CN201659565U - 一种室内移动机器人导航定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内移动机器人导航定位系统，包括移动机器人、设置在移动机器人上的车载控制子系统和位于移动机器人工作空间上方的定位子系统；车载控制子系统包括设置在移动机器人前后端的第一微处理器和设置在每个第一微处理器上的红外光发射器和超声波发生器；定位子系统包括上位机和多个第二微处理器；多个第二微处理器呈阵列式分布，组成间距相等的方阵；每个第二微处理器上设置有红外光接收器和超声波接收器。本系统的优点是，定位误差不积累，定位精度较高，对室内移动机器人的工作环境无特殊要求，路径规划灵活，抗干扰能力强。

Description

一种室内移动机器人导航定位系统

技术领域

本实用新型属于移动机器人导航与定位技术领域，涉及一种室内移动机器人导航定位系统。

背景技术

在移动机器人的相关技术研究中，导航与定位技术可以说是其核心技术，是移动机器人实现智能化和完全自主移动的关键。对导航与定位技术的研究，其目的在于使移动机器人在无人干预的条件下使其有沿规划的任意路径移动并完成指定的任务。目前，移动机器人的导航方式主要有以下几种：

（1）寻线导航

  根据寻线导航过程中所使用的标识线线类型和传感器的不同，又有电磁感应导航、磁带导航和光带感应导航等几种：

(a)电磁感应导航：该导航方式利用传感器对铺设在地面下的通电导线的感应对移动机器人进行导航与定位，其具有埋线隐蔽，不易污染和破损，抗声、光干扰能力强，成本较低；但移动机器人只能沿已铺设的路径运动，路径改变困难，不能实现真正意义上的自主化。

(b)磁带导航：该导航方式是在地面上铺设磁性路径带，利用传感器对所铺设的磁条进行感应以实现对移动机器人的导航与定位。其优点是灵活性较好，改变或扩充路径较容易；但铺设在地面上的磁性路径带易损坏，难维护，易受路径周围金属物质的干扰。

(c)光带感应导航：该导航方式是通过反射式红外探测器或CCD等传感器通过对地面上预设的路径带的感应对移动机器人进行导航与定位，导向用路径带设置成本低，改变和扩充补偿容易；但导向线路必须保持清洁。

（2）激光导航

采用激光导航时，在一不定高度处张贴3个以上的反射板即可，无需地面其他辅助定位标识，移动机器人的运动路径设置灵活，定位精度高，适合于多种环境，如狭窄通道，系统兼容性和扩展性好；但反射板的张贴有一定的要求，且反射板上的污染物会影响其定位精度，最主要的是，成本高，不易普及。

（3）GPS卫星导航

这是目前室外移动机器人应用较广的导航方式，其无需在地面上铺设导航与定位标识，移动机器人的运动空间可任意的大，不受地形、地貌的影响；但成本也比较高，另外，定位用信号会受屋顶、树木等物的影响，定位精度差，其定位信号在室内无法可靠接受，不适用于室内移动机器人。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种室内移动机器人导航定位系统，以解决现有室内移动机器人导航与定位技术存在的性价比低，路径设置不灵活的问题。

本实用新型采用的技术方案为：一种室内移动机器人导航定位系统，包括移动机器人、设置在移动机器人上的车载控制子系统和位于移动机器人工作空间上方的定位子系统；车载控制子系统包括设置在移动机器人上的车载计算机、与车载计算机连接的无线接收模块、分别设置在移动机器人前后端的第一微处理器和设置在每个第一微处理器上的红外光发射器和超声波发射器；定位子系统包括上位机、与上位机连接的无线发射模块和多个第二微处理器；多个第二微处理器呈阵列式分布，组成间距相等的方阵；每个第二微处理器上设置有红外光接收器和超声波接收器；红外光接收器和超声波接收器用于接收红外光发射器和超声波发射器发出的信号；上位机用于采集第二微处理器的信息，并根据移动机器人在工作平面上的位置和姿态角计算出移动机器人左、右轮在下一控制周期内的运动量。

本实用新型的有益效果是，本系统采用红外光和超声波实现对移动机器人的绝对定位。采用此定位系统对移动机器人进行定位，定位误差不积累，定位精度较高；且无需在地面上铺设任何导航用标识物，对移动机器人的工作环境无特殊要求，路径规划灵活。该系统还具有结构简单、成本低、导航与定位可靠、抗各种干扰能力强的优点，非常适合使用于工业生产自动化系统，如FMS和CIMS等中大干扰系统中物流车的导航与定位。

