CN105676848A - 一种基于ros操作系统的机器人自主导航方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，包括主机，所述主机内部设置ROS模块，且所述主机顶端连接信号接收转化模块；所述信号接收转化模块内部设有手柄、键盘、蓝牙耳机和app模块；所述主机通过局域网模块连接机器人，且所述机器人内部设置编码器、语音模块、IMV惯性导航模块、摄像头、激光扫描仪、电压传感器、蓝牙模块和数据处理模块。该种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法的ROS机器人操作系统支持C++、Python、Octave和LISP多种语言，还使多种语言混合使用，这简化开发者的工作，其可靠性也会更高，体积更小，适合嵌入式设备，机器人能够按照正确的轨迹运动，从而快速的实现机器人自主导航，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人自主导航方法，具体是一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，属于机器人操作系统应用技术领域。
背景技术
目前，随着机器人领域的快速发展和复杂化，代码的复用性和模块化的需求原来越强烈，而已有的开源机器人系统又不能很好的适应需求，导航技术是移动机器人的一项核心技术之一，它是指移动机器人通过传感器感知环境信息和自身状态，实现在有障碍的环境中面向目标的自主运动。大多数移动机器人主要的导航方式包括：磁导航、惯性导航、视觉导航等，视觉导航通过摄像头对障碍物和路标信息拍摄，获取图像信息，然后对图像信息进行探测和识别实现导航"它具有信号探测范围广，获取信息完整等优点，是移动机器人导航的一个主要发展方向，而基于非结构化环境视觉导航是移动机器人导航的研究重点。但是由于受室内外环境尤其是家庭环境的限制，很多导航方法在室内移动机器人上很难或根本无法应用，比如电磁导航、GPS导航等等；另外，一些导航方法由于成本或精度等原因，亦很难应用在商业化的室内移动机器人中，比如激光定位导航系统需要相当高的成本，而基于RFID的导航系统精度低是有待解决的问题。当前机器人导航大多采用单一的导航技术，而一种导航方法往往存在其固有的局限性，路标地图描述比较粗略，几何地图使用起来一般计算复杂度高，当前的视觉导航技术往往在对视觉数据进行简单处理后就用于导航任务，因而只能从图像中提取有限的信息，很容易导致导航任务的失败，因此，针对上述问题提出一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法。
发明内容
针对上述现有技术存在问题，本发明提供一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，利用了大量的小工具去编译和运行多种多样的ROS组建，ROS机器人操作系统支持C++、Python、Octave和LISP多种语言，还使多种语言混合使用，这简化开发者的工作，其可靠性也会更高，体积更小，可以有效的解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，包括主机，所述主机内部设置ROS模块，且所述主机顶端连接信号接收转化模块；所述信号接收转化模块内部设有手柄、键盘、蓝牙耳机和app模块；所述主机通过局域网模块连接机器人，且所述机器人内部设置编码器、语音模块、IMV惯性导航模块、摄像头、激光扫描仪、电压传感器、蓝牙模块和数据处理模块。
作为本发明优化的技术方案：导航步骤如下：
步骤一：将主机B接通电源，主机B被激活，主机B内部的ROS模块5激活；
步骤二：主机B远程连接机器人C，通过局域网模块6将ROS模块5与机器人C内部连通；
步骤三：通过机器人C内部的编码器7、IMV惯性导航模块9、摄像头10、激光扫描仪11、电压传感器12、蓝牙模块14获取传感器数据；
步骤四：步骤三中获取的传感器数据发布制图命令进行制图；
步骤五：步骤四中制图结束后，保存地图，然后利用所制地图进行路径规划与导航。
进一步的，还包括信号转换模块，所述ROS模块内部设置信号转换模块，且所述信号转换模块与所述手柄、键盘、蓝牙耳机和app模块连接。
进一步的，所述主机一侧设置有若干个均匀分布的所述机器人。
进一步的，所述ROS模块支持C++、Python、Octave和LISP语言。
本发明的有益效果是：ROS机器人操作系统支持C++、Python、Octave和LISP多种语言，还使多种语言混合使用，这简化开发者的工作，其可靠性也会更高，体积更小，适合嵌入式设备，另外，ROS是一种分布式处理框架，单独设计可执行文件，不同节点的进程能接收、发布各种信息例如传感，控制，状态，规划等等；提高了代码复用率，这使可执行文件能被单独设计，并且在运行时松散耦合，这些过程封装到数据包和堆栈中，方便共享和分发，ROS还支持代码库的联合系统，使得协作亦能被分发，这种从文件系统级别到社区一级的设计让独立地决定发展和实施工作成为可能，利用了大量的小工具去编译和运行多种多样的ROS组建，从而设计成了内核，而不是构建一个庞大的开发和运行环境，ROS所有的源代码都是公开发布的有利于它的推广和使用，提高了机器人在自主导航时的定位精度，将视觉系统与本系统机器人平台中的超声波传感器、光电传感器及声音传感器在空间、时间及数据上进行融合以提高系统的适应性和环境识别能力，从而使得机器人能够按照正确的轨迹运动，从而快速的实现机器人自主导航，工作效率高。
