一种自动寻路机器人系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种自动寻路机器人系统及寻路方法，其特征在于，所述系统包括：总调度系统、路径规划系统、运动控制系统、机器人和传感器感知系统；所述总调度系统分别信号连接于传感器感知系统和路径规划系统；所述路径规划系统分别信号连接于总控调度系统和运动控制系统；所述运动控制系统分别信号连接于机器人和路径规划系统；所述机器人分别信号连接于运动控制系统和传感器感知系统。本发明专利技术具有自动寻路、自动避障、和智能化等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人领域，特别涉及一种自动寻路机器人系统及方法。
技术介绍
机器人的出现和发展极大地提高了工农业的劳动效率，深刻地改变了人类的生活面貌。机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。上世纪五十年代在美国诞生了世界上第一台机器人，从此机器人真正的走进了人们的生活。随着计算机技术、超大规模集成电路、控制理论、人工智能、传感器等相关技术的发展，对机器人学的研究也步入一个崭新的阶段。从早期的可编程的、示教再现型工业机器人到具有一定传感和适应能力的机器人，再到配备多种先进传感器，具有智能的机器人，机器人学的研究经历了从简单到复杂，功能单一到功能多样，从工业制造领域扩展到军事侦察、核工业、航空航天、服务业、医疗器械、基因工程、社会服务、娱乐等领域的过程。在人类对宇宙的探索领域，美国的“勇气”号登陆火星进行自动探测，中国“嫦娥一号”绕月探测，代表了目前机器人的最高技术水平。在可以预见的将来，机器人技术在各个领域的应用将会更加广泛、深入。。移动机器人是最具代表性的一种机器人。它集中了传感器技术，机械工程，电子工程，自动化控制工程，图像实时处理，计算机视觉以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就。因此，多学科交叉而形成的机器人学研究也进入了一个崭新的阶段。移动机器人具有重要的军用和民用价值，而且其在恶劣的环境下也具有极其广泛的应用。例如：自动排雷机器人，用于深海海底勘探的水下机器人，无人驾驶的智能车，矿井中煤炭挖掘机器人以及石油和天然气的勘探机器人等等。移动机器人要想走向实用必须拥有能胜任的运动系统、可靠的导航系统、精确的感知能力和具有既安全又友好地与人一起工作的能力，此外移动机器人的智能性也是决定其应用前景的关键因素。一般来说，智能机器人应具备感知、思维和灵巧动作三个相互作用的基本功能，评价一个移动机器人智能程度的指标包括自主性、适应性和交互性等条件。自主性是指机器人能根据工作任务和周围环境情况，自己确定工作步骤和工作方式；适应性是指机器人具有适应复杂工作环境的能力（主要通过学习），不但能识别和测量周围的物体，还有理解周围环境和所要执行任务的能力，及做出正确的判断并操作和移动等能力；交互性是智能产生的基础，交互包括机器人与环境、机器人与人及机器人之间三种，主要涉及信息的获取、处理和理解。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种自动寻路机器人系统及方法，本专利技术具有自动寻路、自动避障、和智能化等优点。本专利技术采用的技术方案如下：一种自动寻路机器人系统，其特征在于，所述系统包括：总控调度系统、路径规划系统、运动控制系统、机器人和传感器感知系统；所述总调度系统分别信号连接于传感器感知系统和路径规划系统；所述路径规划系统分别信号连接于总控调度系统和运动控制系统；所述运动控制系统分别信号连接于机器人和路径规划系统；所述机器人分别信号连接于运动控制系统和传感器感知系统。采用上述技术方案，本专利技术的机器人寻路系统通过传感器感知机器人本体的各种数据，总控调度系统将感知到的各项数据进行分析和融合，将分析融合后的数据发送至路径规划系统，路径规划系统根据发送过来的数据引导机器人本体的运动。所述路径规划系统，用于采用路径规划算法规划路径；所述运动控制系统，用于根据路径规划的结果，控制机器人的运动；所述传感器感知系统，用于感知周围环境状况；所述总调度系统，用于将传感器感知到的数据进行信息融合，构造出所处局部环境的描述。采用上述技术方案，本专利技术的路径规划系统根据内置的路径规划算法规划机器人本体的运行。所述传感器感知系统包括：速度传感器、加速度传感器、重力传感器、角度传感器和碰撞传感器；所述速度传感器，用于获取机器人的速度数据，将获取的数据发送至总控调度系统；所述加速度传感器，用于获取机器人的加速度数据，将获取的加速度数据发送至总控调度系统；所述重力传感器，用于获取机器人的重力数据信息，将获取的重力数据发送至总控调度系统；所述角度传感器，用于获取机器人的角度数据，将获取的角度数据发送至总控调度系统；所述碰撞传感器，用于检测机器人是否接触到了障碍物。所述总控调度系统包括：分析处理单元和数据融合单元；所述分析处理单元，用于对接收到的各个传感器数据进行分组，将相对应的传感器数据划分为一组；所述数据融合单元，用于根据分析处理单元分析处理的结果，将划分为一组的传感器数据进行数据打包，将打包好的数据发送至路径规划系统。