本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)路徑的移動(dòng)機(jī)器人及其控制方法。移動(dòng)機(jī)器人由輪式移動(dòng)裝置和遙控器組成，輪式移動(dòng)裝置和遙控器通過短距離無線通信方式相連。輪式移動(dòng)裝置由微處理器A、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子指南針、無線收發(fā)器A、存儲(chǔ)器和超聲避障傳感器組成，遙控器由微處理器B、無線收發(fā)器B、鍵盤和LCD顯示屏組成，移動(dòng)機(jī)器人有記錄模式和移動(dòng)模式兩種，記錄模式下由用戶可利用遙控器控制移動(dòng)機(jī)器人的左轉(zhuǎn)等動(dòng)作完成移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑；移動(dòng)模式下用戶通過遙控器一次性發(fā)送控制命令控制移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)。本發(fā)明專利技術(shù)無需布線、靈活性好、操作簡單、環(huán)境自適應(yīng)能力強(qiáng)，能對(duì)家居等環(huán)境的全方位移動(dòng)，同時(shí)支持設(shè)置在不同位置點(diǎn)的不同停留時(shí)間。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種機(jī)器人領(lǐng)域，具體說是。
技術(shù)介紹
近來幾年，機(jī)器人的數(shù)量以驚人的速度逐年遞增，據(jù)World Robotics公司近期發(fā)布的數(shù)據(jù)推測，全球機(jī)器人總數(shù)已至少達(dá)到860萬。所有860萬個(gè)機(jī)器人中包括130萬個(gè)工業(yè)機(jī)器人和730萬個(gè)服務(wù)機(jī)器人。其中，服務(wù)機(jī)器人增長速度非常迅速，目前數(shù)量已達(dá)到2006年時(shí)的2倍。并且，這一增長數(shù)量能夠繼續(xù)保持，機(jī)器人的總數(shù)量將會(huì)在2012年達(dá)到1300萬。這些機(jī)器人主要從事服務(wù)，維護(hù)、保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、監(jiān)護(hù)等工作，其共同特點(diǎn)是需要在特定的工作環(huán)境中移動(dòng)，目前有很多關(guān)于機(jī)器人移動(dòng)的解決方案，如申請(qǐng)?zhí)枮?01010577112.5的專利申請(qǐng)的基于手繪地圖和路徑的移動(dòng)機(jī)器人視覺導(dǎo)航方法，根據(jù)較小偏差的原則提取運(yùn)行路徑中的關(guān)鍵引導(dǎo)點(diǎn)，將原始路徑分成多段，然后，在各段運(yùn)行過程中，對(duì)預(yù)先繪制環(huán)境地圖中對(duì)應(yīng)的參考圖像以及機(jī)器人攝像頭實(shí)時(shí)采集到的信息進(jìn)行匹配，估計(jì)當(dāng)前視野中最可能存在的圖像，并利用SURF算法檢測圖像的特征，依靠KD-TREE方法快速求得匹配點(diǎn)，采用RANSAC算法求解參考圖像與實(shí)時(shí)圖像的投影變換矩陣，進(jìn)而得到參考圖像在實(shí)時(shí)圖像中的位置，并融合里程計(jì)數(shù)據(jù)，得到機(jī)器人的參考位置。再后，根據(jù)獲得的機(jī)器人參考位置，計(jì)算下一段的運(yùn)行方向，直至運(yùn)動(dòng)到最后一個(gè)參考點(diǎn)。該機(jī)器人不需要精確的環(huán)境地圖及精確運(yùn)行路徑就能運(yùn)行到指定區(qū)域，并能避開動(dòng)態(tài)障礙物，但需要配備攝像頭和手繪地圖，實(shí)現(xiàn)成本較高；申請(qǐng)?zhí)枮?01110101450.6的專利申請(qǐng)的移動(dòng)機(jī)器人的自適應(yīng)路徑控制方法，在移動(dòng)機(jī)器人的工作區(qū)域內(nèi)放置至少兩個(gè)按順序編號(hào)的路標(biāo)定位器，移動(dòng)機(jī)器人按編號(hào)順序依次搜尋各路標(biāo)定位器發(fā)出的遠(yuǎn)距離信號(hào)并在搜尋到該信號(hào)后向其運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)以時(shí)間或距離作為參考設(shè)置參考點(diǎn)，能在一定程度上實(shí)現(xiàn)路徑的自適應(yīng)能力，但需要部署多個(gè)路標(biāo)定位器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；申請(qǐng)?zhí)枮?01210183239.8的專利申請(qǐng)的引入偏微分方程求解移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃的方法，根據(jù)路徑規(guī)劃問題用建模偏微分方程模型，包括用二維空間的輻射熱傳導(dǎo)方程建模、設(shè)置移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃模型的障礙物邊界條件、采用自適應(yīng)網(wǎng)格求解路徑規(guī)劃模型、初始化移動(dòng)機(jī)器人可通行區(qū)域?yàn)閿M正則三角剖分網(wǎng)格、判斷網(wǎng)格精度是否正常、求三角形中心解梯度、比較三角形中心解的梯度與預(yù)置能量最小值、細(xì)化網(wǎng)格和規(guī)劃路徑等步驟，存在算法復(fù)雜，運(yùn)行效率低等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了，可克服目前移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃中存在的成本高、算法復(fù)雜，運(yùn)行效率低等問題，采用以電子指南針的方位角度信息作為記錄信息，與移動(dòng)時(shí)間和移動(dòng)路程無關(guān)，克服了由于障礙物引起時(shí)間延遲導(dǎo)致路徑偏離的問題。