移动机器人底盘系统及移动机器人论文和设计-张涛

全文摘要

本实用新型提供了一种移动机器人底盘系统及移动机器人，包括电源管理模块，所述电源管理模块包括多路电源开关模块、充电检测模块以及电池监控模块；电机控制模块，所述电机控制模块包括编码器接口模块、霍尔接口模块以及相电流检测模块；调试模块，所述调试模块用于测试所述底盘系统工况；传感器模块，所述传感器模块用于定位；以及通信接口模块，所述通信接口模块用于接收机器人的控制指令并发送至所述底盘系统的各个模块；所述通信接口模块分别与所述电源管理模块、所述电机控制模块、所述调试模块以及所述传感器模块连接。本实用新型提供的移动机器人底盘系统及移动机器人，提升了底盘系统通用性和性能。

主设计要求

1.一种移动机器人底盘系统，其特征在于，包括：电源管理模块，所述电源管理模块包括多路电源开关模块、充电检测模块以及电池监控模块；电机控制模块，所述电机控制模块包括编码器接口模块、霍尔接口模块以及相电流检测模块；调试模块，所述调试模块用于测试所述底盘系统工况；传感器模块，所述传感器模块具有定位功能；以及通信接口模块，所述通信接口模块用于接收机器人的控制指令并发送至所述底盘系统的各个所述模块；所述通信接口模块分别与所述电源管理模块、所述电机控制模块、所述调试模块以及所述传感器模块连接。

设计方案

1.一种移动机器人底盘系统，其特征在于，包括：

电源管理模块，所述电源管理模块包括多路电源开关模块、充电检测模块以及电池监控模块；

电机控制模块，所述电机控制模块包括编码器接口模块、霍尔接口模块以及相电流检测模块；

调试模块，所述调试模块用于测试所述底盘系统工况；

传感器模块，所述传感器模块具有定位功能；以及

通信接口模块，所述通信接口模块用于接收机器人的控制指令并发送至所述底盘系统的各个所述模块；

所述通信接口模块分别与所述电源管理模块、所述电机控制模块、所述调试模块以及所述传感器模块连接。

2.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述电源管理模块还包括按键检测模块，所述按键检测模块根据按键唤醒所述底盘系统。

3.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述多路电源开关模块控制所述电源管理模块对外供电的供电电压。

4.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述电源管理模块还包括功耗检测模块，所述功耗检测模块用于检测机器人的功耗。

5.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述编码器接口模块至少包括ABZ接口和SPI接口中的一种。

6.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述电机控制模块包括母线反电动势泄放模块。

7.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述电机控制模块包括母线电流检测模块和母线电压检测模块。

8.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述通信接口模块包括CAN接口、USB接口、485串口和232串口中的至少一种。

9.如权利要求1所述的移动机器人底盘系统，其特征在于，所述调试模块包括连接外部测试机的串口。

10.一种移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括如权利要求1-9任一项所述的移动机器人底盘系统。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种移动机器人底盘系统及移动机器人。

背景技术

移动机器人通常具有底盘结构，底盘是机器人的核心单元，承载着机器人定位、导航、移动、避障等功能。尽管现有技术中，底盘通常均具有电源模块，驱动模块等硬件模块，但移动机器人目前仍然是非标准化的产品，不同型号的移动机器人仍然要重新开发或设计相应的底盘硬件模块，导致底盘系统的通用性低，性能层次不齐。

实用新型内容

本实用新型有鉴于上述的现有状况而完成的，其目的在于提供一种移动机器人底盘系统，提升底盘系统通用性和性能。

为了实现上述目的，本实用新型实施方式提供如下技术方案：

本实用新型提供一种移动机器人底盘系统，包括：

电源管理模块，所述电源管理模块包括多路电源开关模块、充电检测模块以及电池监控模块；

电机控制模块，所述电机控制模块包括编码器接口模块、霍尔接口模块以及相电流检测模块；

调试模块，所述调试模块用于测试所述底盘系统工况；

传感器模块，所述传感器模块具有定位功能；以及

通信接口模块，所述通信接口模块用于接收机器人的控制指令并发送至所述底盘系统的各个模块；

所述通信接口模块分别与所述电源管理模块、所述电机控制模块、所述调试模块以及所述传感器模块连接。

本发明所涉及的移动机器人底盘系统，可实现对外供电控制、充电状态检测、电池工况监测，并且通过编码器接口模块、霍尔接口模块实现高精度和低精度位置检测，通过相电流检测以便使用SVPWM算法，实现电机转动力矩控制，使电机运行更平滑，此外通过调试模块可实现对底盘系统工况测试，使底盘系统具有足够的通用性。

另外，所述电源管理模块还包括按键检测模块，所述按键检测模块根据按键唤醒所述底盘系统。由此，底盘系统根据用户的按键指令，一键唤醒至工作状态或待工作状态。

另外，所述多路电源开关模块控制所述电源管理模块对外供电的供电电压。在这种情况下，用户可根据实际需要选择对外供电的电压。

另外，所述电源管理模块还包括功耗检测模块，所述功耗检测模块用于检测机器人的功耗。由此，底盘系统可实时监控是否有功耗异常。

另外，所述编码器接口模块至少包括ABZ接口和SPI接口中的一种。由此，可实现对多种编码器的兼容，提升底盘系统通用性。

另外，所述电机控制模块包括母线反电动势泄放模块。在这种情况下，可泄放在刹车情况下导致的母线电压过高，从而提升底盘系统的工作稳定性。

另外，所述电机控制模块包括母线电流检测模块和母线电压检测模块。由此，通过检测母线电流可防止电流过大，通过检测电压可在不同电压下对控制性能补偿。

另外，所述通信接口模块包括CAN接口、USB接口、485串口和232串口中的至少一种。在这种情况下，可实现对多种通信接口的兼容，提升底盘系统通用性。

另外，所述调试模块包括连接外部测试机的串口。由此，可通过外接测试机对底盘系统进行测试。

本实用新型还提供一种移动机器人，包括上述的移动机器人底盘系统。在这种情况下，可满足不同的移动机器人对底盘系统的功能需求，降低了移动机器人的开发成本，提升了开发效率。

