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一种展厅 机器人的定位 导航系统

阅读：1057发布：2020-05-29

专利汇可以提供一种展厅机器人的定位导航系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种展厅机器人的定位导航系统，包括惯性导航模块、视觉导航模块、激光导航模块、中央处理模块和动力模块，其中，惯性导航模块用于获取展厅机器人的速度信息；视觉导航模块用于获取展厅机器人的运行过程中的环境信息；激光导航模块用于获取展厅机器人的位置坐标信息；中央处理模块根据速度信息、环境信息以及位置坐标信息，得到展厅机器人的导航规划路径，并发送控制命令至动力模块；动力模块根据控制命令实现展厅机器人的导航以及避障功能。本实用新型的定位导航系统采用惯性导航模块、视觉导航模块、激光导航模块联合进行定位导航定位精度更高。，下面是一种展厅机器人的定位导航系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种展厅机器人的定位导航系统，其特征在于，包括惯性导航模块(1)、视觉导航模块(2)、激光导航模块(3)、中央处理模块(4)和动力模块(5)，所述惯性导航模块(1)、所述视觉导航模块(2)、所述激光导航模块(3)和所述动力模块(5)均连接所述中央处理模块(4)，其中，
所述惯性导航模块(1)用于获取所述展厅机器人的速度信息，并将其发送至所述中央处理模块(4)；
所述视觉导航模块(2)用于获取所述展厅机器人的运行过程中的环境信息，并将其发送至所述中央处理模块(4)；
所述激光导航模块(3)用于获取所述展厅机器人的位置坐标信息，并将其发送至所述中央处理模块(4)；
所述中央处理模块(4)根据所述速度信息、所述环境信息以及所述位置坐标信息，得到所述展厅机器人的导航规划路径，并发送控制命令至所述动力模块(5)；
所述动力模块(5)根据所述控制命令实现所述展厅机器人的导航以及避障功能。
2.根据权利要求1所述的展厅机器人的定位导航系统，其特征在于，所述惯性导航模块(1)包括陀螺仪(101)、加速度计(102)以及数据处理单元(103)，其中，
所述陀螺仪(101)和所述加速度计(102)均连接所述数据处理单元(103)；
所述数据处理单元(103)根据所述陀螺仪(101)和所述加速度计(102)的量测值，计算得到所述展厅机器人的旋转角度以及移动速度。
3.根据权利要求2所述的展厅机器人的定位导航系统，其特征在于，所述视觉导航模块(2)包括深度相机(201)。
4.根据权利要求3所述的展厅机器人的定位导航系统，其特征在于，所述激光导航模块(3)包括激光雷达(301)，所述激光雷达(301)的型号为OD5000。
5.根据权利要求4所述的展厅机器人的定位导航系统，其特征在于，所述中央处理模块(4)包括中央数据处理单元(401)、路线存储单元(402)、地图信息存储单元(403)和反馈单元(404)，其中，
所述路线存储单元(402)、所述地图信息存储单元(403)和所述反馈单元(404)均连接所述中央数据处理单元(401)；
所述中央数据处理单元(401)为型号为STM32的单片机，连接所述数据处理单元(103)；
所述反馈单元(404)为型号为STM8L的单片机，连接所述深度相机(201)和所述激光雷达(301)，用于对所述环境信息和所述位置坐标信息进行处理，得到反馈信息，并将所述反馈信息发送至所述中央数据处理单元(401)。
6.根据权利要求5所述的展厅机器人的定位导航系统，其特征在于，所述动力模块(5)为差速驱动，连接所述中央数据处理单元(401)，用于根据所述中央数据处理单元(401)发出的控制指令完成导航和避障运动。

说明书全文

一种展厅机器人的定位 导航系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种展厅机器人的定位导航系统。

背景技术

[0002] 目前，机器人技术在人们生产生活中的需求不断扩大，从最初的只能重复简单动作机器人到具有感觉识别的自适应离线编程机器人再到能够将多传感其信息进行融合的智能型机器人，应用领域从最初的工业机器人扩展到展厅机器人，与传统成熟的工业机器人相比，展厅机器人发展历程较短，但是由于展厅机器人在人们的日常生活中的应用面越来越广泛，例如，医疗、教育、安保、清洁、导游以及展厅服务等领域，因此，展厅机器人的市场需求也在不断扩大。

