本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是基于紅外頂標(biāo)傳感器的移動(dòng)機(jī)器人行走系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，基于尋磁的機(jī)器人導(dǎo)航方式依然是很多移動(dòng)機(jī)器人的主要導(dǎo)航方式，需要在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下鋪設(shè)一條寬度約為2cm的黑色磁條線，這種方式一方面影響實(shí)際的美觀，另一方面會(huì)由于機(jī)器人的機(jī)械等機(jī)構(gòu)方面問題，會(huì)使得機(jī)器人經(jīng)常找不到磁條線，導(dǎo)致機(jī)器人“出軌”而停止運(yùn)行，基于目前的這種缺陷，迫切需要一種方式去升級(jí)這種導(dǎo)航方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于紅外頂標(biāo)傳感器的移動(dòng)機(jī)器人行走系統(tǒng)。

一種基于紅外頂標(biāo)傳感器的移動(dòng)機(jī)器人行走系統(tǒng)，包括機(jī)器人，機(jī)器人上載有紅外頂標(biāo)傳感器和控制器，用來(lái)實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航。機(jī)器人前端和后端均安裝有避障傳感器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)避障作用。機(jī)器人上還安裝有語(yǔ)音模塊，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和語(yǔ)音播放等提示功能。所述控制器通過(guò)無(wú)線通信模塊連接有移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng),控制器與紅外頂標(biāo)傳感器相連，通過(guò)紅外頂標(biāo)傳感器獲知機(jī)器人的位置，并將實(shí)際位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)的移動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系中，所述移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)包括一臺(tái)實(shí)時(shí)顯示模塊，用于顯示機(jī)器人所在位置；所述控制器內(nèi)置機(jī)器人路徑導(dǎo)航算法，用以計(jì)算機(jī)器人到達(dá)指定點(diǎn)的最佳路徑，通過(guò)無(wú)線通信模塊，移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)發(fā)送控制指令給控制器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制。

機(jī)器人采用無(wú)刷電機(jī)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走與轉(zhuǎn)向。

所述移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)作為服務(wù)端，機(jī)器人作為客戶端，機(jī)器人通過(guò)TCP或者UDP協(xié)議通信，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人連接同一移動(dòng)平臺(tái)。

移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行Android或IOS操作系統(tǒng)，可編程性強(qiáng)，且移動(dòng)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、觀測(cè)以及調(diào)試。

紅外頂標(biāo)傳感器運(yùn)行單ID的Map模式。

機(jī)器人路徑導(dǎo)航算法運(yùn)行Floyd最短路徑算法，F(xiàn)loyd路徑算法計(jì)算量小，動(dòng)態(tài)性好，并實(shí)時(shí)計(jì)算最短路徑。

所述控制系統(tǒng)的芯片選擇arm7芯片，操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux。

無(wú)線通信模塊選擇wifi通信方式。

使用時(shí)，將機(jī)器人路徑規(guī)劃算法、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換算法安裝到移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)中，移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)顯示機(jī)器人實(shí)時(shí)位置，并將機(jī)器人控制指令通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳遞至機(jī)器人，機(jī)器人通過(guò)紅外頂標(biāo)傳感器等傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主定位與導(dǎo)航，通過(guò)避障傳感器防止碰撞，并通過(guò)語(yǔ)音模塊實(shí)現(xiàn)交互，機(jī)器人的運(yùn)行依靠機(jī)器人控制器中的控制算法限定。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)紅外頂標(biāo)傳感器實(shí)時(shí)獲得機(jī)器人坐標(biāo)，通過(guò)和上位機(jī)移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)wifi通信，實(shí)時(shí)交互和控制，機(jī)器人通過(guò)獲取到的坐標(biāo)和角度信息，不斷的調(diào)整自身姿態(tài)，通過(guò)從移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)獲取到的路徑信息，調(diào)整姿態(tài)和獲取路徑信息一致，雖然采集和生成路徑為可行走且無(wú)障礙物路徑，但是為了防止人為的障礙物，機(jī)器人還裝有避障傳感器，當(dāng)避障傳感器檢測(cè)到障礙物時(shí)，會(huì)停止運(yùn)行并語(yǔ)音提示，防止機(jī)器人擦碰障礙物。增加了機(jī)器人的智能性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)連接關(guān)系示意圖；

