[发明专利]模块化便携式移动机器人系统

权利要求书

1、一种模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：它包括控制单元模块、驱动单元模块、移动平台模块、翻转臂模块、能源模块、传感器模块、标准接口模块；所述能源模块内嵌于所述移动平台模块内，所述翻转臂模块与所述移动平台模块活动连接，所述控制单元模块通过所述驱动单元模块与所述移动平台模块相连，所述传感器模块通过标准接口模块与所述控制单元模块相连。

2、根据权利要求1所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述控制单元模块包括主控制器、操作控制单元和控制软件系统；所述主控制器通过标准的总线系统和标准协议与所述驱动单元模块、所述传感器模块通信；所述操作控制单元通过无线网络与所述主控制器通信，通过遥控方式来操纵机器人；所述控制软件系统采用模块化设计，集成常规的控制算法和通信协议。

3、根据权利要求2所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述主控制器包含主控CPU、运动控制CPU和通讯控制CPU；主控CPU用于整体决策、任务分配、传感器信息采集及处理、外围扩展器件的控制和管理、电源管理；运动控制CPU用于控制机器人的操作动作；通讯控制CPU用于主控制器各个CPU之间的通信协议及与主控制器与外围CPU节点和所述操作控制单元的通信。

4、根据权利要求1所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述驱动单元模块包括移动平台驱动模块和翻转臂驱动模块；所述移动平台驱动模块由直流伺服电机、电机编码器、电机驱动器、减速箱、传动机构组成，电机驱动器从所述控制单元模块接收指令驱动所述直流伺服电机，经由所述传动机构传动到所述移动平台模块，驱动机器人行走；所述翻转臂驱动模块包括翻转电机、电机编码器、电机驱动器、减速箱和传动机构，从所述控制单元模块发出的信号驱动所述翻转电机旋转，再带动所述翻转臂模块旋转。

5、根据权利要求4所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：在所述移动平台驱动模块中，所述电机驱动器采用PWM方式控制所述直流伺服电机。

6、根据权利要求1所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述移动平台模块包括底盘、上面板和行走机构，所述行走机构位于所述底盘的下面，所述底盘和所述上面板构成腔体，所述行走机构与所述底盘、所述底盘与所述上面板之间设有密封圈；所述移动平台模块的防水等级为IP67。

7、根据权利要求6所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述上面板上方设有标准接口模块。

8、根据权利要求6所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述移动平台模块中的行走机构为轮式机构或履带机构；所述轮式机构包括两个主动轮，所述履带机构包括一根履带、一个主动轮，一个从动轮，若干个辅助轮、一块支撑板，所述支撑板上设有所述能源模块。

9、根据权利要求1所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述翻转臂模块包括一个主动轮，一个从动轮，一根履带，一块支撑板。

10、根据权利要求8所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述能源模块包括电池、充电电路、电源管理电路、电源保护电路、电池安装支架，所述电池通过电池安装支架固定在所述移动平台模块上的左右履带机构的支撑板上。

11、根据权利要求1所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述传感器模块的控制节点电路具有独立的CPU，与所述控制单元模块之间用以太网或者CAN总线连接，采用标准的通信协议相互通信；各种传感器的信息传递给所述控制单元模块，辅助控制单元模块决策机器人的行为。

12、根据权利要求7所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述标准接口模块具有标准的网络接口，总线上的各个节点与所述控制单元模块之间用以太网或者CAN总线连接，采用标准的通信协议相互通信。

13、根据权利要求2所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：所述控制软件系统包括相互独立的运动控制模块、通信协议模块、传感器信息采集与处理模块、图像处理与模式识别模块、决策模块和扩展功能模块。

14、根据权利要求13所述的模块化便携式移动机器人系统，其特征在于：在所述控制软件系统中，

所述运动控制模块，用于实现机器人的运动开环和闭环控制，闭环控制包括速度闭环、位置闭环、电流闭环算法模块；

所述通信协议模块，包含标准的以太网和CAN总线通信协议，用于实现机器人各个CPU节点之间的相互通信；

所述传感器信息采集与处理模块，包含常用的各种传感器的采集与数据处理算法，将处理后的信息提供给决策模块；

所述图像处理与模式识别模块，集成了常用的图像处理和模式识别算法，用于将模式识别结果提供给所述决策模块；

所述决策模块，用于根据机器人的当前所处环境，判别各种传感器、图像采集与处理的信息，控制机器人的运动和作业，控制传感器模块，实现机器人的自主导航、响应操纵者命令、完成特定的操作；

所述的扩展功能模块，包含了特殊环境和任务下机器人的操作算法，用于用户根据需要扩充和修改。