CN106017458A - 移动机器人组合式导航方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动机器人组合式导航方法，包括以下步骤：S1、利用控制点提取模块在设定的机器人移动路径上提取控制点；S2、在设定的机器人移动路径的每一个控制点的位置上方，设置位姿控制板；S3、在每一个控制点位置上，利用机器人上设置的红外照相机拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板的图像；S4、利用位姿调整单元来实现对机器人绝对位置的定位；S5、以所述当前位置及所述当前偏移角度为基准，采用惯性导航方式对机器人进行导航。该导航方法利用红外照相机拍摄具有位姿控制板的图像，采用图像处理技术对机器人实现绝对位置的定位，然后采用惯性导航方式对机器人进行导航，具有成本低、导航精度高、运动速度快等优点。

Description

移动机器人组合式导航方法及装置

技术领域

本发明涉及一种机器人导航技术领域，特别是移动机器人组合式导航方法及装置。

背景技术

在移动机器人相关技术研究中，导航技术属于其核心技术，也是实现机器人智能化作业的关键。目前，移动机器人有多种导航方式，主要有激光导航、视觉导航、惯性导航、磁轨导航、路标导航等。

激光导航方式中，机器人通过激光传感器实时扫描反射板的方式来实现自身定位，并根据定位进行导航。激光传感器价格昂贵，激光反射板的布置要求严格，因此极大地限制了其应用。视觉导航通过摄像机动态拍摄图片来获得环境信息，为了将目标从背景中分离，需要很大的图像计算量，系统实时性低，同时存在光线干扰导致可靠性降低等问题。惯性导航方式中，机器人的位置信息是经过积分运算而推算来的，并非是绝对的位置，定位误差会随运行时间的增加而增大，定位和导航精度差。磁轨导航需要铺设专门的磁轨，铺设麻烦，工作量大，而且影响工作场地的美观，接受范围受限。路标导航通过在机器人的移动路径上安装路标，通过摄像机来读取路标进行导航。路标的设计及相应的计算机图形处理软件复杂，路标的安装数目多，工作量大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种精度高、价格低、使用方便、稳定性高的移动机器人组合式导航方法及装置。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种移动机器人组合式导航方法，包括以下步骤：

S1、利用控制点提取模块在设定的机器人移动路径上提取控制点；

S2、在设定的机器人移动路径的每一个控制点的位置上方，设置位姿控制板，所述位姿控制板包括由多个圆形彩色标记形成的组合；

S3、在每一个控制点位置上，利用机器人上设置的红外照相机拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板的图像；

S4、利用位姿调整单元来获取所拍摄到的图像，并采用图像颜色识别技术，识别出图像中的位姿控制板，根据所拍摄图像中的位姿控制板及已知的该位姿控制板的坐标确定机器人的当前位置及当前偏移角度，实现对机器人绝对位置的定位；

其中对于位姿控制板上圆形彩色标记的识别方法首先采用OTSU方法计算出一个全局阈值，将图像二值化；采用基于模糊神经网络的脉冲噪声滤波器去除图像中的噪声；用Canny边缘检测算法进行边缘分割，检测出圆形彩色标记的边缘；接着在每一个彩色圆形标记的边界内，获取像素的RGB值，并据此计算出每一个彩色圆形标记的颜色；

S5、以所述当前位置及所述当前偏移角度为基准，采用惯性导航方式对机器人进行导航。

所述步骤S1中的机器人移动路径是由不同长度的直线和不同半径或弧长的圆弧按照一定的顺序组成，控制点提取模块首先将移动路径从起点到终点按照直线、圆弧进行分段，其中不同半径或弧长的圆弧为不同的分段，在每段直线和圆弧的起点和终点选为控制点；计算所分割的每一个直线和圆弧的长度均与预设的数值相比较，如果比较的数值是N.M倍，如果N.M大于1，则将此直线或圆弧用N个点分割为N+1等分，将N个分割点选取为控制点；通过控制点提取模块所获得的所有控制点按照移动路径从起点到终点的顺序排列，并获取其坐标值。