具有功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的目標(biāo)所采用的技術(shù)方案是:移動(dòng)機(jī)器人由輪式移動(dòng)裝置和遙控器組成，輪式移動(dòng)裝置和遙控器通過短距離無線通信方式相連；其中，輪式移動(dòng)裝置由微處理器A、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子指南針、無線收發(fā)器A、存儲(chǔ)器和超聲避障傳感器組成，微處理器A分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子指南針、無線收發(fā)器A、存儲(chǔ)器和超聲避障傳感器相連；遙控器由微處理器B、無線收發(fā)器B、鍵盤和IXD顯示屏組成，微處理器B分別與無線收發(fā)器B、鍵盤和IXD顯示屏相連，移動(dòng)機(jī)器人有記錄模式和移動(dòng)模式兩種工作模式，在記錄模式下，由用戶根據(jù)特定工作環(huán)境利用遙控器控制移動(dòng)機(jī)器人的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行、后退等動(dòng)作完成移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑，并存儲(chǔ)路徑狀態(tài)信息；在移動(dòng)模式下，用戶通過遙控器一次性發(fā)送控制命令控制移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)。所述的移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑由一系列一定時(shí)間間隔記錄的路徑狀態(tài)信息組成。所述的路徑狀態(tài)信息對(duì)應(yīng)當(dāng)前記錄時(shí)刻的電子指南針輸出的方位角度信息。所述的移動(dòng)機(jī)器人通過對(duì)路徑記錄的狀態(tài)信息反轉(zhuǎn)放置并讀取，實(shí)現(xiàn)沿預(yù)設(shè)路徑反向返回。所述的在移動(dòng)模式下，用戶根據(jù)需要選擇指定路徑的往返次數(shù)以及不同路徑的組合控制移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)。本專利技術(shù)的有益效果是:無需布線、靈活性好、操作簡單、環(huán)境自適應(yīng)能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人在家居等運(yùn)行環(huán)境的全方位移動(dòng)，同時(shí)支持在不同位置點(diǎn)設(shè)置不同停留時(shí)間，符合實(shí)際機(jī)器人用作監(jiān)控采集的要求。成果可用于各種類型的室內(nèi)環(huán)境，特別是應(yīng)用在智能家居環(huán)境中，如加以簡單改進(jìn)，也可用于室外環(huán)境。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本專利技術(shù)的系統(tǒng)的工作流程圖。圖3是本專利技術(shù)的系統(tǒng)在移動(dòng)模式下的實(shí)施例示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式。圖1中，101為輪式移動(dòng)裝置的微處理器A ; 102為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；103為電子指南針；104為輪式移動(dòng)裝置的無線收發(fā)器A ; 105為存儲(chǔ)器；106為超聲避障傳感器；107為遙控器的微處理器B ; 108為遙控器的無線收發(fā)器B ; 109為鍵盤；110為IXD顯示屏。微處理器A(IOl)分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(102)、電子指南針(103)、無線收發(fā)器A(104)、存儲(chǔ)器(105)和超聲避障傳感器(106)相連。微處理器B (107)分別與無線收發(fā)器B (108)、鍵盤(109)和IXD顯示屏(110)相連。無線收發(fā)器A(104)和無線收發(fā)器B(IOS)通過短距離無線通信方式相連。對(duì)圖2中系統(tǒng)的工作流程說明如下:步驟201:系統(tǒng)上電后，對(duì)系統(tǒng)的I/O 口、存儲(chǔ)空間、定時(shí)器等進(jìn)行初始化設(shè)置。步驟202:判斷是否收到路徑記錄開始命令，如果是，則進(jìn)入步驟203 ;如果否，則進(jìn)入步驟212。步驟203:記錄模式指示燈亮，用于指示該模式正在進(jìn)行。步驟204:為路徑記錄分配存儲(chǔ)空間。步驟205:讀取起始位置電子指南針方向信息并存儲(chǔ)，存儲(chǔ)記錄格式為〈路徑編號(hào)、狀態(tài)編號(hào)、方位角度信息〉。步驟206:判斷是否收到路徑記錄結(jié)束命令，如果是，則進(jìn)入步驟207 ;如果否，則進(jìn)入步驟208。步驟207:記錄模式指示燈滅,用于指示已退出記錄模式。