根据本实用新型所提供的移动机器人底盘系统及移动机器人，可实现对外供电控制、充电状态检测、电池工况监测，并且通过编码器接口模块、霍尔接口模块实现高精度和低精度位置检测，通过相电流检测以便使用SVPWM算法，实现电机转动力矩控制，使电机运行更平滑，此外通过调试模块可实现对底盘系统工况测试，使底盘系统具有足够的通用性。

附图说明

图1示出了本实用新型的实施方式所涉及的移动机器人底盘系统的示意图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本实用新型的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

如图1所示，本实施方式所涉及的移动机器人底盘系统1包括电源管理模块10、电机控制模块20、调试模块30、通信接口模块40以及传感器模块50。移动机器人底盘系统1还包括电池，电源管理模块10与电池连接。底盘系统1可装载功能模块。底盘系统1还包括电机，电机与驱动轮连接，电机控制模块20与电机连接。在一些示例中，移动机器人底盘系统1可搭载具有承载功能的模块，例如用于送餐的托盘、箱体等，或者用于配送物品的承载结构。

进一步地，电源管理模块10包括多路电源开关模块、充电检测模块以及电池监控模块。电机控制模块20包括编码器接口模块、霍尔接口模块以及相电流检测模块。调试模块30用于测试底盘系统1的工况。传感器模块50具有定位功能。通信接口模块40用于接收机器人的控制指令并发送至底盘系统1的各个模块。通信接口模块40分别与电源管理模块10、电机控制模块20、调试模块30以及传感器模块50连接。在这种情况下，可实现对外供电控制、充电状态检测、电池工况监测。并且通过编码器接口模块、霍尔接口模块实现高精度和低精度位置检测。通过相电流检测以便使用SVPWM算法，实现电机转动力矩控制，使电机运行更平滑，此外通过调试模块可实现对底盘系统工况测试，使底盘系统具有足够的通用性。

进一步地，电源管理模块10还包括按键检测模块。按键检测模块根据按键触发唤醒底盘系统1。具体而言，当用户按下机器人上设置的按钮，按键检测模块唤醒底盘系统1。由此，底盘系统1根据用户的按键指令，一键唤醒至工作状态或待工作状态。

进一步地，多路电源开关模块控制电源管理模块10对外供电的供电电压。在一些示例中，多路电源开关模块可根据用户需求进行选择，输出5V、12V或者24V的供电电压。在这种情况下，用户可根据实际需求选择对外供电的电压。

进一步地，电池监控模块可实时检测电池的电压、电流、温度、电量等技术参数。由此，提升了底盘系统1对电池的故障诊断能力。

进一步地，充电检测模块可以检测移动机器人是否与充电电源连接。在一些示例中，充电检测模块可根据机器人的电池电量使机器人停止充电或者继续充电。具体而言，充电检测模块可与电池监控模块连接，充电检测模块获取电池监控模块输出的电池电量信息，并据此使机器人停止充电或者继续执行充电。

进一步地，电源管理模块10还包括功耗检测模块。功耗检测模块用于检测机器人的功耗。由此，底盘系统1可实时监控是否有功耗异常。

进一步地，编码器接口模块至少包括ABZ接口和SPI接口中的一种。编码器接口模块可以连接磁编码器或者光电编码器等。由此，可实现对多种编码器的兼容，提升底盘系统通用性。

进一步地，电机控制模块20还可以包括母线反电动势泄放模块。在这种情况下，可泄放在刹车情况下导致的母线电压过高，从而提升底盘系统的工作稳定性。

进一步地，电机控制模块20还可以包括母线电流检测模块和母线电压检测模块。由此，通过检测母线电流可防止电流过大，通过检测电压可在不同电压下对控制性能补偿。

进一步地，通信接口模块40可以包括CAN接口、USB接口、485串口和232串口中的至少一种。具体而言，通信接口模块40可以与机器人CPU连接。CPU通过各接口向底盘系统1的各模块发送指令。在这种情况下，可实现对多种通信接口的兼容，提升底盘系统通用性。

进一步地，调试模块30可以包括连接外部测试机的串口。由此，可通过外接测试机对底盘系统进行测试。

在一些示例中，调试模块30还可以包括工况信号指示灯。具体而言，指示灯根据底盘系统1的各种工况，向测试人员发出不同的指示灯。由此，测试人员可直观判断底盘系统1的工况。

进一步地，传感器模块50可以包括超声传感器、红外测距传感器、陀螺仪、加速度计、轻触开关中的至少一种。由此，底盘系统1具有定位、导航、姿势判断等功能。

本实用新型还提供一种移动机器人，包括上述的移动机器人底盘系统1。换而言之，移动机器人的底盘系统与上述移动机器人底盘系统1相同，在此不做赘述。在这种情况下，可满足不同的移动机器人对底盘系统的功能需求，降低了移动机器人的开发成本，提升了开发效率。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同更换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

设计图

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主设计要求

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设计说明书

设计图

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