通過主 控芯片的2腳、3腳、13腳和14腳及兩臺驅(qū)動電機(jī)與由二極管組成的保護(hù)電路相連接，以防 止電流過大對電機(jī)造成損害。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本實(shí)施例包括嵌入式中央控制模塊、嵌入式視覺模塊、嵌入式運(yùn)動控制模塊、無 線網(wǎng)絡(luò)模塊、遠(yuǎn)程遙操作模塊和電源模塊，其中所述的嵌入式視覺模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的USB接口與嵌入式中央控制模塊相連接，采集 視覺區(qū)域內(nèi)的圖像信息，并以數(shù)字圖像的形式傳送至嵌入式中央控制模塊；所述的嵌入式運(yùn)動控制模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行口與嵌入式中央控制模塊相 連接，接受嵌入式中央控制模塊的運(yùn)動控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制指令，驅(qū)動電機(jī)按 相應(yīng)要求運(yùn)動；所述的嵌入式運(yùn)動控制模塊包括，微處理器子模塊和電機(jī)驅(qū)動子模塊。微處理器 子模塊采用美國Cygnal公司的C8051F320型單片機(jī)作為主控芯片，電機(jī)驅(qū)動子模塊采用美 國ST公司的L298N型電機(jī)驅(qū)動芯片作為主控芯片。嵌入式中央控制模塊通過標(biāo)準(zhǔn)RS232C 串行口與微處理器子模塊相連接，而微處理器子模塊經(jīng)過光電隔離裝置與電機(jī)驅(qū)動子模塊相連接，最后電機(jī)驅(qū)動子模塊與作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的兩臺電機(jī)相連接，同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外接由二 極管組成的保護(hù)電路，以防止電流過大對電機(jī)造成損害。微處理器子模塊接受來自嵌入式 中央控制模塊的運(yùn)動方向和速度指令信息，輸出控制信號給電機(jī)驅(qū)動子模塊；電機(jī)驅(qū)動子 模塊接受來自微處理器子模塊的控制信號，將運(yùn)動方向和速度信息轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制命令， 驅(qū)動電機(jī)按相應(yīng)要求運(yùn)動；所述的無線網(wǎng)絡(luò)模塊采用中國TP-LINK公司的54M無線USB網(wǎng)卡，型號為 TL-WN322G+，并通過標(biāo)準(zhǔn)的USB接口與嵌入式中央控制模塊相連接，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程遙操作模 塊的連接； 所述的遠(yuǎn)程遙操作模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊與嵌入式中央控制模塊相連接，顯示嵌 入式中央控制模塊傳送的圖像信息和運(yùn)動信息，包括方向和速度，接受控制手柄的輸入信 息，并將這些信息進(jìn)行編碼處理后發(fā)送給嵌入式中央控制模塊；所述的電源模塊包括一組24V的干電池，用于向電機(jī)及其驅(qū)動電路供電，并通過 直流_直流電壓轉(zhuǎn)換電路提供各種電壓的電源，向所有其他控制系統(tǒng)模塊供電；所述的嵌入式中央控制模塊采用臺灣Arbor公司的小型低功耗工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 型號為CS-3945A，并與上述嵌入式視覺模塊、嵌入式運(yùn)動控制模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、遠(yuǎn)程遙 操作模塊和電源模塊相連，處理來自上述嵌入式視覺模塊、嵌入式運(yùn)動控制模塊、無線網(wǎng)絡(luò) 模塊、遠(yuǎn)程遙操作模塊和電源模塊的信息，向上述嵌入式運(yùn)動控制模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、遠(yuǎn) 程遙操作模塊發(fā)送信息數(shù)據(jù)和控制指令。所述的接受嵌入式中央控制模塊向操作員輸出的信息，包括各種狀態(tài)信息和圖像 信息，以圖形界面的方式向操作員顯示，并接受操作員以手柄的方式輸入的運(yùn)動信息，經(jīng)過 遠(yuǎn)程遙操作模塊編碼通過以太網(wǎng)發(fā)送給嵌入式中央控制模塊。所述的控制指令，包括①、接收來自于嵌入式視覺模塊的圖像信息；②、接收來自于嵌入式運(yùn)動控制模塊的運(yùn)動方向、速度信息和通過嵌入式中央控 制模塊轉(zhuǎn)發(fā)的操作員輸入信息，根據(jù)該信息，向嵌入式運(yùn)動控制模塊發(fā)送運(yùn)動指令；③、通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊連接嵌入式中央控制模塊和遠(yuǎn)程遙操作模塊；④、通過遠(yuǎn)程遙操作模塊向操作員提供圖形化用戶界面，操作員可通過手柄實(shí)現(xiàn) 對機(jī)器人的運(yùn)動控制。本實(shí)施例的小型偵察機(jī)器人智能控制器是小型偵察機(jī)器人的一個(gè)組成部分，小型 偵察機(jī)器人包括小型化車體機(jī)構(gòu)和智能控制器。本實(shí)施例所涉及的智能控制器對小型化車 體機(jī)構(gòu)實(shí)施運(yùn)動控制，并對遠(yuǎn)程遙操作端提供圖形界面和圖像信息，接受遠(yuǎn)程遙操作端的 運(yùn)動控制指令。