所述步骤S2中的位姿控制板上的圆形彩色标记排列在一横和一纵两个方向，横向排列的圆形标记的颜色不完全相同，纵向排列的圆形标记的颜色完全相同，其中横向和纵向的圆形彩色标记数目均为大于1的奇数，且圆形彩色标记的彩色标记是不同颜色的反射涂层，以便在一定的波带内反射红外线。

将上述位姿控制板的横向圆形彩色标记的圆心连线形成X轴，纵向排列的圆形标记的圆心连线形成Y轴，则X轴与Y轴的交点就是位姿控制板的基准点，并对应于机器人移动路径上的控制点；

所述位姿控制板具有完全相同或完全不同的尺寸，且其数目与提取的机器人移动路径控制点的数目相同，并以距离地面指定高度设在机器人移动路径上的控制点的上方。

所述步骤S3中的红外照相机安装在机器人上并能够拍摄到包含有位于机器人上方的位姿控制板的图像；

在机器人执行任务之前，将机器人移动到每个位姿控制板下，利用红外照相机拍摄每个位置的位姿控制板的图像；在机器人执行任务时，采用惯性导航方式对机器人进行导航，当机器人运动到位姿控制板拍摄区域时，利用红外照相机拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板的图像。

所述步骤S4中的位姿调整单元采用图像颜色识别技术，识别出所拍摄图像中的位姿控制板所包含的颜色，并根据所设定的颜色编码，将X轴所包含的颜色组合转换为位姿控制板的编码；根据已知的位姿控制板的编码与机器人移动路径中控制点的对应关系，确定所拍摄图像中的位姿控制板的坐标；

接着采用图像标定技术，计算出机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板在x方向和y方向的水平偏移及机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板的角度偏移。计算方法可采用现有图像标定技术来实现，在此不作限定和具体阐述。

然后根据所述水平偏移、角度偏移和所拍摄图像中位姿控制板的坐标确定机器人的当前位置，根据所述机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板的偏移角度及已知图像中的位姿控制板与机器人路径分析中的角度关系来确定机器人的当前偏移角度。

所述颜色编码是指将不同的颜色与各个数字进行一一对应，从而根据不同颜色的编码定义，不同颜色圆形标记的组合，获得不同的数值，该数值即是位姿控制板的编码，该对应关系均是已知的、并预先存储在机器人控制系统中。在本专利申请中，颜色编码定义：根据国家标准规定，一般有10种颜色：黑、白、红、绿、蓝、黄、灰、棕、紫、粉，分别与0到9共10个数字一一对应。

为了提高对于颜色的认知，所述步骤S4中在获取到位姿控制板上彩色圆形标记的边界内颜色像素的RGB值后，将像素的RGB值转换为HLS计色体系来计算出每一个彩色圆形标记的颜色。

另外由于图像中的目标，往往是由许多像素排列形成的连通区。这些像素的三基色值不一定严格相等，而是集中分布在色度图的某一区域，从整体上表现出某种颜色。因此，对于区域内的颜色识别，若只是取该连通区中的某像素点作为整体颜色不一定准确，故应该采用统计的方法，以出现概率最大的三基色值作为整体颜色。

一种移动机器人组合式导航装置，包括采用上述的移动机器人组合式导航方法，包括位于机器人移动路径的控制点的上方的位姿控制板以及位于机器人上的位姿调整单元、控制点提取模块、机器人底盘、惯性导航单元、运动控制单元、传感器单元、人机交互单元、红外光源与红外照相机；其中

位姿调整单元，用于获取所述红外照相机拍摄的包含有所述位姿控制板的图像，采用图像颜色识别技术，识别出所拍摄图像中的位姿控制板，根据所拍摄图像中的位姿控制板及已知的该位姿控制板的坐标确定机器人的当前位置及当前偏移角度，实现对机器人绝对位置的定位和调整；

