一种基于树莓派的迎宾机器人及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于树莓派的迎宾机器人，包括视觉传感器、LCD触摸屏、机器人外壳、树莓派、移动机器人底座，所述视觉传感器、所述移动机器人底座与所述树莓派通讯连接，所述视觉传感器和所述树莓派通过所述移动机器人底座中的电池变压后供电，所述LCD触摸屏与所述树莓派通讯连接。本发明专利技术还提出一种基于树莓派的迎宾机器人的使用方法，本发明专利技术实现了机器人的自主导航，加强人机交互功能，提高应对突发事件的能力，在导航过程中实现迎宾功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于树莓派的迎宾机器人及其使用方法
本专利技术涉及一种基于树莓派的迎宾机器人及其使用方法，属于服务机器人设计

技术介绍
近年来，随着科学技术的不断发展，尤其是机器人技术迅速发展，机器人已经应用到越来越多的领域，极大的方便了人们的生活。当今社会，生活压力日增，人们需要服务机器人能够提供更加优质的服务并且解放劳动力。根据目前市场数据显示，在众多机器人中，大部分是工业机器人，或者是一些没有解决突发事件的能力，缺乏人机交互的服务机器人，他们大多只能按照预先设定的命令完成任务。针对传统服务机器人的这些不足之处，如何研发出一款具有丰富的人机交互能力与自主导航能力的服务机器人成为本领域技术人员研发的重要技术问题。aspberryPi(中文名为“树莓派”，简写为RPi，(者RasPi/RPI)，为学习计算机编程教育而设计)，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux。随着Windows10IoT的发布，我们也将可以用上运行Windows的树莓派。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，提出一种基于树莓派的迎宾机器人及其使用方法，实现机器人自动引导参观者的目标，加强人机交互功能，提高应对突发事件的能力，在导航过程中实现自主导航、自主避障等功能。本专利技术采用如下技术方案：一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，包括视觉传感器、LCD触摸屏、机器人外壳、树莓派、移动机器人底座，所述视觉传感器、所述移动机器人底座与所述树莓派通讯连接，所述视觉传感器和所述树莓派通过所述移动机器人底座中的电池变压后供电，所述LCD触摸屏与所述树莓派通讯连接。作为一种较佳的实施例，机器人外壳固定设置于移动机器人底座的上方，LCD触摸屏设置于机器人外壳的中部。作为一种较佳的实施例，视觉传感器设置于机器人外壳顶端的迎宾机器人的眼部。作为一种较佳的实施例，移动机器人底座的底部安装两个驱动轮、一个从动轮，驱动轮与从动轮铰接在移动机器人底座的底部。作为一种较佳的实施例，视觉传感器的型号为Kinectv2。作为一种较佳的实施例，视觉传感器和移动机器人底座通过USB串口与树莓派进行通讯。作为一种较佳的实施例，LCD触摸屏的HDMI接口与树莓派的HDMI接口连接，LCD触摸屏的Touch接口与树莓派的USB接口连接。作为一种较佳的实施例，LCD触摸屏的型号为微雪7inchCapacitiveTouchLCD。作为一种较佳的实施例，树莓派安装有Ubuntu操作系统和ROS操作系统。本专利技术还提出一种基于树莓派的迎宾机器人的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：初始化，启动树莓派和移动机器人底座，打开视觉传感器，设置自动加载初始化命令；步骤SS2：获取信息，树莓派通过控制移动机器人底座底部的驱动轮的移动，视觉传感器获取室内地图，并保存该室内地图到树莓派中；步骤SS3：在树莓派的3D可视化工具RVIZ中加载建立的二维地图，显示在LCD触摸屏中，确定初始点后，在LCD触摸屏中设置目的地；步骤SS4：树莓派运用ROS操作系统的navigation功能包，完成在全局范围内的路径规划，规划出一条从初始点到目的地的无障碍路线；步骤SS5：当移动机器人底座没有遇到步骤SS3中地图上未显示的障碍物时，则按照步骤SS4规划出的路线行走，到达目的地位置，完成导航，任务结束，转入步骤SS7，若移动机器人底座遇到步骤SS3中地图上未显示的障碍物时，则转入步骤SS6；步骤SS6：树莓派运用ROS操作系统的base_local_planner包实现局部路径规划，实时规划出一条从初始点到目的地的无障碍轨迹，按新轨迹行走，到达目标位置，完成导航，任务结束，转入步骤SS7，base_local_planner包使用TrajectoryRollout和DynamicWindowapproaches算法计算机器人每个周期内应该行驶的速度和角度；TrajectoryRollout和DynamicWindowapproaches算法的设计方法如下：步骤SS61：采样移动机器人底座当前的状态，即速度和角度；步骤SS62：针对每个采样的速度，计算移动机器人底座以该速度行驶一段时间后的状态，得出一条行驶的路线；步骤SS63：利用是否会撞击障碍物以及所需要的时间作为评价标准为多条路线打分；步骤SS64：根据打分结果，选择最优路径；步骤SS65：重复步骤SS61至步骤SS64，直至到达目的地位置；步骤SS7：重复步骤SS5到步骤SS7进行下一次任务。