专利名称：一种室内移动机器人双目视觉导航系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于移动机器人技术领域，特别公开了一种室内移动机器人双目视觉导航系统。
背景技术：
导航是对移动机器人所要求的最具挑战性的能力之一，导航的基本任务包括我在哪里，我要去哪里，我如何到那里去三个问题。因此如何获取环境信息，实现对自身及目标、 障碍物的定位，并通过规划算法得到无障碍导航路径，是需要解决的问题。由于环境的复杂性，完全靠机器人自主实现对环境的可靠识别，目前还处于研究阶段。导航系统根据采用硬件的不同，又可分为视觉导航系统和非视觉导航系统，非视觉导航系统主要包括GPS导航，声音导航以及电磁导航。视觉导航系统的优点在于具有很高的空间分辨率，探测范围广、精度高，能够获取场景中的大部分信息。但是视觉导航系统也存在图像特征提取与识别困难、运算量大、实时性差等不足。GPS导航还存在定位精度比较低、可靠性不高的问题，所以在机器人的导航应用中通常还辅以磁罗盘、里程计的数据进行导航。另外，GPS导航系统也不适用于室内或者水下机器人的导航以及对位置精度要求较高的机器人系统。超声波导航具有成本低廉、采集信息速度快、距离分辨率高等优点，而且它采集环境信息时不需要复杂的图像配准技术，因此测距速度快、实时性好。同时，超声波传感器也不易受到如天气条件、环境光照及障碍物阴影、表面粗糙度等外界环境条件的影响。但是超声波传感器定位精度较低，多超声传感器之间的串扰和幻影干扰难以消除。
发明内容本实用新型的目的是提供一种采用全局红外视觉定位方式，处理速度成倍加快， 同时结合传感器信息，实现室内移动机器人高精度的定位与导航的室内移动机器人双目视觉导航系统。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种室内移动机器人双目视觉导航系统，包括全局视觉定位�？橛肷衔换？榱樱捎萌趾焱馐泳醵ㄎ环绞剑魅松砩习沧昂焱夥⒐夤苷罅校盟渴泳踉恚袢『焱馔枷瘢⑻崛『焱馔枷裎恢茫üㄎ凰惴ㄍ扑愠龌魅说木肺恢茫魅说木肺恢眯畔⒋透衔换？椋辉硕刂颇？橛肷衔换？榱樱萆衔换？楣婊闹噶睿贫魅艘贫噶�、手臂的运动指令、头部的运动指令，该�？橹芷谛远寥「髑缁奈恢眯藕牛� 经分析处理后发送给上位机�？椋淮衅鞑杉？橛肷衔换？榱樱瓿芍芷谛缘牟杉鞔衅鞯男藕牛⒎⑺透衔换？椋┥衔换？榉治鍪褂茫籟0013]上位机�？橛糜诮邮杖质泳醵ㄎ荒？椤⒋衅鞑杉？�、地图编辑�？榈氖涑鲂畔ⅲ治龊蟾硕刂颇？榉⒊鲋噶睿迪窒低车己�。本实用新型还包括地图编辑�？橛肷衔换？榱樱嗉夷诨肪车某叽缤迹嗉潭ㄕ习锴�、展台和所述全局视觉定位�？榈木晕恢霉┥衔换？槭褂�。所述传感器采集�？榘ǔù衅鳎焱獯衅骱徒咏衅�。所述全局视觉定位�？榛拱礁鲎杂啥仍铺傲铰纺Ｄ庀嗷Ｄ庀嗷焱饴斯馄�。所述传感器采集�？榘�8路超声波传感器，8路红外传感器及8路接近传感器。所述运动控制�？榘ㄔ硕刂瓶ǎ硕刂瓶ǹ刂�7自由度驱动器和电机，运动控制板卡通过RS232与上位机�？