特种搬运机器人系统硬件结构

2016-11-02 16:55:37 来源：网络编辑：agvbaike

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危险品弹药遥控搬运机器人的硬件主要由嵌入式微处理器、主板及驱动控制器组成。由于机器人运动的特殊性，系统应满足低功耗、防震、抗干扰等要求。机器人需要进行大量计算，进行视觉处理、决策、无线通讯。它的性能将直接影响机器人的实时功用。这里选用一种性能较高、接口丰富的计算机主板;主板支持CHJ主频可达1.0 GHz,有USB、RS232、网卡接口。硬件系统可以细分为控制系统、传感器系统、执行机构（底盘、机械手）、通信系统、供电系统。

2.1执行机构

机器人底盘采用轮式结构和滑移式转向方式,对称设计，安装6个车轮，左右各3个，其中一个为驱动轮，两个为从动轮，通过链条传动,实现每侧车轮的同步转动，可保证每侧至少有一个车轮着地,不会出现一侧车轮空转或打滑现象。机械手设计为四自由度结构，由主臂、中臂、小臂和可旋转手爪机构组成，实现平移和旋转,使机械手在控制范围之内能灵活快速又平稳地到达指定位置。底盘和机械手采用三环伺服控制结构。针对搬运机器人负载变化大、环境干扰强的特点，伺服系统设计除了要考虑稳态和动态性能外，还需特别考虑抗干扰性能。本机器人伺服系统采用了位置、转速、电流三环控制结构。

2.2控制系统

控制系统是机器人的控制中心，负责与其他各个子系统进行数据通讯，以工控机为核心构建机器人控制系统，其功能实时采集底盘和机械手安装的各类传感器信息，进行分类处理后，通过闭环控制系统实现机器人自主控制；通过无线网络，向控制台传送图像和数据信息，接收控制台指令; 通过执行机构，实现主从式遥操作。同时，车载远端控制中心预留通讯接口，以备在需要时进行有线控制。

2.3传感器系统

在底盘车轮两侧各选一个车轮安装转速传感器，以获取机器人的行走速度及运动轨迹在机器人中部位置安装一组加速度传感器，获知机器人在粗糙和崎岖路面行驶过程中的颠簸、振动和俯仰等姿态，为机械手随动控制提供反馈信息；在底盘的前、后、左、右方向各安装一部红外线距离传感器，并采用闭环设计，使机器人能感知周围一定距离内的物体和障碍，实现自动停车、转向等安全保护措施;在车体前端安装两个USB摄像头,由监控PC发送控制命令到车载控制系统，控制摄像头的俯仰角和侧摆角，利用双目视觉系统可以实现机器人的自定位和目标检测与跟踪。在机械手每个回转关节处安装姿态角传感器，实时获取机械手工作姿态参数，为建立闭环控制、安全保护和在监视器上以图形再现机械手姿态等提供必要信息。在机械手旋转手爪上安装一部金属探测器，该仪器探测深度大、分辨率高、定位准确、并装有地平衡系统，有效地排除地面信号的干扰。

2.4通讯系统

车载平台控制系统与监控平台之间的通信采用无线网络通讯。无线网络系统采用802. lib通讯协议，采用无线局域网（WLAN)技术实现无线通讯。无线通讯系统主要负责接收远程计算机控制指令，并将机器人的内部状态信息以及各种传感器信息传送到远程计算机以便进行监视。

2.5供电系统

锂电池具有比能量高、体积小、重量轻、无记忆效应、无污染等优点。选用高效率的锂电池组供电，通过它直接驱动电机，电机经减速器输出后，直接驱动车轮，这样设计结构简单、线路布置方便、动作控制精度高，并且机器人连续工作时间可以大大延长。另外，预备电缆接口，以便应急时由发电机远距离供电。

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