本专利技术所达到的有益效果：第一，本专利技术基于实现机器人自主导航迎宾的目标，加强人机交互功能，提高应对突发事件的能力，在导航过程中实现自主导航、自主避障等功能；第二，本专利技术采用目前流行的机器人操作系统ROS，由于其本身的开源性，使得机器人软件系统对环境的适应性更强；第三，本专利技术使用安装在人形机器人外壳眼睛处的Kinect视觉传感器的激光检测环境中的障碍物信息，检测精度高，速度快，抗干扰能力强，得到深度图像；第四，本专利技术使用LCD触摸屏显示器，使用者可以设定目标，加强了人机交互功能，提高了应对突发事件的能力；第五，本专利技术在导航过程中采用了全局路径规划与局部路径规划相结合的方式，能够有效的实现机器人在导航过程中自主避障的功能。附图说明图1是本专利技术的优选实施例的结构示意图。图2是图1的移动机器人底座的仰视结构示意图。图3是本专利技术的一种基于树莓派的迎宾机器人的使用方法的流程图。图中标记的含义：1-视觉传感器，2-LCD触摸屏，3-机器人外壳，4-树莓派，5-移动机器人底座，6-主动轮，7-从动轮。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示的是本专利技术的优选实施例的结构示意图。一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，包括视觉传感器1、LCD触摸屏2、机器人外壳3、树莓派4、移动机器人底座5，视觉传感器1、移动机器人底座5与树莓派4通讯连接，视觉传感器1和树莓派4通过移动机器人底座5中的电池变压后供电，LCD触摸屏2与树莓派4通讯连接。作为一种较佳的实施例，机器人外壳3固定设置于移动机器人底座5的上方，LCD触摸屏2设置于机器人外壳3的中部。作为一种较佳的实施例，机器人外壳3的形状为人形。作为一种较佳的实施例，视觉传感器1设置于机器人外壳3顶端的迎宾机器人的眼部。作为一种较佳的实施例，移动机器人底座5的底部安装两个驱动轮6、一个从动轮7，驱动轮6与从动轮7铰接在移动机器人底座5的底部。作为一种较佳的实施例，视觉传感器1的型号为Kinectv2。作为一种较佳的实施例，视觉传感器1和移动机器人底座5通过USB串口与树莓派4进行通讯。作为一种较佳的实施例，LCD触摸屏2的HDMI接口与树莓派4的HDMI接口连接，LCD触摸屏2的Touch接口与树莓派4的USB接口连接。作为一种较佳的实施例，LCD触摸屏2的型号为微雪7inchCapacitiveTouchLCD。作为一种较佳的实施例，树莓派4安装有Ubuntu操作系统和ROS操作系统。本专利技术还提出一种基于树莓派的迎宾机器人的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤SS1：初始化，启动树莓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，包括视觉传感器（1）、LCD触摸屏（2）、机器人外壳（3）、树莓派（4）、移动机器人底座（5），所述视觉传感器（1）、所述移动机器人底座（5）与所述树莓派（4）通讯连接，所述视觉传感器（1）和所述树莓派（4）通过所述移动机器人底座（5）中的电池变压后供电，所述LCD触摸屏（2）与所述树莓派（4）通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，包括视觉传感器（1）、LCD触摸屏（2）、机器人外壳（3）、树莓派（4）、移动机器人底座（5），所述视觉传感器（1）、所述移动机器人底座（5）与所述树莓派（4）通讯连接，所述视觉传感器（1）和所述树莓派（4）通过所述移动机器人底座（5）中的电池变压后供电，所述LCD触摸屏（2）与所述树莓派（4）通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述机器人外壳（3）固定设置于所述移动机器人底座（5）的上方，所述LCD触摸屏（2）设置于所述机器人外壳（3）的中部。3.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述视觉传感器（1）设置于所述机器人外壳（3）顶端的所述迎宾机器人的眼部。4.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述移动机器人底座（5）的底部安装两个驱动轮（6）、一个从动轮（7），所述驱动轮（6）与所述从动轮（7）铰接在所述移动机器人底座（5）的底部。5.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述视觉传感器（1）的型号为Kinectv2。6.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述视觉传感器（1）和所述移动机器人底座（5）通过USB串口与所述树莓派（4）进行通讯。7.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述LCD触摸屏（2）的HDMI接口与所述树莓派（4）的HDMI接口连接，所述LCD触摸屏（2）的Touch接口与所述树莓派（4）的USB接口连接。8.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述LCD触摸屏（2）的型号为微雪7inchCapacitiveTouchLCD。9.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的迎宾机器人，其特征在于，所述树莓派（4）安装有Ubuntu操作系统和ROS操作系统。10.一种采用权利要求1所述基于树莓派的迎宾机器人的使用方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱校君，姚讯，蒙钦华，陶家声，陈华，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32