[0003] 定位导航系统在展厅机器人中扮演着重要的角色，其中涉及环境感知、路径规划、控制等多项技术，是保证机器人实现其系统功能的重要基础，常见的定位导航方式采用磁条导航、电磁导航、二维码导航等，其中磁条导航容易破损，需定期维护，且无法智能避让；电磁导航铺设导引线困难，扩充路径需重新铺设，结构复杂成本昂贵；二维码导航需定期维护，而且对场地平整度有一定要求。

[0004] 因此，在非结构化环境中，如何保证展厅机机器人能够进行稳定精确的定位和导航是目前亟待解决的一个技术问题。实用新型内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种展厅机器人的定位导航系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

[0006] 本实用新型提供了一种展厅机器人的定位导航系统，包括惯性导航模块、视觉导航模块、激光导航模块、中央处理模块和动力模块，所述惯性导航模块、所述视觉导航模块、所述激光导航模块和所述动力模块均连接所述中央处理模块，其中，

[0007] 所述惯性导航模块用于获取所述展厅机器人的速度信息，并将其发送至所述中央处理模块；

[0008] 所述视觉导航模块用于获取所述展厅机器人的运行过程中的环境信息，并将其发送至所述中央处理模块；

[0009] 所述激光导航模块用于获取所述展厅机器人的位置坐标信息，并将其发送至所述中央处理模块；

[0010] 所述中央处理模块根据所述速度信息、所述环境信息以及所述位置坐标信息，得到所述展厅机器人的导航规划路径，并发送控制命令至所述动力模块；

[0011] 所述动力模块根据所述控制命令实现所述展厅机器人的导航以及避障功能。

[0012] 在本实用新型的一个实施例中，所述惯性导航模块包括陀螺仪、加速度计以及数据处理单元，其中，

[0013] 所述陀螺仪和所述加速度计均连接所述数据处理单元；

[0014] 所述数据处理单元根据所述陀螺仪和所述加速度计的量测值，计算得到所述展厅机器人的旋转角度以及移动速度。

[0015] 在本实用新型的一个实施例中，所述视觉导航模块包括深度相机。

[0016] 在本实用新型的一个实施例中，所述激光导航模块包括激光雷达，所述激光雷达的型号为OD5000。

[0017] 在本实用新型的一个实施例中，所述中央处理模块包括中央数据处理单元、路线存储单元、地图信息存储单元和反馈单元，其中，

[0018] 所述路线存储单元、所述地图信息存储单元和所述反馈单元均连接所述中央数据处理单元；

[0019] 所述中央数据处理单元为型号为STM32的单片机，连接所述数据处理单元；

[0020] 所述反馈单元为型号为STM8L的单片机，连接所述深度相机和所述激光雷达，用于对所述环境信息和所述位置坐标信息进行处理，得到反馈信息，并将所述反馈信息发送至所述中央数据处理单元。

[0021] 在本实用新型的一个实施例中，所述动力模块为差速驱动，连接所述中央数据处理单元，并根据所述中央数据处理单元发出的所述控制指令完成导航和避障运动。

[0022] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

[0023] 本实用新型的定位导航系统采用惯性导航模块、视觉导航模块、激光导航模块联合进行定位导航定位精度更高，而且采用联合导航相比通过单一传感器获取的数据进行导航，展厅机器人的定位精度和稳定性都更高，使得展厅机器人运行更加平稳。附图说明

[0024] 图1是本实用新型实施例提供的一种展厅机器人的定位导航系统的示意图；

[0025] 图2是本实用新型实施例提供的另一种展厅机器人的定位导航系统的示意图；

[0026] 附图标记说明：

[0027] 1-惯性导航模块；101-陀螺仪；102-加速度计；103-数据处理单元；2-视觉导航模块；201-深度相机；3-激光导航模块；301激光雷达；4-中央处理模块；401-中央数据处理单元；402-路线存储单元；403-地图信息存储单元；404-反馈单元；5-动力模块。

具体实施方式

[0028] 下面结合具体实施例对本实用新型内容做进一步的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

[0029] 请结合参见图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的一种展厅机器人的定位导航系统的示意图，图2是本实用新型实施例提供的另一种展厅机器人的定位导航系统的示意图。如图所示，本实用新型的展厅机器人的定位导航系统，包括惯性导航模块1、视觉导航模块2、激光导航模块3和中央处理模块4，惯性导航模块1、视觉导航模块2和激光导航模块3均连接中央处理模块4。具体地，惯性导航模块1用于获取展厅机器人的速度信息，并将其发送至中央处理模块4；视觉导航模块2用于获取展厅机器人的运行过程中的环境信息，并将其发送至中央处理模块4；激光导航模块3用于获取展厅机器人的位置坐标信息，并将其发送至中央处理模块4；中央处理模块4根据速度信息、环境信息以及位置坐标信息，得到所述展厅机器人的导航规划路径，并发送控制命令至动力模块5，动力模块5根据所述控制命令实现所述展厅机器人的导航以及避障功能。

