CN105929820B - 一种智能机器人定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能机器人定位方法，该方法包括步骤有：(1)在控制计算机内输入机器人所要工作区域的地图，设备坐标参数，建立数据库，贴设备二维码，分区建立导航基站；(2)控制计算机依次启动系统中的相关设备；(3)精确导航定位；(4)定位设备照片传送；(5)系统出现故障停止。本发明通过采用传感器的测量提高了导航系统的精度智能化，只需执行一次操作即可完成整个测量的长度和点位标记，运用摄像头将室内所拍到的各种物体、所测量长度巧妙融为一体，实现机器人高精度定位及实体感受，提高了设备的安全性，解放人员的调配、提高自动化水平。
Description
技术领域
本发明属于工业控制技术领域，特别是一种智能机器人定位方法。
背景技术
导航是巡检机器人进行巡检任务的基本保障，是巡检机器人在变电站里稳定安全行进的必要条件，没有可靠的导航保证，机器人将无法完成巡检任务，因此导航对于巡检机器人来说显得尤为重要。常用的导航方法：基站导航、视觉导航、GPS导航等。由于单一的导航方式都有各自的局限性，单一的基站导航，虽然能做到机器人的较精确的定位，但是不能预测前方道路情况，严重制约了机器人的速度；单一的视觉导航，虽然可以满足导航要求但是容易受到环境影响，从而给导航带来难以预料的结果；GPS导航在变电站中容易受干扰，从而无法精确定位。多导航系统的融合可以结合各自的优点，取长补短，使导航系统有更高的精度，
原有的基站导航装置，其主要功能是实现单一的导航，没有将系统输入信号进行二次处理或应用，造成系统资源的极大浪费，而且操作设备繁复，造成定位的不准确，效率低下。另外对于自动修正功能，控制装置没有进行设计和开发，单一的定位操作已经不能满足精确定位的需求，较高的距离误差、较低的效率、基站导航系统的不可靠运行已经成为导航系统目前亟待解决的重要问题。目前计算机技术的飞速发展，以及人工智能技术在产品研发和研究领域的应用，将智能定位技术应用于实际，已成为机器人精确定位的发展方向。也是本领域技术人员不断探索的课题。
通过对国内公开专利文献的检索，没有发现与本发明方法相近似的公开专利文献。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种智能机器人定位方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种智能机器人定位方法，该方法包括步骤如下：
(1)在控制计算机内输入机器人所要工作区域的地图坐标，输入工作区域内所有设备的坐标参数，建立数据库，并在每台设备上贴有该设备的二维码，同时将工作区域细化分割并标号，并在每一区域中安置各自的导航基站；
(2)由机器人的控制计算机依次启动系统中的相关设备，所有设备均以无线信号通信启动；
①启动导航基站：每个导航基站自检系统正常后向控制计算机发送PASS信号，并告知自己的硬件地址码，设备编号信息，同时，多个导航基站之间互相发送信号告诉对方自己的信息和方位，组建起导航网络；
②启动机器人：机器人通电自检启动正常后，启动电子罗盘模块和导航系统模块，电子罗盘模块测量得到机器人的方位信息后，通过导航系统模块向导航基站发送所在方位信息，导航基站收到信息后发送给控制计算机；
③控制计算机得到机器人方位信息后，向机器人发送一条确认信息，并在控制计算机上运行工作区域的地图系统，显示出机器人所在位置和方向；
(3)精确导航定位；
①坐标定位：当4号地区的机器人要到1号地区的2号设备时，控制计算机将2号设备坐标信息通过4号地区的导航基站发送给机器人，机器人接收到信息后启动电子罗盘模块、红外避障模块、激光传感器模块，进行线路规划，然后按规划前进；