圖2為本發(fā)明的路徑展示圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述。

如圖1、圖2所示，首先，利用紅外頂標(biāo)傳感器8建立整個(gè)活動(dòng)空間的全局坐標(biāo)，具體建立過(guò)程詳情參考紅外頂標(biāo)傳感器手冊(cè)。

建立好全局坐標(biāo)系后，需要讓機(jī)器人在整個(gè)空間走動(dòng)一遍，并記錄機(jī)器人需要經(jīng)過(guò)的點(diǎn)，這些點(diǎn)主要是機(jī)器人需要轉(zhuǎn)換角度或者停止的點(diǎn)，而非全部點(diǎn)。記錄點(diǎn)的相應(yīng)坐標(biāo)，以及移動(dòng)到下一點(diǎn)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息。

其次，利用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，將記錄的坐標(biāo)點(diǎn)生成移動(dòng)客戶端屏幕坐標(biāo)，并依據(jù)記錄拓?fù)鋱D生成路徑圖，并顯示在移動(dòng)端上，可以很直觀的判斷生成的拓?fù)鋱D是否合理，顯示后如圖2。同時(shí)通過(guò)機(jī)器人路徑規(guī)劃算法4初始化移動(dòng)平臺(tái)的路徑生成系統(tǒng)，并計(jì)算最短路徑矩陣。

當(dāng)機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)無(wú)線通信模塊2將紅外頂標(biāo)傳感器8計(jì)算出的機(jī)器人坐標(biāo)實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭苿?dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)1，通過(guò)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換算法6將實(shí)際坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成屏幕坐標(biāo)系，并通過(guò)機(jī)器人位置實(shí)時(shí)顯示模塊7顯示在移動(dòng)平臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)1。

當(dāng)需要讓機(jī)器人3移動(dòng)到指定目標(biāo)點(diǎn)位置時(shí)，首先通過(guò)路徑規(guī)劃算法4計(jì)算出最適合的路徑，之后通過(guò)機(jī)器人控制指令5，通過(guò)無(wú)線通信模塊2發(fā)送對(duì)應(yīng)的路徑信息到達(dá)機(jī)器人3，機(jī)器人3通過(guò)機(jī)器人控制算法11實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制，控制機(jī)器人沿著一定的方向和速度前進(jìn)，當(dāng)機(jī)器人3在移動(dòng)過(guò)程中，如果遇到障礙物，避障傳感器9會(huì)檢測(cè)到相應(yīng)的障礙物，由于在記錄相應(yīng)點(diǎn)的時(shí)候，相應(yīng)的路徑一定是可行的路徑，所以由避障傳感器檢測(cè)到的應(yīng)該都是人為障礙物，所以可以通過(guò)語(yǔ)音模塊10，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提示障礙物離開，并通過(guò)語(yǔ)音模塊10與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

本發(fā)明采取基于紅外頂標(biāo)傳感器的紅外頂標(biāo)方式可以有效達(dá)到目前需求，紅外頂標(biāo)傳感器擁有技術(shù)成熟，定位精度高(重復(fù)定位精度2cm，角度精度1度)，是室內(nèi)高精度定位的方案的可靠之選。這種方式使用方法為：在天花板上粘貼上固定的紅外反射頂標(biāo)，給定參考點(diǎn)坐標(biāo)作為(0,0)點(diǎn)并建立全局的坐標(biāo)系，機(jī)器人可以通過(guò)獲得自己當(dāng)前坐標(biāo)與目的坐標(biāo)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

依靠紅外頂標(biāo)傳感器等傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主定位與導(dǎo)航，其原理是紅外頂標(biāo)傳感器通過(guò)不斷的讀取頂標(biāo)并計(jì)算出機(jī)器人所在位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)的定位，通過(guò)控制中心，判斷并指定機(jī)器人下一步需要到達(dá)的位置，機(jī)器人利用自身的控制算法結(jié)合相應(yīng)的傳感器，最終來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位行走。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。