移動機器人3d導航定位系統(tǒng)及導航定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及定位導航領(lǐng)域，尤指一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，包括機器人，所述的機器人前端設(shè)有圖像采集模塊，所述的機器人內(nèi)設(shè)有中央處理器、MUC模塊、圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊，所述的中央處理器與圖像采集模塊連接，所述的中央處理器和MUC交互連接，所述的MUC分別與圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊連接。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明采用3D攝像頭作為數(shù)據(jù)采集前端，配合中間的RGB攝像頭進行環(huán)境物體識別，與紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)相互修正，通過編碼器與加速度傳感器的融合技術(shù)，結(jié)合SLAM算法繪制環(huán)境地圖，設(shè)計出一套移動機器人的導航定位、測距、路徑規(guī)劃方案。
【專利說明】
移動機器人3D導航定位系統(tǒng)及導航定位方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及定位導航領(lǐng)域，尤指一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)及導航定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當前移動機器人定位導航領(lǐng)域主要還是通過磁條導航或者采用2D激光雷達模塊進行導航定位，主要存在以下缺點:
1.磁條導航需事先在行駛路線上貼上磁條，破壞原有環(huán)境的結(jié)構(gòu)，而且不靈活。
[0003]2.2D激光測距雷達無法完成普通陣面掃描雷達的三維深度視覺功能。
[0004]3.只能對同一個平面上的場景進行掃描，而且無法進行障礙物材料識別。
[0005]4.2D激光測距雷達只能是單線掃描，因此不可避免的會引起比較嚴重的障礙物的漏檢和虛報現(xiàn)象。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)及導航定位方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案是:一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，包括機器人，所述的機器人前端設(shè)有圖像采集模塊，所述的機器人內(nèi)設(shè)有中央處理器、MUC模塊、圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊，所述的中央處理器與圖像采集模塊連接，所述的中央處理器和MUC交互連接，所述的MUC分別與圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊連接，
其中，機器人通過圖像采集模塊采集數(shù)據(jù)并傳輸至中央處理器進行環(huán)境物體的識別，同時MCU通過圖像修正模塊采集數(shù)據(jù)上傳到中央處理器中進行移動距離計算與定位并規(guī)劃行走路線，所述的路徑調(diào)整模塊修正規(guī)劃的行走路線并把數(shù)據(jù)傳輸至MUC，MUC控制機器人行走移動模塊來避開所遇到的障礙物。
[0008]優(yōu)選地，所述的圖像采集模塊為3D攝像頭。
[0009]優(yōu)選地，所述的圖像采集模塊采用激光雷達進行環(huán)境數(shù)據(jù)掃描。
[0010]優(yōu)選地，所述的圖像修正模塊包括RGB攝像頭和紅外傳感器，所述的RGB攝像頭和紅外傳感器分別與MUC輸入端連接。
[0011]優(yōu)選地，所述的路徑調(diào)整模塊包括編碼器和加速度傳感器，所述的編碼器和加速度傳感器分別與MUC輸入端連接。
[0012]優(yōu)選地，所述的機器人行走移動模塊包括雙輪電機和由雙輪電機控制行走的行走單。元。
[0013]本發(fā)明的工作原理:3D攝像頭采集機器人前方的環(huán)境數(shù)據(jù)并把采集到的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，RGB攝像頭進行環(huán)境物體識別并把識別后的環(huán)境物體識別數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，此時中央處理器結(jié)合RGB攝像頭對環(huán)境物體識別數(shù)據(jù)與紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)相互修正，中央處理器中進行移動距離計算與定位并規(guī)劃行走路線，若行走過程中3D攝像頭采集到前方有障礙物，通過編碼器、加速度傳感器所述的路徑調(diào)整模塊修正規(guī)劃的行走路線并反饋至MUC，中央處理器與MCU數(shù)據(jù)交互數(shù)據(jù)并計算出移動機器人的導航定位、測距、路徑規(guī)劃路線。
[0014]一種應用移動機器人3D導航定位系統(tǒng)的導航定位方法，包括如下步驟:
步驟一:機器人啟動，通過機器人前端的3D攝像頭采集周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至于中央處理器進行分析處理，通過SLAM算法繪制出周圍環(huán)境地圖；