②接力导航：当机器人到达规划路线中的3号地区时，4号地区导航基站发送信息给3号地区的导航基站，告知机器人要去的地方，然后3号导航基站发送一条规划路线中到达2号地区导航基站的坐标信息给机器人，机器人收到坐标信息后，再次根据坐标自动规划路线，然后按规划前进；
③精确定位：当机器人到达1号地区后，机器人打开摄像头，机器人到达被指定设备前方，用摄像头扫描设备上的二维码发送给控制计算机，控制计算机通过数据库查询二维码对应的设备，并将设备信息发送给机器人，如果二维码对应设备信息与最初设定的2号设备信息不符，机器人继续寻找，直到找到2号设备；
④更新数据库：机器人找到2号设备后，机器人的电子罗盘模块会得到此时机器人的方位角度信息，机器人主控板做好缓存记录，并发送该方位角度信息给控制计算机，同时，导航基站将此时机器人的坐标方位信息发送给控制计算机，控制计算机得到信息后更新数据库；
(4)定位设备照片传送：当精确定位后，机器人的摄像头将定位时设备的照片发送给控制计算机；
(5)系统出现故障停止：系统停止的步骤是：
①当机器人电力不足出现故障停止，机器人内置的导航系统模块发送最后一次电量信息和坐标发送给控制计算机，控制计算机得到信号后闪灯报警；
②当机器人控制主板出现故障停止，机器人内置的导航系统模块将机器人最后的坐标发送给控制计算机；
③当导航基站出现故障停止，控制计算机20秒搜索不到信息，自动报警；
④其它类型的故障，工作人员手动停止导航系统运行。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明通过采用传感器的测量提高了导航系统的精度智能化，只需执行一次操作即可完成整个测量的长度和点位标记，实现导航系统启动、稳定运行、数据采集完成后程序停止智能化完成。
2、本发明运用普通的CCD摄像头，采用视频3D图形生成技术，将室内所拍到的各种物体、所测量长度巧妙的融为一体，实现机器人定位系统的稳定、定位系统的高精度定位水平。
3、本发明具有积极的社会效益，一个良好的智能控制装置，不仅能够保证变电站室内的设备的稳定性，提高了设备的安全性，提高了设备的运行效率，降低设备的不安定因素，从而解放人员的调配、提高自动化水平，可以带来可观的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明方法所使用系统的连接结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其它实施方式，同样属于本发明保护的范围。
一种智能机器人定位方法，如图1所示，该方法所使用的硬件系统包括机器人的控制计算机，控制计算机与多个地区的多个导航基站无线连接，通过导航基站天线向机器人发送控制指令，机器人包括机器人主控板，机器人主控板分别与摄像头、导航系统模块、红外避障模块、电子罗盘模块及激光传感器模块连接，导航系统模块通过自身的天线与各导航基站无线连接，实现机器人与控制计算机之间的通信，该方法包括步骤如下：
(1)在控制计算机内输入机器人所要工作区域的地图坐标，输入工作区域内所有设备的坐标参数，建立数据库，并在每台设备上贴有该设备的二维码，同时将工作区域细化分割并标号，并在每一区域中安置各自的导航基站；
(2)由机器人的控制计算机依次启动系统中的相关设备，所有设备均以无线信号通信启动；
①启动导航基站：每个导航基站自检系统正常后向控制计算机发送PASS信号，并告知自己的硬件地址码，设备编号信息，同时，多个导航基站之间互相发送信号告诉对方自己的信息和方位，组建起导航网络；
②启动机器人：机器人通电自检启动正常后，启动电子罗盘模块和导航系统模块，电子罗盘模块测量得到机器人的方位信息后，通过导航系统模块向导航基站发送所在方位信息，导航基站收到信息后发送给控制计算机；
③控制计算机得到方位点信息后，向机器人发送一条确认信息，并在控制计算机上运行工作区域的地图系统，显示出机器人所在位置和方向；
(3)精确导航定位；
