【技术实现步骤摘要】
多传感器移动平台及基于已知地图的导航与避障方法
本专利技术涉及智能机器人
,具体涉及一种多传感器移动平台及基于已知地图的导航与避障方法。
技术介绍
既定轨道的移动机器人,无论是通过磁条、色带还是二维码、反光板,由于其工作原理需要人为预先在环境提供反馈信息,因此其工作过程对环境依赖大,甚至需要对环境进行改造,铺设、规划时间长,使用成本高,柔性化相对较差;而且,既定轨道也同时约束了机器人的运动空间,当轨道出现障碍物,则无法运行,需要人为干预。因此,现有的大部分方案产品已经越来越难以满足市场需求,无论是在制造业还是物流、服务领域。移动机器人适应动态环境,以最快计算速度、实现最优路径规划,进行自主导航与避障,成为亟待解决的智能物流关键问题。当今计算机集成系统技术和视觉算法的发展,以及先进传感设备的快速更新和低成本化,极大地促进了智能移动机器人的发展,也为移动机器人的定位导航摆脱传统约束提供可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了更方便快捷地实现移动机器人的自主定位、导航与避障,提供一种可自主定位、导航与避障的多传感器移动平台,并在此基础上提出一种高效的、基于已知地图的动态空间定位、导航与避障方法。本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到:一种利用已知二维地图进行室内环境导航与避障的多传感器移动平台,包括具有全向移动和转动能力的平台本体,处理数据信号的高速嵌入式主控板,水平扫描环境轮廓然后所得信息用于实现移动平台精确定位的二维激光雷达,识别立体障碍物然后所得信息用于指导避障绕行的深度摄像头,以及构建无线网络并用于远程监测和控制的组网通讯设备。所述的具 ...
【技术保护点】
1.一种多传感器移动平台,其特征在于,所述的多传感器移动平台包括可全向运动的平台本体、处理数据信号的嵌入式主控板、水平扫描环境轮廓然后所得信息用于实现移动平台精确定位的二维激光雷达、识别立体障碍物然后所得信息用于指导避障绕行的深度摄像头、用于给移动平台供电的电池、以及构建无线网络并用于远程监测和控制的组网通讯设备;所述的二维激光雷达水平安装在平台本体前方的支架上;所述的深度摄像头安装在平台本体前方的支架中部,使其光轴水平;所述的可全向运动的平台本体包括1个电机驱动器和4个独立驱动的麦克纳姆轮组或2个独立驱动的差速轮与1~2个被动轮组成的轮组,每个独立驱动的轮由1个电机驱动;所述的电机配置编码器,用于实时获取电机的转动角度增量,并以高频率发送给电机驱动器;所述的电机驱动器接收各个编码器信息,通过线性运动原理计算得到移动平台中心的位移增量,发送给嵌入式主控板,同时接收嵌入式主控板的运动参数指令并转化为控制各个电机的脉冲信号,发送给各个电机;所述的嵌入式主控板用于实时获取二维激光雷达和深度摄像头的采集数据,以及来自电机驱动器的位移增量,进而高速计算得到移动平台的位置信息并规划避障导航路径,并 ...
【技术特征摘要】
1.一种多传感器移动平台,其特征在于,所述的多传感器移动平台包括可全向运动的平台本体、处理数据信号的嵌入式主控板、水平扫描环境轮廓然后所得信息用于实现移动平台精确定位的二维激光雷达、识别立体障碍物然后所得信息用于指导避障绕行的深度摄像头、用于给移动平台供电的电池、以及构建无线网络并用于远程监测和控制的组网通讯设备;所述的二维激光雷达水平安装在平台本体前方的支架上;所述的深度摄像头安装在平台本体前方的支架中部,使其光轴水平;所述的可全向运动的平台本体包括1个电机驱动器和4个独立驱动的麦克纳姆轮组或2个独立驱动的差速轮与1~2个被动轮组成的轮组,每个独立驱动的轮由1个电机驱动;所述的电机配置编码器,用于实时获取电机的转动角度增量,并以高频率发送给电机驱动器;所述的电机驱动器接收各个编码器信息,通过线性运动原理计算得到移动平台中心的位移增量,发送给嵌入式主控板,同时接收嵌入式主控板的运动参数指令并转化为控制各个电机的脉冲信号,发送给各个电机;所述的嵌入式主控板用于实时获取二维激光雷达和深度摄像头的采集数据,以及来自电机驱动器的位移增量,进而高速计算得到移动平台的位置信息并规划避障导航路径,并向电机驱动器发送运动速度指令。2.根据权利要求1所述的多传感器移动平台,其特征在于,所述的可全向运动的平台本体还包括防撞触边,分别安装在平台本体的前端和后端,防撞触边采用接触式传感器,当触碰外物,外力作用到连接杆上,触发IO信号发送到电机驱动器,电机驱动器触发优先级高于协议通信的制动指令立即制动所有电机。3.根据权利要求1所述的多传感器移动平台,其特征在于,所述的多传感器移动平台运行中,各编码器实时获取各电机的转动信息,并以高频率发送给集成式电机驱动器;电机驱动器接收编码器信息,高频获取各编码器的角度增量,进而通过每个独立驱动的麦克纳姆轮组或差速轮中万向轮的安装位置尺寸和线性运动原理,计算得到移动平台中心的位移增量,发送给嵌入式主控板;嵌入式主控板将运动速度参数,转化为运动速度指令,发送给电机驱动器;电机驱动器获得移动平台整体速度参数后,通过线性分解得到各个电机的转速参数,据此发送特定的脉冲信号给各对应的电机,驱动电机工作,从而实现全向运动控制。4.根据权利要求1所述的多传感器移动平台,其特征在于,所述的二维激光雷达中内部探头高速旋转,以时间飞行法高频测量安装高度水平面环境轮廓距离数据,每个旋转周期反馈单圈扫描数据给嵌入式主控板,若移动平台上携带货物高于二维激光雷达扫描平面,则屏蔽移动平台上及正后方正负45°的信息,以免将携载货物误认为外部障碍物;所述的深度摄像头基于三角测距原理,获取前方区域动态视场内的面阵深度信息,发送给嵌入式主控板。5.根据权利要求1所述的多传感器移动平台,其特征在于,所述的嵌入...
【专利技术属性】
技术研发人员:全燕鸣,陈健武,马磊,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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