控制点提取模块，用于在机器人的移动路径上提取控制点；

机器人底盘，机器人的运动平台，用于装载机器人工作所需的各类元器件；

惯性导航单元，包括陀螺仪和加速度计，用于以机器人当前位置和所述当前的偏移角度为基准，对机器人采用惯性导航方式进行导航；

运动控制单元，包括光电编码器、电机和驱动器，用于调整机器人的运动姿态及控制机器人的运动状态；

传感器单元，包括红外传感器、声纳传感器、射频传感器、GPS传感器以及激光传感器，用于感知周围环境，定时检测机器人自身的安全状态，执行相应的报警处理；

人机交互单元，用于对机器人进行管理，配置机器人的软硬件，保持和机器人进行通讯，显示机器人发来的各种信息；

红外光源与红外照相机，通过红外发光二极管将红外线辐射到位姿控制板，通过红外照相机拍摄位姿控制板反射的图像。

本发明得到的移动机器人组合式导航方法及装置，其利用红外照相机拍摄具有位姿控制板的图像、采用图像处理技术对机器人实现绝对位置的定位，然后采用惯性导航方式对机器人进行导航，从而实现了视觉定位与惯性导航相结合的定位导航，既改善了单纯的惯性导航方式误差大、在关键位置定位精度低的缺陷，又克服了传统激光导航方式成本高、运动速度慢的缺点，具有成本低、导航精度高、运动速度快等优点；而且，位姿控制板悬挂于机器人上方，不受地面空间限制，无需对地面进行过多的改造，不会破坏地面，施工布设和使用均简单、方便，适用范围广。

附图说明

图1是实施例1的移动机器人组合式导航方法中在移动路径上提取控制点的流程图；

图2是实施例1的移动机器人组合式导航方法中在移动路径上提取中间控制点的示意图；

图3是实施例1的移动机器人组合式导航装置的结构示意图；

图4是实施例2的移动机器人组合式导航方法中HLS计色体系中的色度图。

图中：位姿控制板1、位姿调整单元2、控制点提取模块3、机器人底盘4、惯性导航单元5、运动控制单元6、传感器单元7、人机交互单元8、红外光源9、红外照相机10。

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1：

本实施例提供的一种移动机器人组合式导航方法，包括以下步骤：

S1、利用控制点提取模块3在设定的机器人移动路径上提取控制点；

S2、在设定的机器人移动路径的每一个控制点的位置上方，设置位姿控制板1，所述位姿控制板1包括由多个圆形彩色标记形成的组合；

S3、在每一个控制点位置上，利用机器人上设置的红外照相机10拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板1的图像；

S4、利用位姿调整单元2来获取所拍摄到的图像，并采用图像颜色识别技术，识别出图像中的位姿控制板1，根据所拍摄图像中的位姿控制板1及已知的该位姿控制板1的坐标确定机器人的当前位置及当前偏移角度，实现对机器人绝对位置的定位；

其中对于位姿控制板1上圆形彩色标记的识别方法首先采用OTSU方法计算出一个全局阈值，将图像二值化；采用基于模糊神经网络的脉冲噪声滤波器去除图像中的噪声；用Canny边缘检测算法进行边缘分割，检测出圆形彩色标记的边缘；接着在每一个彩色圆形标记的边界内，获取像素的RGB值，并据此计算出每一个彩色圆形标记的颜色；

S5、以所述当前位置及所述当前偏移角度为基准，采用惯性导航方式对机器人进行导航。

如图1所示，所述步骤S1中的机器人移动路径是由不同长度的直线和不同半径或弧长的圆弧按照一定的顺序组成，控制点提取模块3首先将移动路径从起点到终点按照直线、圆弧进行分段，其中不同半径或弧长的圆弧为不同的分段，在每段直线和圆弧的起点和终点选为控制点；计算所分割的每一个直线和圆弧的长度均与预设的数值相比较，如果比较的数值是N.M倍，如果N.M大于1，则将此直线或圆弧用N个点分割为N+1等分，将N个分割点选取为控制点；通过控制点提取模块3所获得的所有控制点按照移动路径从起点到终点的顺序排列，并获取其坐标值。如图2所示，图中A、B、C三点均为控制点，其中AB圆弧的长度与预设的数值相比为2倍，故添加AB圆弧的中间点D也为控制点。其中AB圆弧之间的弧长按照弧长公式可得。

所述步骤S2中的位姿控制板1上的圆形彩色标记排列在一横和一纵两个方向，横向排列的圆形标记的颜色不完全相同，纵向排列的圆形标记的颜色完全相同，其中横向和纵向的圆形彩色标记数目均为大于1的奇数，且圆形彩色标记的彩色标记是不同颜色的反射涂层，以便在一定的波带内反射红外线。