附图说明

图1是本实用新型移动机器人导航与定位系统结构原理图；

图2是本实用新型移动机器人导航与定位系统工作原理图。

图中，1.移动机器人，2.车载计算机，3.第一微处理器，4.红外光发射器，5.超声波发射器，6.无线接收模块，7.无线发射模块，8.上位机，9.第二微处理器，10.红外光接收器，11.超声波接收器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种室内移动机器人导航定位系统，该系统包括移动机器人1、设置在移动机器人1上的车载控制子系统和位于移动机器人1工作空间上方的定位子系统。

车载控制子系统包括设置在移动机器人1上的车载计算机2、与车载计算机2连接的无线接收模块6、分别设置在移动机器人1前后端的第一微处理器3和设置在每个第一微处理器3上的红外光发射器4和超声波发射器5；

定位子系统包括上位机8、与上位机8连接的无线发射模块7和多个第二微处理器9；多个第二微处理器9呈阵列式分布，组成间距相等的方阵；每个第二微处理器9上设置有红外光接收器10和超声波接收器11；红外光接收器10和超声波接收器11用于接收红外光发射器4和超声波发生器5发出的信号；上位机8用于采集第二微处理器9的信息，并根据移动机器人1在工作平面上的位置和姿态角计算出移动机器人1左、右轮在下一控制周期内的运动量。

本实用新型的工作原理为：移动机器人1开始工作后，车载控制子系统和定位子系统同时协调工作。移动机器人1在移动过程中，设置在移动机器人1上的车载计算机2先控制移动机器人1一端的第一微处理器3上的红外光发射器4和超声波发射器5同时发射红外光和超声波，在间隔一定时间段后，再控制移动机器人1另一端的第一微处理器3上的红外光发射器4和超声波发射器5同时发射红外光和超声波。如图2所示，位于移动机器人1上空的定位子系统中，至少三个节点处第二微处理器9的红外光接收器10和超声波接收器11会相继接收到红外光和超声波。接收到信号的第二微处理器9一接收到的红外光开始计时，当接收到超声波时停止计时，第二微处理器9根据计时时间和红外光与超声波的速度计算出该第二微处理器9点距离移动机器人1前端或后端的距离，并将该距离信息传送给上位机8，上位机8根据这至少三处第二微处理器9传送的距离信息，计算出移动机器人1前端和后端在工作平面上的坐标，由此计算出移动机器人1中心点在工作面上的坐标和姿态角。再根据移动机器人1的下一目标点在工作面上的坐标计算出移动机器人1左、右轮在下一控制周期内的控制量（如左、右轮的运动速度或下一控制周期内的位移量）。上位机8将移动机器人1的控制量通过无线通讯模块（无线通讯模块包括无线发射模块7和无线接收模块6）传给车载计算机2，车载计算机2再根据接收到的控制量控制移动机器人1的左、右轮运动以控制移动机器人1向目标点运动。

Claims (1)

1. 一种室内移动机器人导航定位系统，其特征在于：该系统包括移动机器人（1）、设置在移动机器人（1）上的车载控制子系统和位于移动机器人（1）工作空间上方的定位子系统；

所述的车载控制子系统包括设置在移动机器人（1）上的车载计算机（2）、与车载计算机（2）连接的无线接收模块（6）、分别设置在移动机器人（1）前后端的第一微处理器（3）和设置在每个第一微处理器（3）上的红外光发射器（4）和超声波发射器（5）；

所述的定位子系统包括上位机（8）、与上位机（8）连接的无线发射模块（7）和多个第二微处理器（9）；所述多个第二微处理器（9）呈阵列式分布，组成间距相等的方阵；每个第二微处理器（9）上设置有红外光接收器（10）和超声波接收器（11）；红外光接收器（10）和超声波接收器（11）用于接收红外光发射器（4）和超声波发射器（5）发出的信号；上位机（8）用于采集第二微处理器（9）的信息，并根据移动机器人（1）在工作平面上的位置和姿态角计算出移动机器人（1）左、右轮在下一控制周期内的运动量。

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