橄嗔ü�485总线与5路舵机相连，这五路舵机分别是肘关节舵机、肩关节两舵机、摇头舵机和点头舵机；通过485总线与两无刷电机驱动器相连，两无刷电机驱动器分别与左轮毂电机、右轮毂电机相连；运动控制卡通过IO 口与急停按钮相连。所述上位机�？槟谏柚糜形尴叽冢梦尴叽谟糜谝贫魅耸迪衷冻碳嗫�。本发明的工作过程是上位机�？槔萌质泳醵ㄎ幌低车玫降幕魅说奈恢煤统蛐畔ⅲ⒔岷洗衅餍畔⒑椭芪Щ肪承畔⒔新肪豆婊ü谙吖婊娜挝瘢稍硕刂颇？樗芾斫獾奈恢没蛩俣戎噶睿保衔换？槟馨驯苷闲形⒎雷残形�、趋近目标行为融合在一起，实现机器人的导航。本发明有以下优点1.采用全局红外视觉定位方式，不采用可见光，干扰大幅减少，处理速度成倍加快。利用双目视觉原理，提取红外图像位置，通过三维定位算法可以计算出机器人的精确位置；2.可以人工编辑地图的尺寸，固定障碍物区域，及全局视觉系统的绝对位置；3.根据全局视觉系统计算出的位置信息，结合机器人运行的环境地图以及多路传感器数据信息，规划出最优路径，实现自主避障，防撞，趋近目标及高精度的导航功能。
图1为本发明的系统框图。图2为本发明的运动控制�？榭蛲�。图3为本发明的上位机�？榭蛲�。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。本实用新型设置在室内移动机器人上，本实用新型包括运动控制�？椤⒋衅鞑杉？�、上位机�？椤⑷质泳醵ㄎ荒？�(图1)。所述运动控制�？�(图2、由运动控制卡控制7自由度驱动器和电机。运动控制板卡通过RS232与上位机相连，通过485总线与5路舵机相连，这五路舵机分别是肘关节舵机、肩关节两舵机、摇头舵机和点头舵机；通过485总线与两无刷电机驱动器相连，两无刷电机驱动器分别与左轮毂电机、右轮毂电机相连；运动控制卡通过IO 口与急停按钮相连。 运动控制软件运行在运动控制卡上。传感器采集�？榘ù衅鞑杉ǎ衅�、红外传感器、接近传感器、及�？亟邮栈茸槌桑迪指鞔衅�、读卡器及�？仄鞯氖淙耄⑼ü齊S232数据线与上位机�？橄嗔�。传感器采集卡通过AD 口读取电池的电量，通过485总线读取N路超声传感器的信息，通过IO 口读取红外传感器和接近传感器的数据；通过RS232读取�？亟邮栈氖�。 传感器采集软件运行在传感器采集卡上。上位机�？�(图幻是机器人核心之一。由上位机板卡、音箱、两路USB摄像头、显示屏、无线串口、RS232、硬盘、声卡等组成。导航软件及上位机�？榻缑嫒砑吭诵性谏衔换蹇�。全局视觉模块由视觉DSP板卡、无线串口、两路(摇摆、俯仰)舵机及左右两路 PAL/NTSC相机组成。相机经过滤光片处理，只接收安装在机器人头部的红外LED灯发出的红外光谱。本实用新型运动控制软件所依赖的硬件平台为运动控制板卡，它的主要功能是， 根据导航软件规划的指令，产生移动机器人移动指令；根据导航软件规划的指令，产生手臂的运动指令；根据导航软件的规划指令，产生头部的指令；周期性读取各驱动电机的位置信号，经分析处理后发送给上位机�？椋淮衅鞑杉砑涸鸩杉鞔衅鞯男藕牛⒎⑺透衔换？椋┥衔换？榉治鍪褂茫蝗质泳跞砑牟糠帜谌萆阆窕甓ǎ迪低潮甓ǎ焱馊夷诙ㄎ凰惴霸铺ㄊ泳跄勘旮偎惴ǎ簧衔换？