步驟208:開啟定時(shí)器，設(shè)置I秒定時(shí)時(shí)間作為路徑狀態(tài)信息的記錄間隔。步驟209:讀取并分析用戶的操作命令，控制機(jī)器人的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行、后退等動(dòng)作。步驟210:判斷I秒定時(shí)時(shí)間到否，如果是，則進(jìn)入步驟211 ;如果否，則繼續(xù)執(zhí)行步驟210，使系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。步驟211:讀取當(dāng)前位置電子指南針方向信息并存儲(chǔ)，以鏈表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)當(dāng)前路徑狀態(tài)信息，存儲(chǔ)結(jié)束后進(jìn)入步驟206。步驟212:判斷是否收到移動(dòng)開始命令，如果是，則進(jìn)入步驟213 ;如果否，則進(jìn)入步驟202。步驟213:移動(dòng)模式指示燈亮，用于指示該模式正在進(jìn)行。步驟214:進(jìn)行移動(dòng)開始命令的分析，得出指定路徑的往返次數(shù)以及不同路徑的組合情況(具體見圖3的移動(dòng)模式下的實(shí)施例說明)。步驟215:根據(jù)步驟214的分析結(jié)果，從存儲(chǔ)器中讀取對(duì)應(yīng)路徑記錄到隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM0步驟216:依次從RAM中讀取每條路徑記錄的每個(gè)路徑狀態(tài)信息。步驟217:驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，用路徑狀態(tài)信息控制機(jī)器人移動(dòng)。步驟218:考慮到移動(dòng)模式下機(jī)器人的移動(dòng)路徑可能由于臨時(shí)障礙物的存在而與預(yù)設(shè)路徑不一致導(dǎo)致任務(wù)失敗，加入障礙物檢測用于解決這一問題。判斷是否檢測到障礙物，如果是，則進(jìn)入步驟219 ;如果否，則進(jìn)入步驟220。步驟219:避開障礙物。步驟220:機(jī)器人繼續(xù)移動(dòng) 步驟221:延時(shí)。延時(shí)時(shí)間的設(shè)置由實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的情況而定。例如，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)路徑的移動(dòng)機(jī)器人及其控制方法，其特征在于：移動(dòng)機(jī)器人由輪式移動(dòng)裝置和遙控器組成，輪式移動(dòng)裝置和遙控器通過短距離無線通信方式相連；其中，輪式移動(dòng)裝置由微處理器A、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子指南針、無線收發(fā)器A、存儲(chǔ)器和超聲避障傳感器組成，微處理器A分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子指南針、無線收發(fā)器A、存儲(chǔ)器和超聲避障傳感器相連；遙控器由微處理器B、無線收發(fā)器B、鍵盤和LCD顯示屏組成，微處理器B分別與無線收發(fā)器B、鍵盤和LCD顯示屏相連，移動(dòng)機(jī)器人記錄有模式和移動(dòng)模式兩種工作模式，在記錄模式下，由用戶根據(jù)特定工作環(huán)境利用遙控器控制移動(dòng)機(jī)器人的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行、后退等動(dòng)作完成移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑，并存儲(chǔ)路徑狀態(tài)信息；在移動(dòng)模式下，用戶通過遙控器一次性發(fā)送控制命令控制移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)路徑的移動(dòng)機(jī)器人及其控制方法，其特征在于:移動(dòng)機(jī)器人由輪式移動(dòng)裝置和遙控器組成，輪式移動(dòng)裝置和遙控器通過短距離無線通信方式相連；其中，輪式移動(dòng)裝置由微處理器A、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子指南針、無線收發(fā)器A、存儲(chǔ)器和超聲避障傳感器組成，微處理器A分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電子指南針、無線收發(fā)器A、存儲(chǔ)器和超聲避障傳感器相連；遙控器由微處理器B、無線收發(fā)器B、鍵盤和IXD顯示屏組成，微處理器B分別與無線收發(fā)器B、鍵盤和LCD顯示屏相連，移動(dòng)機(jī)器人記錄有模式和移動(dòng)模式兩種工作模式，在記錄模式下，由用戶根據(jù)特定工作環(huán)境利用遙控器控制移動(dòng)機(jī)器人的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行、后退...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：施文灶，王平，黃晞，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：福建師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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