專利名稱：一種激光影像定位導(dǎo)航裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，尤其涉及一種適用于輪式機(jī)器人精確定位導(dǎo)航的定位導(dǎo)航裝置。
背景技術(shù)：
近年來，國(guó)內(nèi)機(jī)器人技術(shù)有了迅速的發(fā)展，特別是輪式機(jī)器人，可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)，在家庭服務(wù)、醫(yī)院巡護(hù)和娛樂方面應(yīng)用極其廣泛。然而，定位導(dǎo)航技術(shù)對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人是至關(guān)重要的，它增強(qiáng)了機(jī)器人的自主性和智能性，對(duì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展起著不可或缺的作用。目前，針對(duì)輪式機(jī)器人的定位導(dǎo)航技術(shù)主要有視覺導(dǎo)航、里程計(jì)定位導(dǎo)航和基于 標(biāo)志物的定位導(dǎo)航等。其中，視覺導(dǎo)航對(duì)環(huán)境變化的抗干擾能力很差，而且定位精度很低，故此很少使用視覺定位導(dǎo)航；里程計(jì)是輪式機(jī)器人定位導(dǎo)航中常用的技術(shù)，它是對(duì)固定在輪子上的碼盤進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，由于胎壓、地面打滑等因素會(huì)導(dǎo)致里程計(jì)存在嚴(yán)重的積累誤差，需要其他傳感器技術(shù)對(duì)其修正，定位精度不是很理想；基于標(biāo)志物的定位技術(shù)是在已知固定位置貼上人工標(biāo)志物，通過相應(yīng)傳感器對(duì)標(biāo)志物進(jìn)行識(shí)別間接獲得位置信息，如專利號(hào)為201110260388. 5的中國(guó)專利，使用紅外發(fā)射二極管制作點(diǎn)陣路標(biāo)，并貼附于室內(nèi)天花板上，廣角紅外攝像機(jī)固定在移動(dòng)機(jī)器人身上，向上拍攝紅外路標(biāo)，通過機(jī)器人身上的計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像分析、實(shí)時(shí)計(jì)算出機(jī)器人的位姿。這種方法具有一定的局限性，其點(diǎn)陣路標(biāo)屬于有源標(biāo)簽，每一個(gè)標(biāo)簽都是一塊電路板，并需要電源供電，成本高，安裝、使用不方便，其次，其圖像處理使用機(jī)載工控計(jì)算機(jī)，體積較大，成本較高，對(duì)不配置工控計(jì)算機(jī)的中小型機(jī)器人根本無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供了一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，它適用于輪式機(jī)器人的室內(nèi)外定位導(dǎo)航，具有提高定位的精度、穩(wěn)定性和普適性的優(yōu)點(diǎn)，并且該裝置對(duì)實(shí)施環(huán)境無特殊要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，它包括控制板，在控制板上設(shè)有DSP圖像處理器，DSP圖像處理器分別與CXD感光器件和主控制器連接，主控制器與串口輸出端子連接，將解算的位置和航向信息通過串口輸出端子輸出；CCD感光器件的周向均勻分布有多個(gè)激光組件，各激光組件發(fā)出的激光束在地面匯聚成一個(gè)光斑，該光斑與CCD感光器件處于同一軸線上并保證CCD感光器件感光效果最好，DSP圖像處理器對(duì)每幀光斑圖像分析對(duì)比，分別計(jì)算出幀與幀之間在X和Y方向的像素偏移量，根據(jù)CCD感光器件的分辨率計(jì)算出定位裝置的實(shí)際位移偏量。所述激光組件為激光管，激光管焦距可調(diào)。所述CXD感光器件的拍攝速度為2000幀/秒。
所述控制板的四角設(shè)有定位孔。所述定位裝置的實(shí)際位移偏量的計(jì)算為光斑圖像幀與幀之間在X和Y方向的像素偏移量VPix和VPiy，根據(jù)CXD感光器件的分辨率F計(jì)算出定位裝置的實(shí)際位移偏量Vx和Vy
權(quán)利要求
1.一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，其特征是，它包括控制板，在控制板上設(shè)有DSP圖像處理器，DSP圖像處理器分別與C⑶感光器件和主控制器連接，主控制器與串口輸出端子連接，將解算的位置和航向信息通過串口輸出端子輸出；CCD感光器件的周向均勻分布有多個(gè)激光組件，各激光組件發(fā)出的激光束在地面匯聚成一個(gè)光斑，該光斑與CXD感光器件處于同一軸線上并保證CXD感光器件感光效果最好，DSP圖像處理器對(duì)每幀光斑圖像分析對(duì)t匕，分別計(jì)算出幀與幀之間在X和Y方向的像素偏移量，根據(jù)CCD感光器件的分辨率計(jì)算出定位裝置的實(shí)際位移偏量。
2.如權(quán)利要求I所述的一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，其特征是，所述激光組件為激光管，激光管焦距可調(diào)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，其特征是，所述CCD感光器件的拍攝速度為2000幀/秒。
4.如權(quán)利要求I所述的一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，其特征是，所述控制板的四角設(shè)有定位孔。
5.如權(quán)利要求I所述的一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，其特征是，所述定位裝置的實(shí)際位移偏量的計(jì)算為 光斑圖像幀與幀之間在X和Y方向的像素偏移量VPix和VPiy,根據(jù)CCD感光器件的分辨率F計(jì)算出定位裝置的實(shí)際位移偏量Vx和Vy
6.如權(quán)利要求I所述的一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，其特征是，所述主控制器根據(jù)幾何關(guān)系確定出輪式機(jī)器人的準(zhǔn)確航向和位置
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光影像定位導(dǎo)航裝置，由若干個(gè)激光管、CCD感光器件、DSP圖像處理器、主控制器和串口輸出端子、定位孔組成；所述CCD感光器件與DSP圖像處理器連接，DSP圖像處理器與主控制器連接，主控制器將解算的位置和航向信息通過串口輸出端子輸出。所述若干個(gè)激光管產(chǎn)生的若干個(gè)激光束在地面匯聚成一個(gè)光斑，CCD感光器件對(duì)激光斑進(jìn)行快速成像，DSP圖像處理器對(duì)每幀圖像分析對(duì)比，分別計(jì)算出幀與幀之間在X和Y方向的像素偏移量，根據(jù)CCD感光器件的分辨率計(jì)算出定位裝置的實(shí)際位移偏量，主控制器根據(jù)幾何關(guān)系確定出輪式機(jī)器人的準(zhǔn)確航向和位置，快速的成像和高度的分辨率使得該定位裝置的精度非常高。該定位導(dǎo)航裝置不需要人工標(biāo)志物，對(duì)幾乎所有路況環(huán)境都能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，普適性很強(qiáng)，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性很高。
文檔編號(hào)G01C21/00GK102798391SQ201210295078
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者田國(guó)會(huì), 周風(fēng)余, 張慶賓, 李健, 丁娜娜, 袁通 申請(qǐng)人:山東大學(xué)