[实用新型]基于STM32的服务机器人通用底盘

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，涉及一种服务型机器人使用的底盘，特别涉及一种基于STM32的服务机器人通用底盘。

背景技术

机器人技术是科学技术共同发展的综合性成果，随着控制理论、人工智能理论、传感器技术的不断发展和国家政策的大力扶持，机器人行业也取得了更好成绩。其中服务型机器人也逐渐在家庭、餐馆、商场、会场等场合活跃起来。服务机器人要求机器人能够在一定的范围内安全活动，自助完成任务，并且对于陌生的环境进行学习和适应。服务型机器人不仅是一项具有应用前景的高新技术行业，同时也是目前研究的重要热点。

目前，服务型机器人正处于发展阶段，并没有大规模的生产和应用。随着社会进步和科技的进步，服务机器人将会越来越受到人们的青睐。也正是因为服务机器人处于发展阶段，还存在一些较为普遍的问题。

从现有的机器人的机械结构来看，主要的移动方案有：履带式、腿式、轮式等，履带式移动机器人移动速度比较慢，而且功耗较大；腿式机器人自由度多，机械结构复杂，控制复杂，所以二者均不适合在家庭室内环境下运行。与履带式、腿式机器人相比，轮式机器人结构简单，自重轻，行走速度快，在驱动和控制方面能减少电路及控制的复杂度。现有的轮式机器人采用的轮式结构有单轮结构、两轮结构、三轮结构、四轮结构等。单轮结构是一种动态平衡结构，静态时系统不稳定，并且控制系统复杂，稳定性低。两轮结构的实验和研究开展的比较早，但是其在不同载重时的平衡问题没有得到适当解决，对于复杂地面的适应能力及侧向稳定控制机理都存在着问题。三轮结构亦存在多种形式，每种形式的结构既有优点也存在缺点。

由于服务型机器人活动的环境通常比较狭小和复杂。要求底盘大小合适且结构合理。现有的服务机器人底盘的机械结构没有系统化的设计，仅仅是为了服从上位机的控制来设计制作的。这样，不仅对控制产生了较大的限制，而且底盘的机械结构很难具有较好的力学性能。此外，还缺少一种将底层运动控制与底盘机械结构良好结合的综合性服务机器人底盘。

实用新型内容

为了克服现有服务型机器人底盘机械结构不合理，力学性能差，底层运动控制与底盘机械结构结合不够好的问题，本实用新型提出了一种基于STM32的服务机器人通用底盘。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于STM32的服务机器人通用底盘，包括底板，底板上均布有三套行走机构和三个电机驱动器，该行走机构包括全向轮，全向轮通过轮轴安装于轴承座上，轮轴的一端通过联轴器与直流伺服电机相连，直流伺服电机与电机驱动器相连；三个全向轮均布于同一圆周上；底板上安装有控制系统；

控制系统包括STM32最小系统，STM32最小系统分别与串口通信电路、电源电路、三个编码器接口电路和三个脉冲驱动模块相连；编码器接口电路与正交编码器相连，一个脉冲驱动模块、一个编码器接口电路和一个正交编码器组成一个执行机构，控制系统中共有三个该执行机构，执行机构中的正交编码器和脉冲驱动模块均与电机驱动器相连；串口通信电路与串行接口相连；电源电路与电源缓启电路相连。

本实用新型通用底盘将运动控制和机械结构的设计相结合，结构合理，力学性能较好。采用STM32芯片作为控制器。每个驱动器驱动一个伺服电机。伺服电机自带电机编码器。每个电机驱动一个全向轮。三个全向轮呈120°分布，每个全向轮由轴和轴承座支撑。电机与轴通过联轴器相连，电机驱动器也呈120°装配。全向轮、轴、轴承、联轴器、电机、驱动器均装配在同一底板上。底盘通过串口收发模块实现与上位机的通信。该机器人底盘可实现直线行走，原地旋转，转弯半径小，满足了服务机器人在通常面临的复杂工作环境中灵活运动的需要。

附图说明

图1是现有的机器人采用的轮式结构的第一种形式的示意图。

图2是现有的机器人采用的轮式结构的第二种形式的示意图。

图3是现有的机器人采用的轮式结构的第三种形式的示意图。

图4是现有的机器人采用的轮式结构的第四种形式的示意图。

图5是本实用新型服务机器人通用底盘的结构示意图。

图6是本实用新型服务机器人通用底盘中控制系统的示意图。

图7是本实用新型服务机器人通用底盘中STM32最小系统的示意图。

图8是本实用新型服务机器人通用底盘中脉冲驱动模块的示意图。

图9是本实用新型服务机器人通用底盘中编码器接口电路的示意图。

图10是本实用新型服务机器人通用底盘中串口通信电路的示意图。