槿砑ǖ己饺砑�、地图编辑软件、视频播放软件及状态显示界面、控制界面及总体界面。导航软件是上位机�？槿砑暮诵模涸鸢焉衔换⒊龅娜挝窦吨噶睿ü谙吖婊娜挝瘢稍硕刂颇？樗芾斫獾奈恢没蛩俣戎噶�。同时，能把避障行为、防撞行为、趋近目标行为融合在一起，实现机器人的导航。本实例构成的机器人可以实现室内无缆行走、表演，室内视觉定位和导航功能。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种室内移动机器人双目视觉导航系统，包括全局视觉定位�？橛肷衔换？榱樱捎萌趾焱馐泳醵ㄎ环绞剑魅松砩习沧昂焱夥⒐夤苷罅校盟渴泳踉恚袢『焱馔枷瘢⑻崛『焱馔枷裎恢茫üㄎ凰惴ㄍ扑愠龌魅说木肺恢茫魅说木肺恢眯畔⒋透衔换？椋辉硕刂颇？橛肷衔换？榱樱萆衔换？楣婊闹噶睿贫魅艘贫噶�、手臂的运动指令、头部的运动指令，该�？橹芷谛远寥「髑缁奈恢眯藕牛治龃砗蠓⑺透衔换？椋淮衅鞑杉？橛肷衔换？榱樱瓿芍芷谛缘牟杉鞔衅鞯男藕牛⒎⑺透衔换？椋┥衔换？榉治鍪褂茫簧衔换？橛糜诮邮杖质泳醵ㄎ荒？�、传感器采集�？榈氖涑鲂畔ⅲ治龊蟾硕刂颇？榉⒊鲋噶睿迪窒低车己�。
2.如权利要求1所述的一种室内移动机器人双目视觉导航系统，其特征在于所述传感器采集�？榘ǔù衅鳎焱獯衅骱徒咏衅�。
3.如权利要求1所述的一种室内移动机器人双目视觉导航系统，其特征在于所述全局视觉定位�？榛拱礁鲎杂啥仍铺傲铰纺Ｄ庀嗷Ｄ庀嗷焱饴斯馄�。
4.如权利要求1或2所述的一种室内移动机器人双目视觉导航系统，其特征在于所述传感器采集�？榘�8路超声波传感器，8路红外传感器及8路接近传感器。
5.如权利要求1所述的一种室内移动机器人双目视觉导航系统，其特征在于所述运动控制模块包括运动控制卡，运动控制卡控制7自由度驱动器和电机，运动控制板卡通过 RS232与上位机�？橄嗔ü�485总线与5路舵机相连，这五路舵机分别是肘关节舵机、 肩关节两舵机、摇头舵机和点头舵机；通过485总线与两无刷电机驱动器相连，两无刷电机驱动器分别与左轮毂电机、右轮毂电机相连；运动控制卡通过IO 口与急停按钮相连。
6.如权利要求1所述的一种室内移动机器人双目视觉导航系统，其特征在于所述上位机�？槟谏柚糜形尴叽冢梦尴叽谟糜谝贫魅耸迪衷冻碳嗫�。
专利摘要本实用新型涉及一种室内移动机器人双目视觉导航系统，包括全局视觉定位模块、运动控制�？�、传感器采集模块和上位机�？椋臼涤眯滦蜕衔换？槔萌质泳醵ㄎ幌低车玫降幕魅说奈恢煤统蛐畔ⅲ⒔岷洗衅餍畔⒑椭芪Щ肪承畔⒔新肪豆婊ü谙吖婊娜挝瘢稍硕刂颇？樗芾斫獾奈恢没蛩俣戎噶睿保衔换？槟馨驯苷闲形�、防撞行为、趋近目标行为融合在一起，实现机器人的导航。
文档编号G01C21/00GK202255404SQ201120313058
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者刘慧芳, 周辉, 尹强, 左久林 申请人:国营红林机械厂
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