權(quán)利要求
一種小型偵察機(jī)器人智能控制器，其特征在于，包括嵌入式中央控制模塊(1)、嵌入式視覺模塊(3)、嵌入式運(yùn)動控制模塊(2)及無線網(wǎng)絡(luò)模塊(4)，嵌入式視覺模塊(3)通過標(biāo)準(zhǔn)的USB接口與嵌入式中央控制模塊(1)相連接，且所述嵌入式視覺模塊(3)用于采集視覺區(qū)域內(nèi)的圖像信息，并以數(shù)字圖像的形式傳送至嵌入式中央控制模塊(1)；所述嵌入式中央控制模塊(1)通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊(4)接受遠(yuǎn)程控制指令，并通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊(4)傳送所述的圖像信息；所述的嵌入式運(yùn)動控制模塊(2)包括微處理器子模塊(21)和電機(jī)驅(qū)動子模塊(22)，微處理器子模塊(21)通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行口與嵌入式中央控制模塊(1)相連接，且用于接受來自嵌入式中央控制模塊(1)的運(yùn)動控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制指令，通過電機(jī)驅(qū)動子模塊(22)驅(qū)動電機(jī)按指令運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型偵察機(jī)器人智能控制器，其特征在于，嵌入式運(yùn)動控制 模塊(2)中的微處理器子模塊(21)采用美國Cygnal公司的C8051F320型單片機(jī)作為主 控芯片，嵌入式運(yùn)動控制模塊(2)中的電機(jī)驅(qū)動子模塊(22)采用美國ST公司的L298N型 電機(jī)驅(qū)動芯片作為主控芯片；嵌入式中央控制模塊(1)通過標(biāo)準(zhǔn)串行口與串行口通信芯片 MAX3232ESE的14腳和13腳相連，微處理器子模塊(21)通過主控芯片的30腳和29腳與前 述的MAX3232ESE的10腳和12腳分別相連，從而嵌入式中央控制模塊(1)與微處理器子模 塊(21)通過標(biāo)準(zhǔn)串行口連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；微處理器子模塊(21)通過主控芯片的24 腳、23腳、22腳和21腳分別與第一塊光電隔離模塊的1腳、第二塊光電隔離模塊的1腳、第 三塊光電隔離模塊的1腳和第四塊光電隔離模塊的1腳相連接，而電機(jī)驅(qū)動子模塊(22)通 過主控芯片的5腳、7腳、10腳和12腳與第一塊光電隔離模塊的4腳、第二塊光電隔離模塊 的4腳、第三塊光電隔離模塊的4腳和第四塊光電隔離模塊的4腳相連接；電機(jī)驅(qū)動子模塊 (22)通過主控芯片的2腳和3腳與作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的其中一臺驅(qū)動電機(jī)相連接，再通過主控 芯片的13腳和14腳與另一臺驅(qū)動電機(jī)相連接；最后電機(jī)驅(qū)動子模塊(22)通過主控芯片的 2腳、3腳、13腳和14腳及兩臺驅(qū)動電機(jī)與由二極管組成的保護(hù)電路相連接，以防止電流過 大對電機(jī)造成損害。
全文摘要
一種小型偵察機(jī)器人智能控制器，包括嵌入式中央控制模塊、嵌入式視覺模塊、嵌入式運(yùn)動控制模塊及無線網(wǎng)絡(luò)模塊，嵌入式視覺模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的USB接口與嵌入式中央控制模塊相連接，且所述嵌入式視覺模塊用于采集視覺區(qū)域內(nèi)的圖像信息，并以數(shù)字圖像的形式傳送至嵌入式中央控制模塊；所述嵌入式中央控制模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊接受遠(yuǎn)程控制指令，并通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊傳送所述的圖像信息；所述的嵌入式運(yùn)動控制模塊包括微處理器子模塊和電機(jī)驅(qū)動子模塊，微處理器子模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行口與嵌入式中央控制模塊相連接，且用于接受來自嵌入式中央控制模塊的運(yùn)動控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制指令，通過電機(jī)驅(qū)動子模塊驅(qū)動電機(jī)按指令運(yùn)動。
文檔編號G05D1/00GK101847010SQ20101019386
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者包加桐, 宋愛國, 崔建偉, 熊鵬文, 章華濤, 錢夔, 高鳴 申請人:東南大學(xué)