導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開一種導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括電源管理模塊，微控器，人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動(dòng)模塊，語音識(shí)別與合成模塊，所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，還包括與所述的微控器連接的障礙物檢測(cè)模塊，雙編碼器定位模塊，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀和用于判斷充電站位置的充電站識(shí)別模塊。所述的障礙物檢測(cè)模塊設(shè)置超聲波障礙物檢測(cè)裝置，或者紅外障礙物檢測(cè)裝置。所述的雙編碼器定位模塊連接所述的左編碼器和右編碼器。所述的充電站識(shí)別模塊，設(shè)置磁感應(yīng)識(shí)別裝置，或者紅外識(shí)別裝置。
【專利說明】導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于移動(dòng)機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些特殊的場(chǎng)合，比如廣場(chǎng)、展覽館、博物館、科技館、商店和旅游場(chǎng)所等地方，人員并不密集，工作環(huán)境固定，機(jī)器人可以承擔(dān)部分導(dǎo)游的工作，進(jìn)行簡(jiǎn)單固定的引導(dǎo)和解說工作。這樣不僅可以減少服務(wù)人員的數(shù)量，而且可以增加科技元素和趣味性，吸引」L童和青少年的參與。
[0003]為了完成這項(xiàng)工作，需要導(dǎo)游機(jī)器人能夠檢測(cè)障礙物，避免發(fā)生碰撞，能夠確定自身位置，進(jìn)行基于任務(wù)的路徑規(guī)劃，能夠與人進(jìn)行人機(jī)交互，可以識(shí)別語音并模仿人類說話。為了使導(dǎo)游機(jī)器人可以自己移動(dòng)，需要采用可充電電池提供電源，而不是交流電源。當(dāng)導(dǎo)游機(jī)器人檢測(cè)到可充電電池的電量接近耗盡時(shí)，能夠識(shí)別充電站的位置，并回到充電站補(bǔ)充電力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供一種導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括障礙物檢測(cè)模塊、雙編碼器定位模塊、電子陀螺儀和充電站識(shí)別裝置，可引導(dǎo)導(dǎo)游機(jī)器人自主完成任務(wù)。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的微控器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)模塊，可識(shí)別語音信號(hào)并合成輸出語音信號(hào)的語音識(shí)別與合成模塊，所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的人機(jī)界面模塊、行走驅(qū)動(dòng)模塊和語音識(shí)別與合成模塊與所述的微控器連接，還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)模塊，所述的障礙物檢測(cè)模塊與所述的微控器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位模塊，所述的雙編碼器定位模塊與所述的微控器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀，所述的電子陀螺儀與所述的微控器連接；還包括用于判斷充電站位置的充電站識(shí)別模塊，所述的充電站識(shí)別模塊與所述的微控器連接。
[0007]所述的障礙物檢測(cè)模塊設(shè)置超聲波障礙物檢測(cè)裝置。
[0008]所述的障礙物檢測(cè)模塊設(shè)置紅外障礙物檢測(cè)裝置。
[0009]所述的雙編碼器定位模塊連接所述的左編碼器和右編碼器。
[0010]所述的充電站識(shí)別模塊，設(shè)置磁感應(yīng)識(shí)別裝置，識(shí)別采用磁鐵，磁鋼和磁條標(biāo)記的充電站位置。
[0011]所述的充電站識(shí)別模塊，設(shè)置紅外識(shí)別裝置，識(shí)別采用紅外線標(biāo)記的充電站位置。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:1、可檢測(cè)障礙物，避免碰撞；2、多種定位方式進(jìn)行組合，能更加有效地定位自身位置；3、可識(shí)別充電站位置，自主回歸充電?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1是導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0015]參照?qǐng)D1，導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊2，進(jìn) 行集中處理的微控器1，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊3，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走 驅(qū)動(dòng)模塊4，可識(shí)別語音信號(hào)并合成輸出語音信號(hào)的語音識(shí)別與合成模塊5，所述的行走驅(qū) 動(dòng)模塊4控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝 左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的人機(jī)界面模塊3、行走驅(qū)動(dòng)模塊4和 語音識(shí)別與合成模塊5與所述的微控器I連接。
[0016]所述的電源管理模塊2為系統(tǒng)提供電壓穩(wěn)定的電源，還負(fù)責(zé)進(jìn)行充電管理，即實(shí) 時(shí)檢測(cè)電池電壓，如果電壓不足立即進(jìn)行回歸充電；充電過程中，所述的電源管理模塊2進(jìn) 行充電控制，負(fù)責(zé)控制充電電流和判斷充電結(jié)束。
[0017]所述的人機(jī)界面模塊3負(fù)責(zé)進(jìn)行用戶指令的輸入和圖形方式的狀態(tài)顯示。