[0030] 进一步地，惯性导航模块1包括陀螺仪101、加速度计102以及数据处理单元103，其中，陀螺仪101和加速度计102均连接数据处理单元103，陀螺仪101用于实时量测所述展厅机器人在运行过程中的角速度，并将所述角速度的量测值发送至数据处理单元103。加速度计102用于实时量测所述展厅机器人在运行过程中的加速度，并将所述加速度的量测值发送至数据处理单元103。数据处理单元103用于根据所述角速度值计算得到所述展厅机器人的旋转角度，根据所述加速度值计算得到所述展厅机器人的移动速度。在本实施例中，陀螺仪101为mems三轴陀螺仪，型号为TL750D，加速度计102的型号为KS903.10，数据处理单元103为型号为STM30F0的单片机。视觉导航模块2包括深度相机201，深度相机201用于获取所述展厅机器人在运行过程中的环境信息，在本实施例中，所述环境信息包括路标的距离信息和像素信息、障碍物的距离信息和像素信息或目标的距离信息和像素信息中的至少一种，普通相机只能获取目标的RGB信息，相比于普通相机，深度相机201不仅可以获取目标的RGB信息，而且能通过“结构光”和“飞时”获取目标的距离信息，但是，由于深度相机存在视野小、噪声大、易受日光干扰、无法测量透射材质等问题，一般与需要与激光雷达配合使用。
激光导航模块3包括激光雷达301，激光雷达301通过向外界发射红外线光源，利用三角测距或3D成像原理对所述展厅机器人进行定位，构建当前环境的轮廓信息，得到所述展厅机器人位置坐标信息。结合激光雷达301与深度相机201，融合所述位置坐标信息与所述环境信息，定位移动机器人的位置，根据激光雷达301与深度相机201获得的路标信息，构建特征地图，最终实现导航以及避障。在本实施例中，深度相机201为PicoZense TOF(Time of flight)深度相机，激光雷达301的型号为OD5000。

[0031] 进一步地，中央处理模块4包括中央数据处理单元401、路线存储单元402、地图信息存储单元403和反馈单元404，路线存储单元402、地图信息存储单元403和反馈单元404均连接中央数据处理单元401，其中，中央数据处理单元401连接数据处理单元103，接收数据处理单元103处理得到的所述展厅机器人的旋转角度和移动速度的值。路线存储单元402用于存储预设的所述展厅机器人的行驶路线信息。地图信息存储单元403用于存储所述展厅机器人活动区域的地图信息。反馈单元404连接深度相机201和激光雷达301，用于对所述环境信息和所述位置坐标信息进行处理，得到反馈信息，并将所述反馈信息发送至中央数据处理单元401。在本实施例中，中央数据处理单元401为型号为STM32的单片机，路线存储单元402和地图信息存储单元403均为型号为M25P40-VMN6TP的存储器，反馈单元404为型号为STM8L的单片机。

[0032] 更进一步地，动力模块5为差速驱动，连接中央数据处理单元401，用于根据中央数据处理单元401发出的所述控制指令完成导航和避障运动。

[0033] 在本实施例中，中央数据处理单元401根据路线存储单元12存储的所述展厅机器人的行驶路线信息，地图信息存储单元403存储的所述展厅机器人活动区域的地图信息，以及数据处理单元103得到所述展厅机器人的旋转角度和移动速度的值，进行导航路径规划，得到所述展厅机器人的导航规划路径，并发送控制命令至动力模块5，若在移动过程中，遇到障碍，则根据反馈单元404得到的反馈信号，重新进行导航路径规划，并发送控制命令至动力模块5，动力模块5根据得到的所述控制命令实现所述展厅机器人的导航和避障功能。

[0034] 本实施例的定位导航系统采用惯性导航模块1、视觉导航模块2、激光导航模块3联合进行定位导航定位精度更高，而且采用联合导航相比通过单一传感器获取的数据进行导航，展厅机器人的定位精度和稳定性都更高，使得展厅机器人运行更加平稳。

[0035] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

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