将上述位姿控制板1的横向圆形彩色标记的圆心连线形成X轴，纵向排列的圆形标记的圆心连线形成Y轴，则X轴与Y轴的交点就是位姿控制板1的基准点，并对应于机器人移动路径上的控制点；

所述位姿控制板1具有完全相同或完全不同的尺寸，且其数目与提取的机器人移动路径控制点的数目相同，并以距离地面指定高度设在机器人移动路径上的控制点的上方。

所述步骤S3中的红外照相机10安装在机器人上并能够拍摄到包含有位于机器人上方的位姿控制板1的图像；

在机器人执行任务之前，将机器人移动到每个位姿控制板1下，利用红外照相机10拍摄每个位置的位姿控制板1的图像；在机器人执行任务时，采用惯性导航方式对机器人进行导航，当机器人运动到位姿控制板1拍摄区域时，利用红外照相机10拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板1的图像。

所述步骤S4中的位姿调整单元2采用图像颜色识别技术，识别出所拍摄图像中的位姿控制板1所包含的颜色，并根据所设定的颜色编码，将X轴所包含的颜色组合转换为位姿控制板1的编码；根据已知的位姿控制板1的编码与机器人移动路径中控制点的对应关系，确定所拍摄图像中的位姿控制板1的坐标；

接着采用图像标定技术，计算机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板1在x方向和y方向的水平偏移及机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板1的角度偏移；

然后根据所述水平偏移、角度偏移和所拍摄图像中位姿控制板1的坐标确定机器人的当前位置，根据所述机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板1的偏移角度及已知图像中的位姿控制板1与机器人路径分析中的角度关系来确定机器人的当前偏移角度。

所述颜色编码是指将不同的颜色与各个数字进行一一对应，从而根据不同颜色的编码定义，不同颜色圆形标记的组合，获得不同的数值，该数值即是位姿控制板1的编码。在本专利申请中，颜色编码定义：根据国家标准规定，一般有10种颜色：黑、白、红、绿、蓝、黄、灰、棕、紫、粉，分别与0到9共10个数字一一对应。

如图3所示，一种移动机器人组合式导航装置，包括采用上述的移动机器人组合式导航方法，包括位于机器人移动路径的控制点的上方的位姿控制板1以及位于机器人上的位姿调整单元2、控制点提取模块3、机器人底盘4、惯性导航单元5、运动控制单元6、传感器单元7、人机交互单元8、红外光源9与红外照相机10；其中

位姿调整单元2，用于获取所述红外照相机10拍摄的包含有所述位姿控制板1的图像，采用图像颜色识别技术，识别出所拍摄图像中的位姿控制板1，根据所拍摄图像中的位姿控制板1及已知的该位姿控制板1的坐标确定机器人的当前位置及当前偏移角度，实现对机器人绝对位置的定位和调整；

控制点提取模块3，用于在机器人的移动路径上提取控制点；

机器人底盘4，机器人的运动平台，用于装载机器人工作所需的各类元器件；

惯性导航单元5，包括陀螺仪和加速度计，用于以机器人当前位置和所述当前的偏移角度为基准，对机器人采用惯性导航方式进行导航；

运动控制单元6，包括光电编码器、电机和驱动器，用于调整机器人的运动姿态及控制机器人的运动状态；

传感器单元7，包括红外传感器、声纳传感器、射频传感器、GPS传感器以及激光传感器，用于感知周围环境，定时检测机器人自身的安全状态，执行相应的报警处理；

人机交互单元8，用于对机器人进行管理，配置机器人的软硬件，保持和机器人进行通讯，显示机器人发来的各种信息；

红外光源9与红外照相机10，通过红外发光二极管将红外线辐射到位姿控制板1，通过红外照相机10拍摄位姿控制板1反射的图像。

实施例2：

本实施例提供的一种移动机器人组合式导航方法，其大体导航方法与实施例1相同，但在具体使用过程中，为了提高对于颜色的认知，所述步骤S4中在获取到位姿控制板上彩色圆形标记的边界内颜色像素的RGB值后，将像素的RGB值转换为HLS计色体系来计算出每一个彩色圆形标记的颜色。所述HLS计色体系的详细介绍如下：

