[发明专利]一种集装箱装卸用移动机器人控制系统

权利要求书

1.一种集装箱装卸用移动机器人控制系统，包括多个机器人端、一个无线发射模块和一个用户端，其特征在于：所述用户端包括一个上位机和一个无线操作手柄，所述上位机为植入控制软件和NI OPC Server软件的PC机；该控制软件通过无线通信与无线操作手柄和多个机器人端中的激光传感器进行交互；控制软件获取激光传感器和无线操作手柄的消息，并调用控制软件的相应模块处理；产生的控制信息传送给NI OPC Server软件；由NIOPC Server软件通过无线发送给机器人中的控制器；控制软件和NI OPC Server软件通过IP地址连接不同的激光传感器和机器人控制器；

所述多个机器人端中的每1个机器人端包括激光传感器和机器人；机器人又包含控制器、驱动器、伺服电机、机械手和机器人本体；控制器负责接收来自用户端的控制信息并做相应处理发送给驱动器，也负责反馈控制器和驱动器信息给上位机中的NI OPC Server软件；激光传感器安装在机器人本体前侧中心位置，处于机器人机械手下方；

所述无线发射模块是采用一个无线路由器来实现用户端和多个机器人端的控制器以及激光传感器在一定距离内的数据对传；

利用所述集装箱装卸用移动机器人控制系统，实施集装箱装卸用移动机器人控制方法，操作步骤如下：

1)所述上位机的控制软件通过Visual Studio的C#窗体应用程序模块开发，为用户提供了人机交互界面，其中Visual Studio工具需安装可使用LabView控件的插件；控制软件功能模块主要包括应用层模块、获取激光传感器数据模块、数据处理模块、运动控制模块、机械手运动控制模块、手柄动作映射为键盘消息模块、键盘消息响应模块、获取控制器反馈的信息模块；

2)NI OPC Server软件需做相应的配置，设置要连接的机器人控制器的IP地址，分配一些内存地址接收来自该控制器的信息；成功连接该控制器时，NI OPC Server软件轮询检测是否有数据到达；

3)在控制软件的应用层模块设置机器人运行模式，模式分为自动和手动；设置IP地址连接要通信的激光传感器，连接成功时则调用获取激光传感器数据模块；获取激光传感器数据模块开始周期性地获取激光传感器扫描集装箱得到的数据，每一次获取的数据都会调用数据处理模块进行处理，得到机器人相对于集装箱的实时位姿，得到机器人实际路径与预定路径的实时偏差；另外根据激光传感器测量得到的集装箱尺寸以及集装箱的实际尺寸，得到激光传感器测量的误差；根据这误差，可对上述得到的机器人位姿和路径偏差进行调整；

4)每一次数据处理模块执行完毕时都会判断机器人运行模式，当处于自动模式时，启动运动控制模块，将调整后的路径偏差作为该模块的输入，得到相应的输出控制值；输出的控制值通过NI OPC Server软件发送给对应的机器人控制器，实现机器人自动导航，安全进入集装箱中；

5)通过控制软件的应用层模块接收无线操作手柄的动作信号，当机器人运行模式为手动时，将调用手柄动作映射为键盘消息模块以及键盘消息响应模块，输出相应的控制值给NI OPC Server软件，实现通过无线操作手柄控制机器人的运动；

6)通过控制软件的应用层模块用户发出指令调用机械手运动控制模块，实现机器人机械手装卸货物的功能；

7)通过获取控制器反馈的信息模块实时监测NI OPC Server软件中分配的内存地址中的数据变化，得到机器人的状态信息。

2.根据权利要求1所述集装箱装卸用移动机器人控制系统，其特征在于所述的用户端的上位机中的控制软件与多个机器人端的控制器的通信需要NI OPC Server软件作为中介，其与NI OPC Server软件的数据交互通过LabView的DataSocket控件来实现。

3.根据权利要求1所述集装箱装卸用移动机器人控制系统，其特征在于将无线操作手柄的动作映射成键盘消息，并有相应的键盘消息响应模块，可实现通过该手柄控制机器人的运动。