專利名稱：一種基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
遺傳算法是模擬自然界生物進(jìn)化原理的一種隨機(jī)性全局優(yōu)化概率搜索算法，其模擬了生命進(jìn)化機(jī)制，在人工系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的優(yōu)化。遺傳算法的基本操作分為初始化、選擇、交叉、變異等步驟。其中，選擇、交叉和變異都是以個(gè)體的適應(yīng)度為根據(jù)。機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前，處于未知環(huán)境中的機(jī)器人行走路徑的自動搜尋仍然屬于有待解決的技術(shù)問題
實(shí)用新型內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人。在本實(shí)用新型中，首先利用攝像機(jī)、超聲傳感器以及紅外傳感器采集環(huán)境信息，以便數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建初始地圖，在初始地圖的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)處理模塊可以進(jìn)行遺傳算法的初始化工作，并計(jì)算出優(yōu)化的行走路徑；控制模塊依據(jù)上述行走路徑，控制運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動作。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在未知環(huán)境中行走路徑的自動搜尋。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，包括攝像機(jī)，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的外部信息；超聲傳感器，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息；紅外傳感器，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息；依據(jù)遺傳算法計(jì)算所述機(jī)器人行走路徑的數(shù)據(jù)處理模塊，其同時(shí)與所述攝像機(jī)、所述超聲傳感器以及所述紅外傳感器連接，接收所述攝像機(jī)的視頻信號，以獲取所述機(jī)器人所在環(huán)境的外部信息，以及接收所述超聲傳感器和所述紅外傳感器的信號，以獲取所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息，所述數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建所述機(jī)器人所在環(huán)境的初始地圖，并計(jì)算所述機(jī)器人的行走路徑；運(yùn)動機(jī)構(gòu)；控制模塊，所述控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，以及與所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)連接，所述控制模塊控制所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)依據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算的所述機(jī)器人的行走路徑運(yùn)動。優(yōu)選的是，所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括有一圓柱形底座以及安裝于所述圓柱形底座的底部的一對驅(qū)動輪，所述驅(qū)動輪連接于一減速電機(jī)，所述減速電機(jī)連接于所述控制模塊，受所述控制模塊控制，所述減速電機(jī)驅(qū)動所述驅(qū)動輪。優(yōu)選的是，所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述多個(gè)超聲傳感器均布于所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的外周。優(yōu)選的是，所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述多個(gè)紅外傳感器均布于所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的外周。優(yōu)選的是，所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述超聲傳感器的個(gè)數(shù)為10 20個(gè)。優(yōu)選的是，所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述紅外傳感器的個(gè)數(shù)為 10 20個(gè)。優(yōu)選的是，所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的底部還安裝有一平衡輪。優(yōu)選的是，所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)，其與所述數(shù)據(jù)處理模塊通過無線信號通信連接，獲取所述數(shù)據(jù)處理模塊所構(gòu)建的所述機(jī)器人所在環(huán)境的初始地圖，以及獲取所述機(jī)器人的行走路徑。本實(shí)用新型所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人在工作過程中，首先利用攝像機(jī)、超聲傳感器以及紅外傳感器采集環(huán)境信息，以便數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建初始地圖，在初始地圖的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)處理模塊可以進(jìn)行遺傳算法的初始化工作，并計(jì)算出優(yōu)化的行走路徑；控制模塊依據(jù)上述行走路徑，控制運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動作。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在未知環(huán)境中行走路徑的自動搜尋。此外，本實(shí)用新型還具有另一有益效果由某一機(jī)器人所首次構(gòu)建的初始地圖和行走路徑，可以上傳給所述遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)，從而在不同的機(jī)器人之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。

圖I為本實(shí)用新型所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。如圖I所示，本實(shí)用新型提供一種基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，包括攝像機(jī)1，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的外部信息；超聲傳感器2，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息；紅外傳感器3，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息；依據(jù)遺傳算法計(jì)算所述機(jī)器人行走路徑的數(shù)據(jù)處理模塊5，其同時(shí)與所述攝像機(jī)、所述超聲傳感器以及所述紅外傳感器連接，接收所述攝像機(jī)的視頻信號，以獲取所述機(jī)器人所在環(huán)境的外部信息，以及接收所述超聲傳感器和所述紅外傳感器的信號，以獲取所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息，所述數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建所述機(jī)器人所在環(huán)境的初始地圖，并計(jì)算所述機(jī)器人的行走路徑；運(yùn)動機(jī)構(gòu)7 ;控制模塊6，所述控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，以及與所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)連接，所述控制模塊控制所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)依據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算的所述機(jī)器人的行走路徑運(yùn)動。