CN103064416B - 巡检机器人室内外自主导航系统 - Google Patents
巡检机器人室内外自主导航系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103064416B CN103064416B CN201210527114.2A CN201210527114A CN103064416B CN 103064416 B CN103064416 B CN 103064416B CN 201210527114 A CN201210527114 A CN 201210527114A CN 103064416 B CN103064416 B CN 103064416B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- travelling control
- indoor
- crusing robot
- outdoor
- industrial computer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本发明涉及一种巡检机器人室内外自主导航系统，包括行走控制单元，行走决策单元，功能任务单元，行走控制单元包括用于计算里程的光电编码盘和驱动巡检机器人行进的直流有刷电机，还包括直流电机驱动器；行走决策单元包括用于感知周围环境的位置传感器、GPS接收装置、激光传感器、射频传感器，各传感器和GPS接收装置均与行走控制工控机连接，行走控制工控机与所述电机驱动器通过串口连接；功能任务单元包括条形码阅读器和各摄像头，还包括人际交互计算机，条形码阅读器和各红外摄像头均与所述人机交互计算机连接，人际交互计算机与行走控制工控机通过网口映射连接。本发明成本低，容易实现，维护简单，环境适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种巡检机器人室内外自主导航系统。
背景技术
巡检机器人是一种广泛应用于自动化仓库、港口、物流基地等场所的重要设备。通过在可移动车体上配置CCD摄像机、条形码阅读器、激光传感器等多种传感器，可以在车体移动的同时对周围环境进行感知，实现货物和设备的巡检。目前，巡检机器人已逐渐成为物流、仓储、电力等行业重要的自动化设备，起着越来越重要的作用。
目前，典型的巡检机器人普遍采用巡线方式进行区域遍历，完成巡检任务。该方式需在任务区域预先埋设电缆线或绘制路线，机器人才能够沿着预先设置的路径行进，完成给定任务。该方式的不足之处在于，一旦机器人执行任务的环境发生了改变，就需要对路径进行重新布置，极大的增加了使用者的工作强度，造成自动化巡检系统对环境依赖性强、灵活性差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种巡检机器人室内外自主导航系统。
为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：
一种巡检机器人室内外自主导航系统,包括行走控制单元，行走决策单元，功能任务单元，所述行走控制单元包括用于计算里程的光电编码盘和驱动巡检机器人行进的直流有刷电机，还包括直流电机驱动器；所述行走决策单元包括用于感知周围环境的位置传感器、GPS接收装置、激光传感器、射频传感器，所述各传感器和GPS接收装置均与行走控制工控机连接，所述行走控制工控机与所述电机驱动器通过串口连接；所述功能任务单元包括条形码阅读器和各摄像头，还包括人际交互计算机，所述条形码阅读器和各红外摄像头均与所述人机交互计算机连接，所述人际交互计算机与行走决策单元的行走控制工控机通过网口映射连接。
所述自主导航系统以四轮小车作为各硬件的载体。
本发明的有益效果在于：
成本低，容易实现，维护简单，环境适应性强。
附图说明
图1为本发明的结构原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例：参见图1。
一种巡检机器人室内外自主导航系统,包括行走控制单元，行走决策单元，功能任务单元，所述行走控制单元包括用于计算里程的光电编码盘11和驱动巡检机器人行进的直流有刷电机12，还包括直流电机驱动器1；
所述行走决策单元包括用于感知周围环境的位置传感器21、GPS接收装置22、激光传感器23、射频传感器24，所述各传感器和GPS接收装置均与行走控制工控机2连接，所述行走控制工控机2与所述电机驱动器1通过串口连接；
所述功能任务单元包括条形码阅读器31和各摄像头，主要为CCD摄像头32和红外摄像头33，还包括人际交互计算机3，所述条形码阅读器31、CCD摄像头32和红外摄像头33均与所述人机交互计算机3连接，所述人际交互计算机3与行走决策单元的行走控制工控机2通过网口映射连接。
直流电机驱动器1采用若比特直流电机驱动器，可以将光电编码盘11读数采集回来，并通过RS232串口发送给行走控制工控机2。采用嵌入式工控机做行走控制计算机，并通过位置传感器21、GPS接收装置22、激光传感器23、射频传感器24的数据采集周围环境信息进行定位导航，行走控制工控机2通过串口向直流电机驱动器1发出行走指令，在行走过程中，条形码阅读器31、CCD摄像头32、红外摄像头33随时进行巡检信息的采集，将采集到的信息通过网络发送给工作人员。
室内定位：采用被动式坐标定位技术，位置传感器21选用StarGazer位置传感器，利用红外反光技术可以实现室内全天候的定位。该技术具有成本低，容易实现，维护简单，环境适应性强等特点。