若已知三基色值RGB，求HLS值的公式如下：

亮度L＝(R+G+B)/3

色饱和度(％)

色调(弧度或度)

$\begin{array}{ccc}H=2\mathrm{\π}-{\cos }^{-1}\frac{2R-G-B}{2{\[{(R-G)}^2+(R-B)(G-B)\]}^{\frac{1}{2}}}& if& (B>G)\end{array}$

其中，亮度表示颜色的明暗程度；色饱和度和色调合称为色度，分别表示颜色的深浅和种类。如图4所示，为了直观地表示色度，用极坐标形式表示色度，称为色度图。径向坐标为色饱和度S，环向坐标为色调H。圆心处的色饱和度S＝0，表示无颜色，即黑白色。此时，究竟是黑色还是白色，要看亮度L的大小。

另外由于图像中的目标，往往是由许多像素排列形成的连通区。这些像素的三基色值不一定严格相等，而是集中分布在色度图的某一区域，从整体上表现出某种颜色。因此，对于区域内的颜色识别，若只是取该连通区中的某像素点作为整体颜色不一定准确，故应该采用统计的方法，以出现概率最大的三基色值作为整体颜色。算法如下：

Ⅰ建立三个数组：

int Cr[256]，Cg[256]，Cb[256]；

将三个数组的各个元素的初始值置为0；

Ⅱ对待识别区域的所有像素点(R，G，B)，作如下操作：

Cr[R]++；Cg[G]++，Cb[B]++；

Ⅲ分别求出各数组中值最大的元素的下标：

Rm＝Index(max{Cr[]})；Gm＝Index(max{Cg[]})；Bm＝Index(max{Cb[]})；

Ⅳ按单个像素的颜色识别方法，求(Rm，Gm，Bm)表示的颜色。

Claims (9)

1.一种移动机器人组合式导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用控制点提取模块（3）在设定的机器人移动路径上提取控制点；

S2、在设定的机器人移动路径的每一个控制点的位置上方，设置位姿控制板（1），所述位姿控制板（1）包括由多个圆形彩色标记形成的组合；

S3、在每一个控制点位置上，利用机器人上设置的红外照相机（10）拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板（1）的图像；

S4、利用位姿调整单元（2）来获取所拍摄到的图像，并采用图像颜色识别技术，识别出图像中的位姿控制板（1），根据所拍摄图像中的位姿控制板（1）及已知的该位姿控制板（1）的坐标确定机器人的当前位置及当前偏移角度，实现对机器人绝对位置的定位；

其中对于位姿控制板（1）上圆形彩色标记的识别方法首先采用OTSU方法计算出一个全局阈值，将图像二值化；采用基于模糊神经网络的脉冲噪声滤波器去除图像中的噪声；用Canny边缘检测算法进行边缘分割，检测出圆形彩色标记的边缘；接着在每一个彩色圆形标记的边界内，获取像素的RGB值，并据此计算出每一个彩色圆形标记的颜色；

S5、以所述当前位置及所述当前偏移角度为基准，采用惯性导航方式对机器人进行导航。

2.根据权利要求1所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于：所述步骤S1中的机器人移动路径是由不同长度的直线和不同半径或弧长的圆弧按照一定的顺序组成，控制点提取模块（3）首先将移动路径从起点到终点按照直线、圆弧进行分段，其中不同半径或弧长的圆弧为不同的分段，在每段直线和圆弧的起点和终点选为控制点；计算所分割的每一个直线和圆弧的长度均与预设的数值相比较，如果比较的数值是N.M倍，如果N.M大于1，则将此直线或圆弧用N个点分割为N+1等分，将N个分割点选取为控制点；通过控制点提取模块（3）所获得的所有控制点按照移动路径从起点到终点的顺序排列，并获取其坐标值。

3.根据权利要求1所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于：所述步骤S2中的位姿控制板（1）上的圆形彩色标记排列在一横和一纵两个方向，横向排列的圆形标记的颜色不完全相同，纵向排列的圆形标记的颜色完全相同，其中横向和纵向的圆形彩色标记数目均为大于1的奇数，且圆形彩色标记的彩色标记是不同颜色的反射涂层，以便在一定的波带内反射红外线。