一种自动寻路机器人寻路方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：系统启动，传感器感检测机器人本体的数据信息和周围环境的数据信息，将检测的数据信息发送至总控调度系统；步骤2：总控调度系统对传感器发送过来的数据信息进行数据分析和数据融合；将融合打包后的数据发送至路径规划系统；步骤3：路径规划系统根据打包过来的每一组数据进行路径规划，规划机器人的运动路线，引导机器人避开障碍物；步骤4：运动控制系统根据路径规划系统发送过来的路径规划命令，控制机器人本体的运动，然后跳转至步骤1继续执行。所述路劲规划系统规划机器人的运动路线，引导机器人避开障碍物的方法包括以下步骤：步骤1：路径规划系统开始进行初始化参数；步骤2：判断是否到达目的地，如果是，则结束路径规划，如果不是，则执行步骤3；步骤3：继续读取路径规划系统的规划命令，判断是否有障碍物，如果是，则进行障碍物识别，避开障碍物；如果不是，则直接进行步骤4；步骤4：判断是否需要转弯，如果是规划处安全角度，进行转弯，如果不是则进行直线前行。所述机器人对三维空间障碍物的识别方法包括以以下步骤：步骤1：预先设定实际坐标系和机器人坐标系，并确定他们之间的关系；步骤2：设定障碍图于机器人尺寸之间的比例关系，设定障碍图量像素之间代表的实际距离为：，机器人长度为：，则机器人在障碍图中的大小为：步骤3：采用每个像素点的四向平均梯度计算高程图中每一个像素点的坡度；计算公式如下：;步骤4：计算30º角对应的梯度值；步骤5：根据如下公式得出初步的障碍图： ；步骤6：对障碍图进行数字图像处理的膨胀处理和中值滤波，使较近的障碍点连接到一起，从而得到用于路径规划的障碍图。采用以上技术方案，本专利技术产生了以下有益效果：1、自动寻路：本专利技术的自动寻路机器人能够通过内置的自动路径规划系统规划自己的行动路径；无须人工进行操作，就能自我运行并进行寻路。2、自动避障：本专利技术的自动寻路机器人通过内置改进的避障算法，能够避开行进过程中的障碍物，自动寻路算法。3、智能化程度高：本专利技术的自动寻路机器人具备自动感知环境数据，自动进行数据融合，自动进行路径规划和避障等功能。附图说明图1是本专利技术的一种自动寻路机器人系统及方法的系统结构示意图。图2是本专利技术的一种自动寻路机器人系统及寻路方法的路径规划流程示意图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本专利技术实施例1中提供了一种自动寻路机器人系统，系统结构如图1所示：一种自动寻路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动寻路机器人系统，其特征在于，所述系统包括：总调度系统、路径规划系统、运动控制系统、机器人和传感器感知系统；所述总调度系统分别信号连接于传感器感知系统和路径规划系统；所述路径规划系统分别信号连接于总控调度系统和运动控制系统；所述运动控制系统分别信号连接于机器人和路径规划系统；所述机器人分别信号连接于运动控制系统和传感器感知系统。

【技术特征摘要】
1.一种自动寻路机器人系统，其特征在于，所述系统包括：总调度系统、路径规划系统、运动控制系统、机器人和传感器感知系统；所述总调度系统分别信号连接于传感器感知系统和路径规划系统；所述路径规划系统分别信号连接于总控调度系统和运动控制系统；所述运动控制系统分别信号连接于机器人和路径规划系统；所述机器人分别信号连接于运动控制系统和传感器感知系统。2.如权利要求1所述的自动寻路机器人系统，其特征在于，所述路径规划系统，用于采用路径规划算法规划路径；所述运动控制系统，用于根据路径规划的结果，控制机器人的运动；所述传感器感知系统，用于感知周围环境状况；所述总调度系统，用于将传感器感知到的数据进行信息融合，构造出所处局部环境的描述。3.如权利要求2所述的自动寻路机器人系统，其特征在于，所述传感器感知系统包括：速度传感器、加速度传感器、重力传感器、角度传感器和碰撞传感器；所述速度传感器，用于获取机器人的速度数据，将获取的数据发送至总控调度系统；所述加速度传感器，用于获取机器人的加速度数据，将获取的加速度数据发送至总控调度系统；所述重力传感器，用于获取机器人的重力数据信息，将获取的重力数据发送至总控调度系统；所述角度传感器，用于获取机器人的角度数据，将获取的角度数据发送至总控调度系统；所述碰撞传感器，用于检测机器人是否接触到了障碍物。4.如权利要求2所述的自动寻路机器人系统，其特征在于，所述总控调度系统包括：分析处理单元和数据融合单元；所述分析处理单元，用于对接收到的各个传感器数据进行分组，将相对应的传感器数据划分为一组；所述数据融合单元，用于根据分析处理单元分析处理的结果，将划分为一组的传感器数据进行数据打包，将打包好的数据发送至路径规划系统。5.一种基于权利要求1至4之一所述的自动寻路机器人系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢敏，
申请(专利权)人：成都市和平科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51