室外定位：由于室外环境大多属于公共场所，并远比室内环境复杂，因此室内定位算法无法照搬到室外环境。针对室外环境定位的特殊性，目前通用的方法是采用商业GPS定位，GPS接收装置22可以实时获取自身所在的位置和航向角信息。考虑到GPS接收装置22可能会由于高建筑的遮挡存在信号不稳定情况，当短时间内无法得到GPS信号时，采用惯导系统进行导航，当接收到GPS信号后，系统再由惯导导航切换到GPS导航。
由于GPS的定位精度往往不高，通常达到米级误差。为了实现机器人从室外到室内的完全自动导航，还需要室内外导航过程进行过渡，也即需要室内外之间的定位衔接。结合室内编码标签辅助定位的思想，采用射频传感器24辅助定位可提高室外定位精度，即并实现室内外衔接。
室内外地图构建：巡检机器人可通过简单的人为示教来构建地图。首先，机器人借助SLAM方法或绝对坐标方法进行定位，然后在人为示教模式下，遍历工作区域，利用车体光电编码盘读数和激光测距仪反馈数据，利用地图匹配和构建算法即可构建导航地图。在构建地图过程中可将障碍物所在像素颜色设为黑色，其它设为白色。导航地图可按比例尺设置保存为bmp图片格式，在每次机器人启动时自动加载。
为了便于在导航过程中进行全局规划，还可以对地图添加一定的属性，如增加不同场所的地点属性和道路属性等，从而降低控制系统对执行机构的精度需求，提高运动控制和避障处理的灵活性。
自动避障：由于采用了相对定标的几何地图构建方式，简化地图的表达形式，降低了机器人轨迹跟踪的智能要求，而将自主导航需求转化为空间相对位置的几何计算和避障处理过程。在路径规划方面，采用了融合模糊逻辑和人工势场函数的模糊控制器，很好地解决了已知环境中存在未知动态障碍的规划问题，较大地提高了运动规划的效率，可以使得规划路径随着机器人位置的变化而实时更新。
所述自主导航系统以四轮小车作为各硬件的载体，将各硬件集成于四轮小车上，方便操作，四轮小车在图中未示出。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种巡检机器人室内外自主导航系统,包括行走控制单元，行走决策单元，功能任务单元，其特征在于：所述行走控制单元包括用于计算里程的光电编码盘和驱动巡检机器人行进的直流有刷电机，还包括直流电机驱动器；所述行走决策单元包括用于感知周围环境的位置传感器、GPS接收装置、惯导导航系统、激光传感器、射频传感器，所述各传感器和GPS接收装置均与行走控制工控机连接，所述行走控制工控机与所述直流电机驱动器通过串口连接；所述功能任务单元包括条形码阅读器和各摄像头，还包括人机交互计算机，所述条形码阅读器和各摄像头均与所述人机交互计算机连接，所述人机交互计算机与行走决策单元的行走控制工控机通过网口映射连接，室外定位通过GPS接收装置与惯导导航系统切换配合，室外到室内的精确定位通过射频传感器进行辅助，室内定位采用被动式坐标定位技术，位置传感器选用StarGazer位置传感器，利用红外反光技术实现室内全天候的定位。
2.根据权利要求1所述的巡检机器人室内外自主导航系统,其特征在于：所述自主导航系统以四轮小车作为各硬件的载体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210527114.2A CN103064416B (zh) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | 巡检机器人室内外自主导航系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210527114.2A CN103064416B (zh) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | 巡检机器人室内外自主导航系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103064416A CN103064416A (zh) | 2013-04-24 |
| CN103064416B true CN103064416B (zh) | 2016-04-06 |
Family
ID=48107077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210527114.2A Active CN103064416B (zh) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | 巡检机器人室内外自主导航系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103064416B (zh) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9591458B2 (en) * | 2014-03-12 | 2017-03-07 | Marvell World Trade Ltd. | Method and apparatus for adaptive positioning |
| CN104007762B (zh) * | 2014-05-28 | 2017-02-15 | 国家电网公司 | 一种电力巡检机器人的导航方法 |
