本發(fā)明涉及遙操作和監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)機(jī)器人的迅速發(fā)展，對(duì)于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航和遠(yuǎn)程控制顯得尤為必要。尤其是對(duì)于復(fù)雜環(huán)境下的繁重工作來(lái)說(shuō)，僅僅依靠工作人員手動(dòng)操控移動(dòng)機(jī)器人，顯然不僅難度系數(shù)很大而且效率低下。如果構(gòu)建遠(yuǎn)程控制平臺(tái)和移動(dòng)機(jī)器人之間的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，就可以在遠(yuǎn)程端實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器人的工作狀態(tài)，并且遠(yuǎn)程遙操作機(jī)器人。如果實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航，就可以解放工作人員的操控，只需要在遠(yuǎn)程端設(shè)置導(dǎo)航目標(biāo)位置，移動(dòng)機(jī)器人便可以自主導(dǎo)航到目標(biāo)點(diǎn)。如此不僅能協(xié)調(diào)人機(jī)工作完成復(fù)雜任務(wù)，而且可以簡(jiǎn)化工作流程提高工作效率。

在公開(kāi)文獻(xiàn)“彭一準(zhǔn)，原魁，周慶瑞，一種遙操作移動(dòng)機(jī)器人的研究與實(shí)現(xiàn)，科學(xué)技術(shù)與工程，2005年8月第五卷第16期”中介紹了一種移動(dòng)機(jī)器人的遙操作技術(shù)，在遠(yuǎn)程端和移動(dòng)機(jī)器人之間建立無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程端下達(dá)控制指令遙操作移動(dòng)機(jī)器人，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示環(huán)境情況與機(jī)器人狀態(tài)信息。

此公開(kāi)文獻(xiàn)中存在一些不足，移動(dòng)機(jī)器人的遙操作是通過(guò)工作人員下達(dá)控制指令實(shí)現(xiàn)的，并且移動(dòng)機(jī)器人不能實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。而在本發(fā)明中，移動(dòng)機(jī)器人可以建立環(huán)境地圖并在遠(yuǎn)程控制平臺(tái)顯示，只需要在遠(yuǎn)程控制平臺(tái)的環(huán)境地圖上設(shè)置初始位置和目標(biāo)位置，移動(dòng)機(jī)器人便可以自主導(dǎo)航到目標(biāo)點(diǎn)，極大提高了工作效率。同時(shí)本發(fā)明對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的遙操作與監(jiān)控均是通過(guò)在環(huán)境地圖上修改、設(shè)置實(shí)現(xiàn)的，比較直觀便捷。

總之，隨著移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展，自主導(dǎo)航與遠(yuǎn)程控制的功能對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人完成復(fù)雜工作有著極大的幫助。目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說(shuō)明與報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類似的資料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種可以協(xié)調(diào)人機(jī)工作，更高效地完成復(fù)雜環(huán)境下的繁重工作的機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括相互通信的遠(yuǎn)程控制平臺(tái)及自主導(dǎo)航模塊，自主導(dǎo)航模塊設(shè)置在機(jī)器人內(nèi)；其中自主導(dǎo)航模塊包括：地圖構(gòu)建單元，地圖構(gòu)建單元通過(guò)獲取激光雷達(dá)傳感器和里程計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)建立環(huán)境地圖；自定位單元，自定位單元利用激光等測(cè)距傳感器的傳感信息與環(huán)境地圖進(jìn)行匹配，獲得機(jī)器人在環(huán)境中的實(shí)際位置信息；路徑規(guī)劃單元，路徑規(guī)劃單元接收經(jīng)過(guò)自定位單元后的激光傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)，并更新地圖，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前機(jī)器人的位置及遠(yuǎn)程控制平臺(tái)設(shè)定的目標(biāo)位置進(jìn)行路徑規(guī)劃；運(yùn)動(dòng)控制單元，運(yùn)動(dòng)控制單元根據(jù)路徑規(guī)劃單元規(guī)劃的路徑進(jìn)行路徑跟蹤。

優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)控制單元包括控制器、電機(jī)和編碼器。

優(yōu)選地，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)包括：監(jiān)控單元和，監(jiān)控單元顯示機(jī)器人構(gòu)建的環(huán)境地圖以及實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的信息；操作單元，遙操作單元設(shè)置機(jī)器人在環(huán)境中的起始位置和導(dǎo)航目標(biāo)位置，對(duì)環(huán)境地圖進(jìn)行修改。

優(yōu)選地，監(jiān)控單元顯示機(jī)器人構(gòu)建的環(huán)境地圖以及實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的位置信息、電池電量信息以及移動(dòng)速度信息。

