随着生齿老龄化进程的加快及机器人、智能把持等方面技巧的不断发展,关于助老助残办事机器人的研制开发也愈来愈
多的遭到人们的关注。文章在近年来办事机器人定位技巧研究和发展状况的根蒂根基上,设计了一种基于星空定位的智能助老机器人零碎。该零碎以ARM9处置器S3C2440为把持核心,搭载PC工控机,装备星空定位模块及各种传感器模块,自立开发使用把持程序,可以

呐喊完成不变行走、环境监测、物体抓取等辅佐白叟糊口自理的事情。该零碎经实验验证,运转良好,达到了设计求。 

  关键词助老机器人;定位导航;ARM9微处置器;传感器 

  中图分类号TP242 文献标志码A 文章编号2095-2945(2017)36-0014-02 

  1 概述 

  生齿老龄化已经成为21世纪不可逆转的全国性趋势,生齿老龄化问题将成为全国各国面临的前所未有的新挑战,别的不少数目的各种残疾口人也使得助老助残问题正日趋
成为一个重大的社会问题。因而,研制开发助老助残机器人产品,以辅佐白叟平常
的糊口自理,保证社会不变具有重作用。 

  机器人研究中的关键技巧包孕定位导航技巧、功效性的机器结构技巧、路径规划技巧和智能技巧等。本文在综述近年来办事机器人技巧研究和发展状况的根蒂根基上,以助老办事机器人为研究工具,设计了一种基于星空定位的助老机器人零碎,该助老机器人可以

呐喊在室内完成一些辅佐白叟平常
糊口的基本功效,比方不变行走、环境监测、抓取物品等。 

  2 机器人定位技巧 

  定位技巧是挪动机器人研究中的一项关键技巧,对于一个自立的机器人零碎,精确的空间定位是其完成自立导航的前提。定位更详细地说是哄骗先验环境舆图信息、机器人位姿的当前估量以及传感器的观测值等输入信息,经过一定的处置和变换,产生更加准确的对机器人当前位姿的估量。 

  本文采取
的星空定位方式是在基于路标和基于舆图方式的根蒂根基之上,采取
一种星空定位模块所设计的,基本原理是采取
基于天花板上的幾何图形路标来构建环境舆图,以完成助老机器人的室内自立导航定位。 

  3 零碎总体设计 

  智能助老办事机器人零碎的设计包孕硬件平台与软件平台两局部,硬件平台由微处置器和外围的接口电路组成, 同时还包孕传感器及驱动器接口和被控工具(机器装置);而软件一般由及时操作零碎及其运转的使用软件形成,其使用软件的功效层由基于RTOS 的使用程序组成,用来把持被控工具,零碎软硬件档次结构图如图1所示。 

  4 零碎硬件设计 

  该智能助老办事机器人零碎包孕机器零碎、硬件零碎和软件零碎三大局部。机器零碎设计主包孕机器人的结构设计、运动机关设计、装备
选型和装置连接等,硬件零碎主指把持零碎,是全部
机器人零碎的核心局部。 

  4.1 机器零碎 

  智能助老机器人的外壳及结构由轻质铝合金组成,它依靠2个具有及时角度回响反映的主动轮举行精确地挪动;设置5个自由度的机器臂,各枢纽关头局部由大功率舵机来连接,以完成机器人简单的物体抓取事情;机身前部装置6个超声波传感器,底部先后各装置3组碰撞传感器,以完成机器人的避障;机身上部设置星空定位模块完成机器人的自立导航;别的还设置数字摄像头,用来完成人脸和物体的识别。 

  4.2 把持零碎 

  智能助老机器人的把持零碎是机器人的神经中枢,其硬件设计至关重。起首它是用户把持逻辑的详细执行者,机器人的各种把持功效必需经由过程硬件完成;其次它也是及时把持零碎软件移植和运转的硬件环境。本助老机器人的把持零碎采取
部件模块化,接口标准化,由每个
功效模块组成一个有机整体,全部
把持零碎主包孕以下几个模块处置器模块、机电驱动把持模块、定位模块、传感器模块以及电源办理模块等,其功效组成框图如图2所示。

  4.2.1 处置器把持模块 

  处置器模块是全部
把持零碎的核心模块,其性能优劣直接决定全部
零碎的运转效果。选用三星公司ARM9系列的S3C2440处置器作为助老机器人的把持CPU,在嵌入式操作零碎Linux下完成机器人把持。S3C2440处置器采取
ARM920T内核,外部

暮气时钟可达400 MHz,因而可用来举行庞杂把持算法,普及把持精度;具有
MMU(内存办理单位)、3路UART把持器、SD主机和MMC接口以及大批通用I/O口,可以

呐喊餍足设计需求。 

  4.2.2 机电驱动把持模块 

  机电驱动把持模块采取
ARM7和FPGA把持芯片,对外的通信体式格局有多种,可以

呐喊餍足不同的把持体式格局。其中直流机电的把持局部采取
PID算法,可以

呐喊及时把持机电的转速、旋转角度,而且带有角度保持功效。 

  4.2.3 定位模块 

  星空定位模块采取
定位模块StarGaze,StarGazer模块包孕红外无源标签和红外发射接受器两局部,是专为家庭办事机器人设计的外部

暮气环境定位传感装备
。星空定位零碎所收回的红外线,经由过程粘贴在房顶墙面上的的无源标签举行反射当前被StarGazer零碎的红外接受器接遭到,从而完成对助老机器人的及时定位的义务。 

  5 零碎软件设计 

  智能助老机器人零碎软件平台的设计包孕机载计算机软件零碎设计与把持零碎软件设计两大局部,机载计算机是指装置在助老机器人上面的PC工控机,预装Windows XP嵌入式操作零碎,用来运转用户自立开发的使用程序。机载计算机软件零碎采取
面向工具的C++编程语言,基于Visual Studio 2008开发环境举行开发,把持零碎软件采取
嵌入式Linux操作零碎来完成,两者之间采取
基于TCP/IP和谈举行通信。 

  6 结束语 

  随着科技与办事机器人技巧的不断发展,助老机器人愈来愈
遭到人们的关注,也愈来愈
贴近人们的平常
糊口,这给将来生齿老龄化问题提供了一个可行的解决方案,具有广阔的使用开发与市场前景。本文研究的这类基于星空定位的助老办事机器人零碎,较好地解决了自立挪动式机器人的定位导航问题,可以

呐喊举行不变的行走、物体识别、语音人机交互及抓取物体等功效,可以

呐喊辅佐白叟举行日程的糊口自理。 

  参考文献 

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  4李卫,宋弘,李红婵.基于ARM的嵌入式办事机器人把持器的研究J.电子设计工程,2009,17(9)3-5.