4.根据权利要求3所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于：将上述位姿控制板（1）的横向圆形彩色标记的圆心连线形成X轴，纵向排列的圆形标记的圆心连线形成Y轴，则X轴与Y轴的交点就是位姿控制板的基准点，并对应于机器人移动路径上的控制点；

所述位姿控制板（1）具有完全相同或完全不同的尺寸，且其数目与提取的机器人移动路径控制点的数目相同，并以距离地面指定高度设在机器人移动路径上的控制点的上方。

5.根据权利要求1所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于：所述步骤S3中的红外照相机（10）安装在机器人上并能够拍摄到包含有位于机器人上方的位姿控制板（1）的图像；

在机器人执行任务之前，将机器人移动到每个位姿控制板（1）下，利用红外照相机（10）拍摄每个位置的位姿控制板（1）的图像；在机器人执行任务时，采用惯性导航方式对机器人进行导航，当机器人运动到位姿控制板（1）拍摄区域时，利用红外照相机（10）拍摄包含有位于机器人上方的位姿控制板（1）的图像。

6.根据权利要求1所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于：所述步骤S4中的位姿调整单元（2）采用图像颜色识别技术，识别出所拍摄图像中的位姿控制板（1）所包含的颜色，并根据所设定的颜色编码，将X轴所包含的颜色组合转换为位姿控制板（1）的编码；根据已知的位姿控制板（1）的编码与机器人移动路径中控制点的对应关系，确定所拍摄图像中的位姿控制板（1）的坐标；

接着采用图像标定技术，计算机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板（1）在x方向和y方向的水平偏移及机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板的角度偏移；

然后根据所述水平偏移、角度偏移和所拍摄图像中位姿控制板（1）的坐标确定机器人的当前位置，根据所述机器人相对于所拍摄图像中的位姿控制板（1）的偏移角度及已知图像中的位姿控制板（1）与机器人路径分析中的角度关系来确定机器人的当前偏移角度。

7.根据权利要求6所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于：所述颜色编码是指将不同的颜色与各个数字进行一一对应，从而根据不同颜色的编码定义，不同颜色圆形标记的组合，获得不同的数值，该数值即是位姿控制板的编码。

8.根据权利要求1所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于：所述步骤S4中在获取到位姿控制板（1）上彩色圆形标记的边界内颜色像素的RGB值后，将像素的RGB值转换为HLS计色体系来计算出每一个彩色圆形标记的颜色。

9.一种移动机器人组合式导航装置，包括采用如权利要求1-8中任一项所述的移动机器人组合式导航方法，其特征在于，包括位于机器人移动路径的控制点的上方的位姿控制板（1）以及位于机器人上的位姿调整单元（2）、控制点提取模块（3）、机器人底盘（4）、惯性导航单元（5）、运动控制单元（6）、传感器单元（7）、人机交互单元（8）、红外光源（9）与红外照相机（10）；其中

位姿调整单元（2），用于获取所述红外照相机（10）拍摄的包含有所述位姿控制板（1）的图像，采用图像颜色识别技术，识别出所拍摄图像中的位姿控制板（1），根据所拍摄图像中的位姿控制板（1）及已知的该位姿控制板（1）的坐标确定机器人的当前位置及当前偏移角度，实现对机器人绝对位置的定位和调整；

控制点提取模块（3），用于在机器人的移动路径上提取控制点；

机器人底盘（4），机器人的运动平台，用于装载机器人工作所需的各类元器件；

惯性导航单元（5），包括陀螺仪和加速度计，用于以机器人当前位置和所述当前的偏移角度为基准，对机器人采用惯性导航方式进行导航；

运动控制单元（6），包括光电编码器、电机和驱动器，用于调整机器人的运动姿态及控制机器人的运动状态；

传感器单元（7），包括红外传感器、声纳传感器、射频传感器、GPS传感器以及激光传感器，用于感知周围环境，定时检测机器人自身的安全状态，执行相应的报警处理；

人机交互单元（8），用于对机器人进行管理，配置机器人的软硬件，保持和机器人进行通讯，显示机器人发来的各种信息；

红外光源（9）与红外照相机（10），通过红外发光二极管将红外线辐射到位姿控制板（1），通过红外照相机（10）拍摄位姿控制板（1）反射的图像。