[0018]所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊4用于控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速 度。所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)導(dǎo)游機(jī)器人以任意軌 跡移動(dòng)。所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器。
[0019]所述的障礙物檢測(cè)模塊6負(fù)責(zé)檢測(cè)工作環(huán)境的障礙物情況，用于導(dǎo)游機(jī)器人的路 徑規(guī)劃和避障。所述的障礙物檢測(cè)模塊6與所述的微控器I連接，由所述的微控器I進(jìn)行 控制。可采用超聲波傳感器組成超聲波障礙物檢測(cè)裝置，也可采用紅外測(cè)距傳感器組成紅 外障礙物檢測(cè)裝置，或者采用兩種傳感器進(jìn)行組合。
[0020]還包括進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位模塊7，所述的雙編碼器定位模塊7與 所述的微控器I連接。所述的雙編碼器定位模塊7連接所述的左編碼器和右編碼器，作為 信號(hào)的輸入，不斷累計(jì)左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而計(jì)算導(dǎo)游機(jī)器人的行走 距離和旋轉(zhuǎn)角度。但是這種方式會(huì)不斷累計(jì)舍入誤差，并且當(dāng)導(dǎo)游機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生打 滑的時(shí)候定位誤差會(huì)迅速惡化，導(dǎo)致嚴(yán)重的定位錯(cuò)誤。為了彌補(bǔ)所述的雙編碼器定位模塊 7自身的累計(jì)誤差和打滑引起的誤差，還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀8，所述的電 子陀螺儀8與所述的微控器I連接。所述的電子陀螺儀8累計(jì)計(jì)算機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)角度，可 校正所述的雙編碼器定位模塊7的誤差。
[0021]還包括用于判斷充電站位置的充電站識(shí)別模塊9，所述的充電站識(shí)別模塊9與所 述的微控器I連接。充電站是導(dǎo)游機(jī)器人給可充電電池沖電的地方，當(dāng)導(dǎo)游機(jī)器人發(fā)現(xiàn)電 池電量將要耗盡的時(shí)候，需要盡快回到充電站進(jìn)行充電；當(dāng)導(dǎo)游機(jī)器人檢測(cè)到起充電站的 位置標(biāo)記信號(hào)，應(yīng)立即原地調(diào)整方位進(jìn)行對(duì)接充電。所述的充電站識(shí)別模塊9，設(shè)置磁感應(yīng) 識(shí)別裝置，識(shí)別采用磁鐵，磁鋼和磁條標(biāo)記的充電站位置，當(dāng)所述的電站識(shí)別模塊9檢測(cè)到 磁信號(hào)以后，就確定了充電站的位置。也設(shè)置設(shè)置紅外識(shí)別裝置，識(shí)別采用紅外線標(biāo)記的充 電站位置。或者兩種信號(hào)的組合。
【權(quán)利要求】
1.導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的 微控器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)模塊，可識(shí)別 語音信號(hào)并合成輸出語音信號(hào)的語音識(shí)別與合成模塊，所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊控制左驅(qū)動(dòng)電 機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū) 動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的人機(jī)界面模塊、行走驅(qū)動(dòng)模塊和語音識(shí)別與合成模塊與所 述的微控器連接，其特征在于:還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)模塊，所述的障礙 物檢測(cè)模塊與所述的微控器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位模塊，所述的雙編碼 器定位模塊與所述的微控器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀，所述的電子陀 螺儀與所述的微控器連接；還包括用于判斷充電站位置的充電站識(shí)別模塊，所述的充電站 識(shí)別模塊與所述的微控器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述的障礙物檢測(cè) 模塊設(shè)置超聲波障礙物檢測(cè)裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述的障礙物檢測(cè) 模塊設(shè)置紅外障礙物檢測(cè)裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述的雙編碼器定 位模塊連接所述的左編碼器和右編碼器。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述的充電站識(shí)別 模塊，設(shè)置磁感應(yīng)識(shí)別裝置，識(shí)別采用磁鐵，磁鋼和磁條標(biāo)記的充電站位置。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)游機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述的充電站識(shí)別 模塊，設(shè)置紅外識(shí)別裝置，識(shí)別采用紅外線標(biāo)記的充電站位置。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK203444334SQ201320551799
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】杜慧江, 陸溪, 劉瑜 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)