| CN104360685B (zh) * | 2014-10-31 | 2017-02-22 | 北京特种机械研究所 | 一种基于iGPS的全向移动平台自主导航系统 |
| CN104932515B (zh) * | 2015-04-24 | 2019-10-11 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 一种自主巡航方法以及巡航设备 |
| CN106647729A (zh) * | 2015-11-03 | 2017-05-10 | 南京苏立机器人科技有限公司 | 基于图像识别与无线网络的agv导航系统及导航方法 |
| CN105511470A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-20 | 天津梅迪亚科技有限公司 | 一种智能巡检机器人 |
| CN105655920A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-08 | 国网山东省电力公司东明县供电公司 | 一种多功能陆空两用电力无人机 |
| CN105929820B (zh) * | 2016-04-19 | 2018-10-02 | 天津市道本致远科技有限公司 | 一种智能机器人定位方法 |
| CN106525025B (zh) * | 2016-10-28 | 2019-10-11 | 武汉大学 | 一种变电站巡检机器人路线规划导航方法 |
| CN106584466A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-04-26 | 湖南天特智能科技有限公司 | 自动运载移动机器人系统 |
| CN109991971A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 长城汽车股份有限公司 | 无人驾驶车辆及无人驾驶车辆管理系统 |
| CN108052107B (zh) * | 2018-01-19 | 2020-11-24 | 浙江科钛机器人股份有限公司 | 一种融合磁条、磁钉和惯导的agv室内外复合导航系统及方法 |
| CN108544912A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-09-18 | 芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司 | 四轮差速全地形移动机器人控制系统及其控制方法 |
| CN108469824A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-08-31 | 浙江国自机器人技术有限公司 | 一种洗地机器人示教式工程实施系统及其方法 |
| CN108873939B (zh) * | 2018-07-31 | 2021-07-30 | 南京溧水高新产业股权投资有限公司 | 一种无人控制巡逻装置 |
| CN110375749A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-10-25 | 北京京东尚科信息技术有限公司 | 导航方法和导航系统 |
| CN109368547A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-22 | 浙江千寻机器人有限公司 | 一种全向运动的叉车agv及在集装箱上的应用 |
| CN112506199B (zh) * | 2020-12-12 | 2022-12-02 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种基于动态窗口法且适用于阿克曼模型机器人的局部路径规划方法 |
| CN112964251A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-15 | 中国计量大学 | 一种巡检机器人定位方法 |
| CN114211486B (zh) * | 2021-12-13 | 2024-03-22 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种机器人的控制方法、机器人及存储介质 |
| CN115979249B (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-20 | 西安国智电子科技有限公司 | 巡检机器人的导航方法及装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE511951C2 (sv) * | 1998-09-29 | 1999-12-20 | Saab Ab | Minröjningsrobot |
| CN1320987C (zh) * | 2004-06-04 | 2007-06-13 | 山东鲁能智能技术有限公司 | 电站设备智能自主巡检机器人 |
| CN100541134C (zh) * | 2006-11-09 | 2009-09-16 | 复旦大学 | 利用gps与陀螺仪、里程计的组合定位方法与装置 |
| CN101430214B (zh) * | 2008-12-01 | 2010-08-25 | 江南大学 | 智能巡检机器小车 |