步驟二:地圖繪制完成后中央處理器進行建模計算機器人到地圖上各點的路線，規(guī)劃移動行走路線；
步驟三:中央控制器給MCU下達指令，移動到指定地點，機器人移動過程中通過3D攝像頭不斷地采集數(shù)據(jù)，進行環(huán)境物體的識別，同時MCU將采集編碼器和加速度傳感器的數(shù)據(jù)實時上傳到中央處理器中進行移動距離計算與定位，并且在全局掃描地圖之中再繪制出一個實時動態(tài)地圖；
步驟四:中央處理器與MCU數(shù)據(jù)交互，獲取傳感器與編碼器反饋數(shù)據(jù)，使得機器人能夠在一個動態(tài)變化的環(huán)境之中移動，結(jié)合攝像頭與傳感器的數(shù)據(jù)，調(diào)整雙輪電機驅(qū)動速度，修正規(guī)劃的行走路線來避開所遇到的障礙物；
步驟五:最終在動態(tài)地圖掃描運行的當中，移動機器人沿著新規(guī)劃的路線繞過障礙物，到達目的地。之后設(shè)備將清除原來的路徑規(guī)劃與障礙物，重新進行掃描，生成新的地圖與路線規(guī)劃。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用3D攝像頭作為數(shù)據(jù)采集前端，配合中間的RGB攝像頭進行環(huán)境物體識別，與紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)相互修正，通過編碼器與加速度傳感器的融合技術(shù)，結(jié)合SLAM算法繪制環(huán)境地圖，設(shè)計出一套移動機器人的導航定位、測距、路徑規(guī)劃方案，本發(fā)明不需要破壞原有環(huán)境的結(jié)構(gòu)且行走靈活，具有三維深度視覺，具有進行障礙物材料識別功能，不存在障礙物的漏檢和虛報現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是機器人定位過程流程示意圖。
[0018]圖3是機器人規(guī)劃移動行走路線圖。
[0019]圖4是機器人移動行走遇到障礙物的示意狀態(tài)圖。
[0020]圖5是機器人重新規(guī)劃路線圖。
[0021]圖6是機器人生成新的地圖與路線規(guī)劃。
【具體實施方式】
[0022]請參閱圖1-6所示，本發(fā)明關(guān)于一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，包括機器人，所述的機器人前端設(shè)有圖像采集模塊，所述的機器人內(nèi)設(shè)有中央處理器、MUC模塊、圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊，所述的中央處理器與圖像采集模塊連接，所述的中央處理器和MUC交互連接，所述的MUC分別與圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊連接，其中，機器人通過圖像采集模塊采集數(shù)據(jù)并傳輸至中央處理器進行環(huán)境物體的識別，同時MCU通過圖像修正模塊采集數(shù)據(jù)上傳到中央處理器中進行移動距離計算與定位并規(guī)劃行走路線，所述的路徑調(diào)整模塊修正規(guī)劃的行走路線并把數(shù)據(jù)傳輸至MUC，MUC控制機器人行走移動模塊來避開所遇到的障礙物。
[0023 ]優(yōu)選地，所述的圖像采集模塊為3D攝像頭。
[0024]優(yōu)選地，所述的圖像采集模塊采用激光雷達進行環(huán)境數(shù)據(jù)掃描。
[0025]優(yōu)選地，所述的圖像修正模塊包括RGB攝像頭和紅外傳感器，所述的RGB攝像頭和紅外傳感器分別與MUC輸入端連接。
[0026]優(yōu)選地，所述的路徑調(diào)整模塊包括編碼器和加速度傳感器，所述的編碼器和加速度傳感器分別與MUC輸入端連接。
[0027]優(yōu)選地，所述的機器人行走移動模塊包括雙輪電機和由雙輪電機控制行走的行走單元。
[0028]本發(fā)明的工作原理:3D攝像頭采集機器人前方的環(huán)境數(shù)據(jù)并把采集到的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，RGB攝像頭進行環(huán)境物體識別并把識別后的環(huán)境物體識別數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，此時中央處理器結(jié)合RGB攝像頭對環(huán)境物體識別數(shù)據(jù)與紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)相互修正，中央處理器中進行移動距離計算與定位并規(guī)劃行走路線，若行走過程中3D攝像頭采集到前方有障礙物，通過編碼器、加速度傳感器所述的路徑調(diào)整模塊修正規(guī)劃的行走路線并反饋至MUC，中央處理器與MCU數(shù)據(jù)交互數(shù)據(jù)并計算出移動機器人的導航定位、測距、路徑規(guī)劃路線。
[0029]一種應用移動機器人3D導航定位系統(tǒng)的導航定位方法，包括如下步驟:
步驟一:機器人啟動，通過機器人前端的3D攝像頭采集周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至于中央處理器進行分析處理，通過SLAM算法繪制出周圍環(huán)境地圖；
步驟二:地圖繪制完成后中央處理器進行建模計算機器人到地圖上各點的路線，規(guī)劃移動行走路線；
