[发明专利]基于ROS2的松散介质移动机器人

权利要求书

1.一种基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，包括：螺旋轮式轮毂电机(1)、差速底盘(2)、控制器(3)、传感器(4)、电机驱动器(5)和电池模组(6)；

所述螺旋轮式轮毂电机(1)的数量为四个，分别置于差速底盘(2)的轮毂位置，并与电机驱动器(5)驱动连接；

所述控制器(3)、传感器(4)、电机驱动器(5)和电池模组(6)置于差速底盘(2)上；

所述控制器(3)分别与螺旋轮式轮毂电机(1)、传感器(4)和电机驱动器(5)电连接；

所述电池模组(6)分别与螺旋轮式轮毂电机(1)、差速底盘(2)、控制器(3)、传感器(4)和电机驱动器(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，所述螺旋轮式轮毂电机(1)和电机驱动器(5)采用四个单轴螺旋轮式轮毂电机及匹配的驱动器，额定功率为720W，输出转速为770RPM。

3.根据权利要求1所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，轮胎的形状为适用于松散环境的螺旋构型，材质为尼龙材料。

4.根据权利要求1所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，所述差速底盘(2)通过控制车轮两边速度差来完成机器人的前进后退以及转向运动。

5.根据权利要求1所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，所述传感器(4)包括集成编码器、惯性测量单元IMU、GPS、激光雷达和双目相机，对机器人运行状态、自身姿态以及环境信息进行实时监测，为后续建图、定位及导航提供数据基础。

6.根据权利要求1所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，所述电池模组(6)为48V36AH的锂电池，所述螺旋轮式轮毂电机(1)直接通过48V进行供电，将电压转换成12V后再供控制器(3)和传感器(4)。

7.根据权利要求1所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，将控制器(3)的层次划分为地面站PC、机器人上位机端和机器人下位机端；

所述机器人下位机端，对机器人进行运动控制，同时获取机器人的反馈数据，打包发送给机器人上位机端；

所述机器人上位机端包括与下位机和各传感器的数据通信接口、机器人状态参数初始化接口、数据预处理接口、仿真接口、运动学分析接口以及上层算法实现接口；

所述地面站PC用于提供可视化及手动控制界面。

8.根据权利要求7所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，所述机器人下位机端负责机器人控制，将机器人上位机端传输过来的运动指令转换成对各个电机的控制指令，并给电机驱动器(5)发送相应命令带动螺旋轮式轮毂电机(1)运动，同时将编码器及传感器数据反馈给机器人上位机端。

9.根据权利要求7所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，所述机器人上位机端负责上层算法的实现，包括传感器信息采集、数据预处理、数据传输以及构建地图、定位和路径规划。

10.根据权利要求7所述的基于ROS2的松散介质移动机器人，其特征在于，所述地面站PC提供通信及遥控界面和自主导航界面；

所述通信及遥控界面用于实时显示机器人运行过程中的速度、角速度信息、电池电压及剩余容量信息、运行时反馈信息及实时图像信息、基于ROS2主从机通信的参数配置和遥控模式下参数配置；

所述自主导航界面用于显示二维栅格地图、三维点云数据、设置初始化位置、设置目标位置、设置返航点、开始返航指令、机器人运行位置坐标及目标返航点坐标。