①坐标定位：当工作人员想要机器人到达地图的某个设备面前时，在控制计算机上用鼠标点击要去的设备，如果现在机器人在4号地区，工作人员要让机器人去1号地区的2号设备，控制计算机将2号设备坐标信息通过4号地区的导航基站发送给机器人，机器人接收到信息后启动电子罗盘模块、红外避障模块、激光传感器模块，进行线路规划，然后按规划前进；
②接力导航：当机器人到达3号地区时，4号地区导航基站发送信息给3号地区的导航基站告知机器人要去的地方，然后3号导航基站发送一条到达2号地区导航基站的坐标信息给机器人，机器人收到坐标信息后，再次根据坐标自动规划路线，然后按规划前进；
③精确定位：当机器人到达1号地区，机器人打开摄像头，机器人到达设备前方，用摄像头扫描设备上的二维码发送给控制计算机，控制计算机通过数据库查询二维码对应的设备，并将设备信息发送给机器人，如果二维码对应设备信息与最初设定的2号设备信息不符，机器人继续寻找，直到找到2号设备；
④更新数据库：机器人找到2号设备后，机器人的电子罗盘模块会得到此时机器人的方位角度信息，机器人主控板做好缓存记录，并发送该方位角度信息给控制计算机，同时，导航基站将此时机器人的坐标方位信息发送给控制计算机，控制计算机得到信息后更新数据库；
(4)定位设备照片传送：当精确定位后，机器人的摄像头将定位时设备的照片发送给控制计算机，在工作区域平面地图系统上显示一张设备照片，这样工作人员能知道设备的外貌，如果出现了设备问题可以更快的告知维修人员那个设备出现的问题；
(5)系统出现故障停止：系统停止的步骤是：
①当机器人电力不足出现故障停止，机器人内置的导航系统模块发送最后一次电量信息和坐标发送给控制计算机，控制计算机得到信号后闪灯报警；
②当机器人控制主板出现故障停止，机器人内置的导航系统模块将机器人最后的坐标发送给控制计算机；
③当导航基站出现故障停止，控制计算机20秒搜索不到信息，自动报警；
④其它类型的故障，工作人员手动停止导航系统运行。
Claims (1)
1.一种智能机器人定位方法，其特征在于：该方法包括步骤如下：
(1)在控制计算机内输入机器人所要工作区域的地图坐标，输入工作区域内所有设备的坐标参数，建立数据库，并在每台设备上贴有该设备的二维码，同时将工作区域细化分割并标号，并在每一区域中安置各自的导航基站；
(2)由机器人的控制计算机依次启动系统中的相关设备，所有设备均以无线信号通信启动；
①启动导航基站：每个导航基站自检系统正常后向控制计算机发送PASS信号，并告知自己的硬件地址码，设备编号信息，同时，多个导航基站之间互相发送信号告诉对方自己的信息和方位，组建起导航网络；
②启动机器人：机器人通电自检启动正常后，启动电子罗盘模块和导航系统模块，电子罗盘模块测量得到机器人的方位信息后，通过导航系统模块向导航基站发送所在方位信息，导航基站收到信息后发送给控制计算机；
③控制计算机得到机器人方位信息后，向机器人发送一条确认信息，并在控制计算机上运行工作区域的地图系统，显示出机器人所在位置和方向；
(3)精确导航定位；
①坐标定位：当4号地区的机器人要到1号地区的2号设备时，控制计算机将2号设备坐标信息通过4号地区的导航基站发送给机器人，机器人接收到信息后启动电子罗盘模块、红外避障模块、激光传感器模块，进行线路规划，然后按规划前进；
②接力导航：当机器人到达规划路线中的3号地区时，4号地区导航基站发送信息给3号地区的导航基站，告知机器人要去的地方，然后3号地区导航基站发送一条规划路线中到达2号地区导航基站的坐标信息给机器人，机器人收到坐标信息后，再次根据坐标自动规划路线，然后按规划前进；
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(4)定位设备照片传送：当精确定位后，机器人的摄像头将定位时设备的照片发送给控制计算机；
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