[发明专利]基于FreeRTOS嵌入式的网球机器人实时操作控制系统

说明书

本发明公开了一种基于FreeRTOS嵌入式实时操作系统的网球机器人控制系统，包括主控制芯片模块、电机控制模块、避障模块、数据采集模块、定位模块、通信模块、电池电量检测模块、供电管理模块；主控制芯片模块与电机控制模块、数据采集模块、通信模块、电池电量检测模块、供电管理模块相连接。供电管理模块为其供电，接受来自数据采集模块、电池电量检测模块的信息并进行处理，通过通信模块与其他控制设备系统进行双向通信，向电机控制模块发送控制信息。其中任务工作流程包括统初始化任务、运动控制任务、收球机构控制任务、避障急停任务、超声波数据处理任务、里程计数据处理任务、通信任务、电源管理任务、低电量提示任务。

技术领域

本发明涉及网球机器人领域，尤其涉及一种基于FreeRTOS嵌入式的网球机器人实时操作控制系统。

背景技术

在众多体育运动中，网球运动以其时尚、观赏性高的特点被大众普遍认可，越来越多的人喜欢上网球运动。网球运动中需要大量的发球训练来提高网球技巧，散落在地面上的网球的拾取却极大的影响了人们练习的热情。一个标准网球+场的大小是长36.6米，宽18.3米的矩形，而对于练习完疲惫不堪的运动员要拾取散落在地面上的网球无疑是繁重的体力劳动，雇佣球童费用较高，很难被大众接受。为了帮助网球训者拾取散落的网球，网球服务机器人应运而生，网球服务机器人能够帮助训练运动员拾取网球场地内的网球，需要人工的参与，因此需要稳健高效的控制系统，来实现运动控制、捡球机构控制、传感器数据采集、数据通信、紧急避障、供电管理等功能，同时网球机器人需要对其自身进行实时的监控，包括获取自身位置、电池电量等信息，现有技术中用于捡球的机器人不能自主的实现从接收任务、到实现捡球的全部过程。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于FreeRTOS嵌入式的网球机器人实时操作控制系统，具体方案包括：

用于检测机器人在运动过程中的实时位置信息和运行里程信息的定位模块；

基于超声波技术采集机器人前方设置区域内是否有障碍物或训练员目标以及障碍物与机器人之间的超声波距离信息的避障模块；

接收所述定位模块和避障模块传送的检测到的数据信息的数据采集模块，所述数据采集模块对接收到的信息进行数据处理；

接收所述数据采集模块传送的数据信息的主控制芯片模块，所述主控制芯片模块根据接收到的数据信息对机器人在场地的运动状态进行实时调控，基于机器人差速驱动方式和速度位置模式对机器人的任务工作流程进行优先级设定和运动控制；其中任务工作流程包括运动控制任务、收球机构控制任务、超声波数据处理任务、避障急停任务、里程计数据处理任务、通信任务、电源管理任务和低电量提示任务，所述主控制芯片模块按照优先级的高低对每项任务进行调控；

接收所述主控制芯片模块传送的运动位置控制指令信息和速度位置控制信息的电机控制模块，所述电机控制模块根据接收到的指令信息控制机器人的收球机构进行捡球操作和避障运动；

接收外部锂电池提供的电压值的供电管理模块，所述供电管理模块根据不同模块的电源驱动需求、调整输出功率信号为该系统的每个模块供电；

实时检测供电管理模块的电压水平、判断锂电池电量是否欠缺的电池电量检测模块，所述电池电量检测模块将电池剩余电量信息发送给主控制芯片模块，所述主控制芯片模块根据剩余电量值判断系统是否继续运行；

该系统还包括通信模块，所述主控制芯片模块通过通信模块与外部控制设备进行数据通信。

进一步的，所述主控制芯片模块对运动控制任务进行调控时：设置运动控制任务的优先级，设置任务堆栈并进行初始化，开始等待接收指令、当接收到指令后进行决策，开始执行运动控制，如果在执行过过程中接收到了新的指令则重新执行运动控制，如果没有则将本次运动执行完毕，进入等待接收的状态。