[发明专利]基于ROS2的松散介质移动机器人

说明书

本发明提供了一种基于ROS2的松散介质移动机器人，包括：螺旋轮式轮毂电机、差速底盘、控制器、传感器、电机驱动器和电池模组；所述螺旋轮式轮毂电机的数量为四个，分别置于差速底盘的轮毂位置，并与电机驱动器驱动连接；所述控制器、传感器、电机驱动器和电池模组置于差速底盘上；所述控制器分别与螺旋轮式轮毂电机、传感器和电机驱动器电连接；所述电池模组分别与螺旋轮式轮毂电机、差速底盘、控制器、传感器和电机驱动器电连接。本发明通过采用四轮差速底盘结构，搭载螺旋轮式构型轮胎，解决了传统四轮移动机器人在松散介质中运行困难，且很容易打滑甚至深陷其中的问题。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种基于ROS2的松散介质移动机器人。

背景技术

我国人口众多，粮食生产和消费总量均为世界第一。为了更好地解决我国当前粮食需求较大的问题，我国从国外进口的粮食数量不断增加。据海关总署统计，2019年我国进口粮食达高达1.11亿吨，进口额达419.82亿美元。与此同时，口岸面临的隐患和潜在危险源急剧增多，对口岸人员和环境安全造成了重大危害，严重威胁国家公共安全和经济安全。目前，我国在船舶大宗散装粮谷采样过程中会产生熏蒸剂残留、粮谷陷落、登轮跌落等多项安全风险，存在着查验抽样环节高效智能化装备不足、原有装备自动化程度低、高度依赖人工作业等问题，这都会影响样品检验效果，同时会对检验人员的生命安全造成威胁。

移动机器人需要一定的运动结构才可以在对应的环境中进行运动，粮仓采样移动机器人在松散介质中的可移动能力至关重要。以大豆、小麦为典型代表的粮食松散介质具有松软易塌陷、滑转率过大的特点，机器人在其中运行非常困难，且很容易打滑甚至深陷其中。常见的运动结构无法在其表面正常运行，因此设计一套可以在松散介质表面运动的移动机器人至关重要。

申请号为201510152651.7的中国发明专利公开了一种沙漠四组机器人，其技术方案是采用仿生的方式设计了一款足式移动机器人，但其结构较为复杂，设计加工难度较大，同时承载能力较低，只适用于本体机器人在松散介质中的运动，无法实现大负载运动，同时控制系统采用简单的嵌入式操作系统，通用性和开发利用率较低。

专利文献CN113510720A(申请号：CN202110665852.2)公开了一种实时分布式协作机器人控制系统，该控制系统与机器人本体连接，包括Linux操作系统单元、实时内核单元、数据分发服务单元、机器人控制单元、EtherCAT现场总线单元。然而该专利未涉及在松散介质中运动的描述，无法解决现有技术存在的弊端。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于ROS2的松散介质移动机器人。

根据本发明提供的基于ROS2的松散介质移动机器人，包括：螺旋轮式轮毂电机、差速底盘、控制器、传感器、电机驱动器和电池模组；

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

所述控制器、传感器、电机驱动器和电池模组置于差速底盘上；

所述控制器分别与螺旋轮式轮毂电机、传感器和电机驱动器电连接；

所述电池模组分别与螺旋轮式轮毂电机、差速底盘、控制器、传感器和电机驱动器电连接。

优选的，所述螺旋轮式轮毂电机和电机驱动器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。

优选的，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。

优选的，所述差速底盘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。

优选的，所述传感器包括集成编码器、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。