步驟三:中央控制器給MCU下達指令，移動到指定地點，機器人移動過程中通過3D攝像頭不斷地采集數(shù)據(jù)，進行環(huán)境物體的識別，同時MCU將采集編碼器和加速度傳感器的數(shù)據(jù)實時上傳到中央處理器中進行移動距離計算與定位，并且在全局掃描地圖之中再繪制出一個實時動態(tài)地圖；
步驟四:中央處理器與MCU數(shù)據(jù)交互，獲取傳感器與編碼器反饋數(shù)據(jù)，使得機器人能夠在一個動態(tài)變化的環(huán)境之中移動，結(jié)合攝像頭與傳感器的數(shù)據(jù)，調(diào)整雙輪電機驅(qū)動速度，修正規(guī)劃的行走路線來避開所遇到的障礙物；
步驟五:最終在動態(tài)地圖掃描運行的當中，移動機器人沿著新規(guī)劃的路線繞過障礙物，到達目的地。之后設(shè)備將清除原來的路徑規(guī)劃與障礙物，重新進行掃描，生成新的地圖與路線規(guī)劃。
[0030]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用3D攝像頭作為數(shù)據(jù)采集前端，配合中間的RGB攝像頭進行環(huán)境物體識別，與紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)相互修正，通過編碼器與加速度傳感器的融合技術(shù)，結(jié)合SLAM算法繪制環(huán)境地圖，設(shè)計出一套移動機器人的導航定位、測距、路徑規(guī)劃方案，本發(fā)明不需要破壞原有環(huán)境的結(jié)構(gòu)且行走靈活，具有三維深度視覺，具有進行障礙物材料識別功能，不存在障礙物的漏檢和虛報現(xiàn)象。
[0031]以上實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，包括機器人，其特征在于:所述的機器人前端設(shè)有圖像采集模塊，所述的機器人內(nèi)設(shè)有中央處理器、MUC模塊、圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊，所述的中央處理器與圖像采集模塊連接，所述的中央處理器和MUC交互連接，所述的MUC分別與圖像修正模塊、路徑調(diào)整模塊和機器人行走移動模塊連接，其中，機器人通過圖像采集模塊采集數(shù)據(jù)并傳輸至中央處理器進行環(huán)境物體的識別，同時MCU通過圖像修正模塊采集數(shù)據(jù)上傳到中央處理器中進行移動距離計算與定位并規(guī)劃行走路線，所述的路徑調(diào)整模塊修正規(guī)劃的行走路線并把數(shù)據(jù)傳輸至MUC，MUC控制機器人行走移動模塊來避開所遇到的障礙物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像采集豐旲塊為3D攝像頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像采集模塊采用激光雷達進行環(huán)境數(shù)據(jù)掃描。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像修正模塊包括RGB攝像頭和紅外傳感器，所述的RGB攝像頭和紅外傳感器分別與MUC輸入端連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的路徑調(diào)整模塊包括編碼器和加速度傳感器，所述的編碼器和加速度傳感器分別與MUC輸入端連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動機器人3D導航定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的機器人行走移動模塊包括雙輪電機和由雙輪電機控制行走的行走單元。7.—種應用根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動機器人3D導航定位系統(tǒng)的導航定位方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:機器人啟動，通過機器人前端的3D攝像頭采集周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至于中央處理器進行分析處理，通過SLAM算法繪制出周圍環(huán)境地圖； 步驟二:地圖繪制完成后中央處理器進行建模計算機器人到地圖上各點的路線，規(guī)劃移動行走路線； 步驟三:中央控制器給MCU下達指令，移動到指定地點，機器人移動過程中通過3D攝像頭不斷地采集數(shù)據(jù)，進行環(huán)境物體的識別，同時MCU將采集編碼器和加速度傳感器的數(shù)據(jù)實時上傳到中央處理器中進行移動距離計算與定位，并且在全局掃描地圖之中再繪制出一個實時動態(tài)地圖； 步驟四:中央處理器與MCU數(shù)據(jù)交互，獲取傳感器與編碼器反饋數(shù)據(jù)，使得機器人能夠在一個動態(tài)變化的環(huán)境之中移動，結(jié)合攝像頭與傳感器的數(shù)據(jù)，調(diào)整雙輪電機驅(qū)動速度，修正規(guī)劃的行走路線來避開所遇到的障礙物； 步驟五:最終在動態(tài)地圖掃描運行的當中，移動機器人沿著新規(guī)劃的路線繞過障礙物，到達目的地，之后設(shè)備將清除原來的路徑規(guī)劃與障礙物，重新進行掃描，生成新的地圖與路線規(guī)劃。
【文檔編號】G05D1/02GK106020201SQ201610549090
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】鄭金華
【申請人】廣東奧訊智能設(shè)備技術(shù)有限公司