附图说明
图1为本发明整体模块结构连接示意图。
图中：A、信号接收转化模块，B、主机，C、机器人，1、手柄，2、键盘，3、蓝牙手机，4、app模块，5、ROS模块，6、局域网模块，7、编码器，8、语音模块，9、IMV惯性导航模块，10、摄像头，11、激光扫描仪，12、电压传感器，13、蓝牙模块，14、数据处理模块，51、信号转换模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，包括主机B，所述主机B内部设置ROS模块5，且所述主机B顶端连接信号接收转化模块A；所述信号接收转化模块A内部设有手柄1、键盘2、蓝牙耳机3和app模块4；所述主机B通过局域网模块6连接机器人C，且所述机器人C内部设置编码器7、语音模块8、IMV惯性导航模块9、摄像头10、激光扫描仪11、电压传感器12、蓝牙模块13和数据处理模块14。
所述导航步骤如下：
步骤一：将主机B接通电源，主机B被激活，主机B内部的ROS模块5激活；
步骤二：主机B远程连接机器人C，通过局域网模块6将ROS模块5与机器人C内部连通；
步骤三：通过机器人C内部的编码器7、IMV惯性导航模块9、摄像头10、激光扫描仪11、电压传感器12、蓝牙模块14获取传感器数据；
步骤四：步骤三中获取的传感器数据发布制图命令进行制图；
步骤五：步骤四中制图结束后，保存地图，然后利用所制地图进行路径规划与导航。
其中，还包括信号转换模块51，所述ROS模块5内部设置信号转换模块51，且所述信号转换模块51与所述手柄1、键盘2、蓝牙耳机3和app模块4连接；所述主机B一侧设置有若干个均匀分布的所述机器人C；所述ROS模块5支持C++、Python、Octave和LISP语言。
本发明在使用时，首先，加载机器人驱动，加载地图，启动move_base节点，并且加载配置文件，运行AMCL节点，然后加载nav_test.PY执行文件，进行随机导航，开始进行测试，先运行ROS：01.ROSCORE然后运行一个监控的窗口，实时看到机器人发送的数据：当看到了机器人已经放在地图当中了，然后点击RVIZ上的“2DPoseEstimate”按键，然后左键在机器人上单击，让绿色的箭头和黄色的箭头重合，机器人就开始随机选择目标导航了，在监控窗口中，我们可以看到机器人发送的状态信息：其中包括距离信息、状态信息、目标的编号、成功率和速度等信息。在每个目标位置暂停的时间，设置目标点的位置，如果想要获得某一点的坐标，在RVIZ中点击2DNavGoal按键，然后单机地图中一点，在终端中就会看到坐标信息，发布控制机器人的消息，60s等待时间限制保存机器人的在RVIZ中的初始位置，保存成功率、运行时间、和距离的变量，获取初始位置确保有初始位置，开始主循环，随机导航如果已经走完了所有点，再重新开始排序，如果最后一个点和第一个点相同，则跳过在当前的排序中获取下一个目标点，跟踪形式距离，使用更新的初始位置，存储上一次的位置，计算距离并设定下一个目标点，让用户知道下一个位置，向下一个位置进发五分钟时间限制，查看是否成功到达，运行所用时间，输出本次导航的所有信息。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，包括主机（B），其特征在于：所述主机（B）内部设置ROS模块（5），且所述主机（B）顶端连接信号接收转化模块（A）；所述信号接收转化模块（A）内部设有手柄（1）、键盘（2）、蓝牙耳机（3）和app模块（4）；所述主机（B）通过局域网模块（6）连接机器人（C），且所述机器人（C）内部设置编码器（7）、语音模块（8）、IMV惯性导航模块（9）、摄像头（10）、激光扫描仪（11）、电压传感器（12）、蓝牙模块（13）和数据处理模块（14）。
2.根据权利要求1所述的一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，其特征在于：所述导航步骤如下：
步骤一：将主机（B）接通电源，主机（B）被激活，主机（B）内部的ROS模块（5）激活；
步骤二：主机（B）远程连接机器人（C），通过局域网模块（6）将ROS模块（5）与机器人（C）内部连通；
步骤三：通过机器人（C）内部的编码器（7）、IMV惯性导航模块（9）、摄像头（10）、激光扫描仪（11）、电压传感器（12）、蓝牙模块（14）获取传感器数据；
步骤四：步骤三中获取的传感器数据发布制图命令进行制图；
步骤五：步骤四中制图结束后，保存地图，然后利用所制地图进行路径规划与导航。
3.根据权利要求1所述的一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，其特征在于：还包括信号转换模块（51），所述ROS模块（5）内部设置信号转换模块（51），且所述信号转换模块（51）与所述手柄（1）、键盘（2）、蓝牙耳机（3）和app模块（4）连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，其特征在于：所述主机（B）一侧设置有若干个均匀分布的所述机器人（C）。
5.根据权利要求1所述的一种基于ROS操作系统的机器人自主导航方法，其特征在于：所述ROS模块（5）支持C++、Python、Octave和LISP语言。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160615 |