優(yōu)選地，操作單元對(duì)環(huán)境地圖進(jìn)行的修改包括但不限于增刪障礙物。

優(yōu)選地，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與自主導(dǎo)航模塊相互通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)遠(yuǎn)程控制平臺(tái)利用無(wú)線通信技術(shù)獲取移動(dòng)機(jī)器人建立的環(huán)境地圖，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)可以修改并設(shè)置環(huán)境地圖以此實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的遙操作，移動(dòng)機(jī)器人具有自定位和路徑規(guī)劃功能，可以自主導(dǎo)航到目標(biāo)位置，同時(shí)遠(yuǎn)程控制平臺(tái)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)機(jī)器人的各種狀態(tài)信息以此實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的監(jiān)控，如此可以更好地協(xié)調(diào)人機(jī)工作，更高效地完成復(fù)雜環(huán)境下的繁重工作。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。

圖1為本發(fā)明機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)邏輯功能框圖；

圖2為本發(fā)明機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制平臺(tái)與機(jī)器人的交互框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。

如圖1所示，本發(fā)明機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)主要由安裝在自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10內(nèi)的自主導(dǎo)航模塊15、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)20和遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30組成，其中自主導(dǎo)航模塊15主要由地圖構(gòu)建單元11、自定位單元12、路徑規(guī)劃單元13以及運(yùn)動(dòng)控制單元14組成，主要用來(lái)接收遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30發(fā)送來(lái)的命令指示、完成自主導(dǎo)航功能以及發(fā)送狀態(tài)信息到遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30中。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)20來(lái)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10和遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30之間的信息傳輸。遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30主要由監(jiān)控單元31和遙操作單元32組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10的遙操作和監(jiān)控。

地圖構(gòu)建單元11是自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10通過(guò)獲取激光雷達(dá)傳感器和里程計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)建立環(huán)境地圖，自定位單元12利用激光等測(cè)距傳感器的傳感信息與環(huán)境地圖進(jìn)行匹配，獲得自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10在環(huán)境中的實(shí)際位置信息。路徑規(guī)劃單元13接收經(jīng)過(guò)自定位單元后的激光傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)，并更新地圖，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10位置及遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30設(shè)定的目標(biāo)位置進(jìn)行路徑規(guī)劃。運(yùn)動(dòng)控制單元14包括控制器、電機(jī)和編碼器，根據(jù)路徑規(guī)劃單元13規(guī)劃的路徑進(jìn)行路徑跟蹤。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)20通過(guò)布置無(wú)線熱點(diǎn)，從而覆蓋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。使自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10和遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

監(jiān)控單元31可以顯示自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10構(gòu)建的環(huán)境地圖以及實(shí)時(shí)顯示自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10的位置信息、電池電量以及移動(dòng)速度等狀態(tài)信息。遙操作單元32可以設(shè)置自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10在環(huán)境中的起始位置和導(dǎo)航目標(biāo)位置，還可以對(duì)環(huán)境地圖進(jìn)行修改，增刪障礙物。

如圖2所示，對(duì)于未知環(huán)境中，自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10會(huì)根據(jù)地圖構(gòu)建單元11建立環(huán)境地圖，將該環(huán)境地圖通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)20發(fā)送到遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30進(jìn)行顯示，對(duì)于已知環(huán)境，自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10不進(jìn)行地圖構(gòu)建，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30使用之前保存下來(lái)的環(huán)境地圖。在遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30中可以進(jìn)行環(huán)境地圖的修改，例如增減障礙物，當(dāng)在環(huán)境中增加某一障礙物后，移動(dòng)機(jī)器人不能在該區(qū)域行駛，此時(shí)路徑規(guī)劃單元13會(huì)重新進(jìn)行路徑規(guī)劃，直到路徑中不含有障礙物區(qū)域。當(dāng)在環(huán)境中刪減該障礙物后，移動(dòng)機(jī)器人恢復(fù)增加障礙物前的路徑。之后在遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30中設(shè)置自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10在環(huán)境中的起始位置與導(dǎo)航目標(biāo)位置，如此自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10便可以根據(jù)自身的自定位單元12和路徑規(guī)劃單元13，在初始位置和目標(biāo)位置之間規(guī)劃一條最優(yōu)路徑，根據(jù)自身的運(yùn)動(dòng)控制單元14自主導(dǎo)航到目標(biāo)位置。在自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遠(yuǎn)程控制平臺(tái)30可以遙操作進(jìn)行速度的設(shè)定，還可以顯示自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人10的當(dāng)前位置信息、電池電量以及移動(dòng)速度等狀態(tài)信息。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。