所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括有一圓柱形底座71以及安裝于所述圓柱形底座的底部的一對驅(qū)動輪73，所述驅(qū)動輪連接于一減速電機(jī)，所述減速電機(jī)連接于所述控制模塊，受所述控制模塊控制，所述減速電機(jī)驅(qū)動所述驅(qū)動輪。所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述多個(gè)超聲傳感器均布于所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的外周。所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述多個(gè)紅外傳感器均布于所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的外周。所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述超聲傳感器的個(gè)數(shù)為10 20個(gè)。所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述紅外傳感器的個(gè)數(shù) 為10 20個(gè)。 所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人中，所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的底部還安裝有一平衡輪72。上述平衡輪可以向任意方向轉(zhuǎn)動。所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，還包括遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)4，其與所述數(shù)據(jù)處理模塊通過無線信號通信連接，獲取所述數(shù)據(jù)處理模塊所構(gòu)建的所述機(jī)器人所在環(huán)境的初始地圖，以及獲取所述機(jī)器人的行走路徑。本實(shí)用新型所述的機(jī)器人被置于一未知環(huán)境時(shí)，為獲取遺傳算法的初始數(shù)據(jù)，需要首先獲取未知環(huán)境的環(huán)境信息。因此，機(jī)器人依照一定行走路線在所在環(huán)境中行走，利用攝像頭、超聲傳感器以及紅外傳感器獲取環(huán)境信息。數(shù)據(jù)處理模塊對攝像頭、超聲傳感器以及紅外傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并構(gòu)建初始地圖。此初始地圖被用于遺傳算法的初始化。此后，數(shù)據(jù)處理模塊可以以遺傳算法計(jì)算出優(yōu)化的行走路徑。盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求1.一種基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，包括 攝像機(jī)，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的外部信息； 超聲傳感器，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息； 紅外傳感器，用于為機(jī)器人提供所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息； 依據(jù)遺傳算法計(jì)算所述機(jī)器人行走路徑的數(shù)據(jù)處理模塊，其同時(shí)與所述攝像機(jī)、所述超聲傳感器以及所述紅外傳感器連接，接收所述攝像機(jī)的視頻信號，以獲取所述機(jī)器人所在環(huán)境的外部信息，以及接收所述超聲傳感器和所述紅外傳感器的信號，以獲取所述機(jī)器人所在環(huán)境的障礙物信息，所述數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建所述機(jī)器人所在環(huán)境的初始地圖，并計(jì)算所述機(jī)器人的行走路徑； 運(yùn)動機(jī)構(gòu)； 控制模塊，所述控制模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，以及與所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)連接，所述控制模塊控制所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)依據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算的所述機(jī)器人的行走路徑運(yùn)動。
2.如權(quán)利要求I所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括有一圓柱形底座以及安裝于所述圓柱形底座的底部的一對驅(qū)動輪，所述驅(qū)動輪連接于一減速電機(jī)，所述減速電機(jī)連接于所述控制模塊，受所述控制模塊控制，所述減速電機(jī)驅(qū)動所述驅(qū)動輪。
3.如權(quán)利要求2所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，所述多個(gè)超聲傳感器均布于所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的外周。
4.如權(quán)利要求2所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，所述多個(gè)紅外傳感器均布于所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的外周。
5.如權(quán)利要求3所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，所述超聲傳感器的個(gè)數(shù)為10 20個(gè)。
6.如權(quán)利要求4所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，所述紅外傳感器的個(gè)數(shù)為10 20個(gè)。
7.如權(quán)利要求2所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，所述運(yùn)動機(jī)構(gòu)的圓柱形底座的底部還安裝有一平衡輪。
8.如權(quán)利要求I所述的基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人，其特征在于，還包括 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)，其與所述數(shù)據(jù)處理模塊通過無線信號通信連接，獲取所述數(shù)據(jù)處理模塊所構(gòu)建的所述機(jī)器人所在環(huán)境的初始地圖，以及獲取所述機(jī)器人的行走路徑。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于遺傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人?；谶z傳算法的可自動搜尋行走路徑的機(jī)器人在工作過程中，首先利用攝像機(jī)、超聲傳感器以及紅外傳感器采集環(huán)境信息，以便數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)建初始地圖，在初始地圖的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)處理模塊可以進(jìn)行遺傳算法的初始化工作，并計(jì)算出優(yōu)化的行走路徑；控制模塊依據(jù)上述行走路徑，控制運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動作。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在未知環(huán)境中行走路徑的自動搜尋。此外，本實(shí)用新型還具有另一有益效果由某一機(jī)器人所首次構(gòu)建的初始地圖和行走路徑，可以上傳給所述遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)，從而在不同的機(jī)器人之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。
文檔編號B25J5/00GK202480099SQ201220120019
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者董虎勝, 陸萍 申請人:蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院