专利汇可以提供用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统及其导航方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于无地图区域巡逻的自主导航 机器人 系统及其导航方法,系统包括 机器人本体 、远程显控装置;其中,机器人本体包括 定位 模 块 、 激光雷达 模块、中央运算处理模块、行走驱动模块、视频监控模块、 无线通信模块 以及电源模块。导航方法基于上述系统实现。本发明利用成本较低的设备方案完成对未知探索区域的地图绘制及自主导航,降低了机器人系统实现自主导航的设备成本,且系统架构更为简单高效,降低了故障发生概率,提升了运行效率。此外,地图建模方法相对于传统的三维地图建模方法更简单,降低了机器人系统实现自主导航的运算资源,提高了系统效能,降低了日常巡逻任务对系统资源的占用率,提升了巡逻机器人的续航时间。,下面是用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统及其导航方法专利的具体信息内容。
1.一种用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,该系统包括机器人本体、远程显控装置;其中,所述机器人本体包括定位模块、激光雷达模块、中央运算处理模块、行走驱动模块、视频监控模块、无线通信模块以及电源模块;
所述定位模块,用于获取机器人本体的位置及姿态信息,并将该信息传输至所述中央运算处理模块;
所述激光雷达模块,用于获取障碍物的距离、方位及尺寸信息,并将该信息传输至所述中央运算处理模块;
所述视频监控模块,用于实时采集机器人本体周边的环境图像信息,并将该信息传输至所述远程显控装置;
所述中央运算处理模块,用于根据机器人本体的位置及姿态信息、机器人本体周边的环境图像信息绘制区域二维路径地图,还用于根据接收到的信息计算避障绕行轨迹,并发送行走指令至行走驱动模块;
所述行走驱动模块,用于驱动机器人本体循迹运动;
所述无线通信模块,用于实现机器人本体与远程显控装置的信息交互;
所述电源模块,用于为自主导航机器人系统提供电能;
所述远程显控装置,用于接收并显示机器人本体发送的各种信息;还用于根据巡逻目标位置集合,按照巡逻指令顺序,结合当前机器人本体位置与区域二维路径地图,解算出最短巡逻路径,并发送运动控制指令至中央运算处理模块;所述巡逻目标位置由操纵人员在远程显控装置上自定义选取设置,巡逻指令顺序是指操纵人员设置巡逻目标的顺序。
2.根据权利要求1所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述定位模块包括:
惯性测量装置,用于采集机器人本体的位置、行走速度、距离及方位角信息;
里程计,用于采集机器人本体行走装置的转动弧度。
3.根据权利要求2所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述惯性测量装置设置在机器人本体舱室内部,里程计设置在驱动机器人本体行走装置的驱动装置中。
4.根据权利要求2或3所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述里程计采用数字式编码器或模拟编码器。
5.根据权利要求1所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述远程显控装置还用于配置激光雷达模块、视频监控模块的工作参数。
6.根据权利要求1所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述激光雷达模块具体采用单线激光雷达,通过扫描获取障碍物的点云图,之后通过激光雷达模块中的运算处理单元解算获得障碍物的距离、方位及尺寸信息。
7.根据权利要求1所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述视频监控模块具体采用激光夜视仪。
8.根据权利要求1所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述无线通信模块具体采用编码正交频分复用技术。
9.根据权利要求1所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统,其特征在于,所述电源模块具体采用锂动力电池组。
10.基于权利要求1至9任意一项所述的用于无地图区域巡逻的自主导航机器人系统的自主导航方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、开启视频监控模块,操纵人员通过远程显控装置操控机器人本体进入无地图区域;
步骤2、操纵人员通过远程显控装置向机器人本体发送绘图指令,中央运算处理模块实时接收定位模块采集的机器人本体的位置点,根据固定频率采样,绘制区域二维路径地图;
步骤3、操纵人员控制机器人本体一直运动直至完成目标巡逻,由此完成区域二维路径地图的绘制;
步骤4、操纵人员通过远程显控装置向机器人本体发送绘图完成指令,中央运算处理模块将区域二维路径地图传送并存储至远程显控装置;
步骤5、操纵人员在远程显控装置中调用区域二维路径地图,并在区域二维路径地图上依次选取若干点作为巡逻目标,完成巡逻任务的设定;巡逻任务包括巡逻目标和巡逻路径;
步骤6、操纵人员在远程显控装置中启动巡逻任务,远程显控装置根据巡逻目标位置集合,按照巡逻指令顺序,结合当前机器人本体位置与区域二维路径地图,解算出最短巡逻路径,并发送运动控制指令至中央运算处理模块;
步骤7、中央运算处理模块结合远程显控装置发出的运动控制指令、激光雷达模块传送的障碍物信息以及机器人本体运动约束,解算避障运行轨迹,并将避障运行轨迹解算为行走指令发送至行走驱动模块;
步骤8、行走驱动模块驱动机器人本体按照设定的巡逻路径开始执行巡逻任务;在机器人本体执行巡逻任务时,操纵人员通过视频监控模块对可视范围内的巡逻路径进行监控,直至巡逻任务结束。
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