[发明专利]麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法及装置

权利要求书

1.一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法，其特征在于，包括如下：

1)通过控制麦克纳姆轮的速度和运行方向，实现全方位移动机器人从初始位置向目标位置移动；

2)在移动过程中利用安装在车体上的激光雷达传感器，自动检测周围环境；

3)嵌入式控制器根据激光雷达传感器所检测的信号或数据进行分析和比对；

4)嵌入式控制器根据对激光雷达传感器所检测的信号或数据进行分析和比对结果，控制车体可控地自动运动，使得最终到达的实际位置与目标设定位置之间的差距在预设的容许公差范围内。

2.根据权利要求1所述的一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法，其特征在于，具体还包括：全方位移动机器人自动地从初始位置向目标位置运动，所述运动通过控制麦克纳姆轮来实现，同时，所述运动需要借助于路径规划来实现；移动机器人路径规划主要包括构建环境地图，以及在先验地图的基础上规划出一条到指定目标点的安全路径，并在移动机器人运动到目标点的过程中实时地规避动态障碍物；路径规划方法如下：

1)通过测量得到当前时刻的激光雷达数据，与已经构建的环境地图相匹配，实现机器人的位姿估计；

2)得到精确的位姿估计后，利用当前时刻激光雷达感知到的数据，进行地图的增量式绘制；

3)在路径规划过程中，利用激光雷达可以实现对障碍物的实时检测，并进行局部路径规划。

3.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法，其特征在于，所述的路径规划方法具体步骤包括如下：

第一步，嵌入式控制器接收任务位置；

第二步，系统开始全局路径规划，首先寻找机器人当前位置到目标位置的全局路径，再寻找最短的全局路径；

第三步，进行局部路径规划；

第四步，控制系统进行路径跟随控制；

第五步，判断当前是否具有运动许可指令，如果是，到第六步，如果否，回到第二步；

第六步，发送控制指令给驱动器；

第七步，判断是否到达目标位置？如果是，本次导航结束；如果否，回到第三步。

4.用于实现权利要求1所述的一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法的装置，其特征在于，所述的全方位移动机器人为能够在平面上沿任意方向运动，用4个麦克纳姆轮作为全方位移动机器人的轮子，麦克纳姆轮仅在其转动轴上做圆周转向运动，而转动轴承本身则刚性地连接到车体上；通过协调计算和改变麦克纳姆轮的运转速度和运转方向，可实现期望的车体行进方向或期望的车体转向功能；

包括车体框架、麦克纳姆轮、轴承、联轴器、电机、控制器、激光传感器。

5.根据权利要求4所述的一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法的装置，其特征在于，全方位移动机器人的车体内装有至少一个48V30Ah磷酸铁锂蓄电池，用来提供全方位移动机器人的所有用电需求，磷酸铁锂蓄电池固定在车体上，也可以拆卸、更换。

6.根据权利要求4所述的一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法的装置，其特征在于，车体的前端和后端分别安装激光雷达传感器，实现全方位移动机器人周围360度范围内无死角实时测距与避障，并利用激光雷达传感器的采集数据，进行实时地图构建和导航控制；

7.根据权利要求4所述的一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法的装置，其特征在于，利用48V直流电机分别驱动4个麦克纳姆轮，实现机器人前进、后退和转向功能。

8.根据权利要求4所述的一种麦克纳姆轮式全方位移动机器人的运动控制方法的装置，其特征在于，采用基于PC的嵌入式控制器发送指令，控制伺服驱动器驱动直流电机的行进方向与运动速度，伺服电机安装减速机及旋转编码器，实现位置和速度双闭环控制。