| CN201616248U (zh) * | 2009-10-29 | 2010-10-27 | 张丽 | Rfid辅助定位导游解说终端机 |
| CN201638053U (zh) * | 2009-12-31 | 2010-11-17 | 重庆工商职业学院 | 巡检机器人 |
| CN101850727A (zh) * | 2010-02-26 | 2010-10-06 | 湖南山河智能机械股份有限公司 | 遥控轮式移动机器人平台 |
| CN202058039U (zh) * | 2011-04-23 | 2011-11-30 | 山东电力研究院 | 变电站智能巡检机器人多传感器融合的组合定位系统 |
| CN202205099U (zh) * | 2011-07-30 | 2012-04-25 | 山东鲁能智能技术有限公司 | 变电站智能巡检机器人导航和控制系统 |
| CN203070098U (zh) * | 2012-12-10 | 2013-07-17 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 巡检机器人室内外自主导航系统 |
-
2012
- 2012-12-10 CN CN201210527114.2A patent/CN103064416B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103064416A (zh) | 2013-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103064416B (zh) | 巡检机器人室内外自主导航系统 | |
| CN112650255B (zh) | 基于视觉与激光雷达信息融合的机器人定位导航方法 | |
| CN104914865B (zh) | 变电站巡检机器人定位导航系统及方法 | |
| CN102914303B (zh) | 多移动机器人的智能空间系统及导航信息获取方法 | |
| CN103901895B (zh) | 一种基于无极FastSLAM算法和匹配优化目标定位方法及机器人 | |
| CN102368158B (zh) | 一种果园机械导航定位方法 | |
| CN105698807A (zh) | 一种适用于变电站智能巡检机器人的激光导航系统 | |
| CN107272008A (zh) | 一种带惯性补偿的agv激光导航系统 | |
| CN205121338U (zh) | 基于图像识别与无线网络的agv导航系统 | |
| CN103353758A (zh) | 一种室内机器人导航装置及其导航技术 | |
| CN113189977B (zh) | 一种用于机器人的智能导航路径规划系统及方法 | |
| CN106227212A (zh) | 基于栅格地图和动态校准的精度可控室内导航系统及方法 | |
| CN102608998A (zh) | 嵌入式系统的视觉导引agv系统及方法 | |
| CN103389699A (zh) | 基于分布式智能监测控制节点的机器人监控及自主移动系统的运行方法 | |
| CN112518739A (zh) | 履带式底盘机器人侦察智能化自主导航方法 | |
| Liu et al. | Deep learning-based localization and perception systems: Approaches for autonomous cargo transportation vehicles in large-scale, semiclosed environments | |
| CN207037462U (zh) | 基于ros的agv小车嵌入式控制系统 | |
| CN105116886A (zh) | 一种机器人自主行走的方法 | |
| Beinschob et al. | Advances in 3d data acquisition, mapping and localization in modern large-scale warehouses | |
| Choi et al. | Efficient simultaneous localization and mapping based on ceiling-view: ceiling boundary feature map approach | |
| CN113566808A (zh) | 一种导航路径规划方法、装置、设备以及可读存储介质 | |
| CN203070098U (zh) | 巡检机器人室内外自主导航系统 | |
| Ziebinski et al. | Challenges associated with sensors and data fusion for AGV-driven smart manufacturing | |
| CN112907625A (zh) | 应用于四足仿生机器人的目标跟随方法及系统 | |
| Takahashi et al. | Performance evaluation of robot localization using 2d and 3d point clouds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |