[发明专利]具有视觉反馈的球形机器人运动控制系统及运动控制方法

摘要

本发明公开了具有视觉反馈的球形机器人运动控制系统及运动控制方法，包括球形机器人本体，及安装于球形机器人本体上的控制系统，及与控制系统进行无线通信的上位机；所述控制系统包括核心控制系统，及与核心控制系统电连接的执行系统、传感器系统、图像处理系统和电源供电系统，及与核心控制系统通过无线传输的通信系统；所述执行系统、传感器系统、通信系统和图像处理系统分别与电源供电系统电连接；本发明的具有视觉反馈的球形机器人运动控制系统及运动控制方法，对惯性测量单元数据进行处理，实现了准确的姿态信息采集；实现了对球形机器人的速度和姿态进行控制，实现了机器人的直线运动和圆弧转弯运动。

主权项

具有视觉反馈的球形机器人运动控制系统，包括球形机器人本体，及安装于球形机器人本体上的控制系统，及与控制系统进行无线通信的上位机；其特征在于：所述控制系统包括核心控制系统，及与核心控制系统电连接的执行系统、传感器系统、图像处理系统和电源供电系统，及与核心控制系统通过无线传输的通信系统；所述执行系统、传感器系统、通信系统和图像处理系统分别与电源供电系统电连接；所述核心控制系统包括嵌入式ARM处理器，及与嵌入式ARM处理器电连接的外围电路；所述执行系统由长轴直流无刷电机、短轴直流无刷电机、长轴减速器、短轴减速器、长轴直流驱动器和短轴直流驱动器构成；所述长轴直流驱动器和短轴直流驱动器分别通过CAN总线与嵌入式ARM处理器电连接；所述长轴直流无刷电机和短轴直流无刷电机分别通过长轴直流驱动器和短轴直流驱动器与嵌入式ARM处理器电连接；所述长轴直流无刷电机和短轴直流无刷电机分别与长轴减速器和短轴减速器电连接；所述传感器系统包括惯性测量单元、光电编码器和视觉相机；所述惯性测量单元通过RS232串口总线与嵌入式ARM处理器电连接；所述惯性测量单元由包括三轴陀螺仪、三轴角加速度计和卡尔曼滤波器；所述三轴陀螺仪和三轴角加速度计通过卡尔曼滤波器与嵌入式ARM处理器电连接；所述长轴直流无刷电机和短轴直流无刷电机分别通过光电编码器与嵌入式ARM处理器电连接；所述视觉相机与图像处理系统电连接；所述图像处理系统通过RS232串口总线与嵌入式ARM处理器电连接；所述图像处理系统包括i7‑2600处理器，及与i7‑2600处理器电连接的存储单元；所述通信系统包括红外遥控装置和无线通信装置；所述红外遥控装置通过红外遥控通信与嵌入式ARM处理器进行通信；所述无线通信装置通过无线通信与嵌入式ARM处理器进行通信；所述电源供电系统包括24V/10A锂电池、电源稳压模块、电压转换模块和无线继电器开关；所述24V/10A锂电池通过无线继电器开关和电源稳压模块与电压转换模块电连接；所述电压转换模块其输入端与执行系统和电连接，其输出端分别与核心控制系统和传感器系统电连接，且其输出电压为5V。