[发明专利]一种轮式机器人沿斜坡中线自动行走的控制系统

说明书

本发明属于智能控制相关技术领域，并公开了一种轮式机器人沿斜坡中线自动行走的控制系统，包括斜坡边缘识别模块、靶标距离识别模块、斜坡倾角识别模块、中央控制器，以及自适应斜坡倾角驱动模块等。其中斜坡边缘识别模块用于对斜坡边缘进行检测，相应计算出小车当前的位置与斜坡中线的偏差，由此使得小车可以调整自身方向以便沿斜坡中线行走；斜坡倾角识别模块用于检测机器人小车的倾斜角度，相应可配置驱动模块的参数使得小车能够在斜坡上稳定的运行；而当小车接近目标地点时，通过靶标距离识别模块检测停止位置标志，可精确控制小车实现减速停车。通过本发明，能够为轮式机器人沿斜坡中线稳定爬行并精准停靠目的地提供有效的保障。

技术领域

本发明属于智能控制相关技术领域，更具体地，涉及一种轮式机器人沿斜坡中线自动行走的控制系统。

背景技术

随着智能化工厂及智能仓储物流的发展，智能轮式移动机器人越来越多地被使用于智能化工厂生产中。目前轮式移动机器人的控制系统主要包括传感器模块、中央控制器模块、驱动模块以及通讯模块等，且控制系统可以控制轮式机器人在厂区按照既定轨迹进行跟踪运行。但是随着各种工况的产生，工作环境对轮式机器人控制系统的要求也越来越高，其中一种需求就是轮式机器人需要进行坡道爬升之类的行走操作。机器人必须智能识别斜坡坡度及位置，从而进行稳定的爬升运行和停车。

检索发现，现有技术中轮式机器人控制系统大多适用于平整地面的运行控制，并不涉及有坡道的运行环境。在此情况下，不仅当机器人爬升斜坡时可能因为不能识别斜坡边缘而冲出斜坡造成侧翻；而且适用于平整地面运行的控制系统在进行斜坡爬升控制时，还会因为参数设置的问题而导致运行的失稳等问题，控制系统无法根据斜坡运行的动力学问题自动改变运行参数，进而使得轮式机器人在斜坡上不能如平整地面一样平稳运行。相应地，本领域亟需对此作出进一步的完善和改进，以满足目前日益提高的工艺要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种轮式机器人沿斜坡中线自动行走的控制系统，其中通过对轮式移动机器人在智能工厂中的工况特征开展深入研究和分析，一方面针对性采用各类传感模块来准确采集包括斜坡边缘、斜坡坡度和靶标距离等在内的多种数据，另一方面还经过专门设计的控制算法来实现轮式机器人沿着斜坡中线更为稳定的自动行走，尤其是可高精度地执行行驶转速的实时调控，因而使得现有技术的智能机器人的应用场合得到加大拓展，并且为精准停靠目标地提供了有效的保障。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种轮式机器人沿斜坡中线自动行走的控制系统，其特征在于，该系统包括斜坡边缘识别模块、靶标距离识别模块、斜坡倾角识别模块、中央控制器，以及自适应斜坡倾角驱动模块，其中：

该斜坡边缘识别模块包括单线激光雷达传感器，该单线激光雷达传感器被设定为垂直于轮式机器人的前端面放置，并用于对轮式机器人的前端面中心距离斜坡左右边缘的距离d1和d2进行实时感测，同时将感测信号及距离偏差值Δd传输至所述中央控制器以作为轮式机器人转角控制的输入；

该靶标距离识别模块包括两个深度相机，它们分别对称安装于轮式机器人的后端部两侧，并用于对轮式机器人自身距离斜坡上靶标的相对距离s进行实时测量及计算，同时将测量及计算结果传输至所述中央控制器以作为轮式机器人速度控制的输入；

该斜坡倾角识别模块包括陀螺仪传感器，它一方面用于对轮式机器人相对于斜坡的俯仰偏角α进行实时监测，并反馈至所述自适应斜坡倾角驱动模块以便对轮式机器人自适应调整驱动参数；另一方面，还用于对轮式机器人相对于水平面的转角进行实时监测以获得轮式机器人与斜坡中线的第一偏角Δθ₁，同时结合所述单线激光雷达传感器的感测信号计算得出轮式机器人与斜坡中线的第二偏角Δθ₂，进而取作为轮式机器人与斜坡中线的最终偏角Δθ传输至所述中央控制器；