一种基于复杂环境的UWB‑视觉交互的机器人巡航方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于复杂环境的UWB‑视觉交互的机器人巡航方法及系统，用于解决目前的应用于机器人上的基于视觉的定位导航需要大量的运算，不能简单快速地进行定位导航，误差比较大的技术问题。本发明专利技术实施例方法包括：机器人中央服务器模块设置机器人的ID信息；机器人中央服务器模块控制机器人进行巡航，并实时获取由机器人通过无线通讯模块返回的机器人UWB定位系统模块获取的定位信息和深度摄像头模块获取的环境信息；机器人中央服务器模块根据定位信息和环境信息建立对应的立体环境地图；机器人中央服务器模块根据立体环境地图规划机器人的巡航路径；机器人根据机器人中央服务器模块发送的巡航路径进行巡航。

A system and method of UWB cruise robot visual interaction based on complex environment

The embodiment of the invention discloses a method and system for robot cruise UWB visual interaction based on complex environment, to solve the problem of present application in robot navigation system based on the needs of a large number of visual operation, not a simple and rapid positioning navigation error, the problem of larger than. The method of the embodiment comprises a central server module set robot robot ID robot information; the central server module to control the robot cruise, and real-time access by the robot through the modular robot UWB positioning system wireless communication module to obtain the return location information and the depth of the camera module access to environmental information; the central server module to establish the corresponding robot stereo the environment map according to the location information and environmental information; the central server module according to the robot path planning of robot cruise three-dimensional environment map; the robot according to the cruise path central server module to send the cruise.

【技术实现步骤摘要】
一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法及系统
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法及系统。
技术介绍
服务机器人和传统的工业机器人相比，主要突出为以下几点：环境复杂：服务机器人需要在人类环境中生存和完成任务，而人类环境和工业环境相比最大的特点就是动态、复杂，有随处走动的人类，也可能随时间的变化而发生局部的改变：需要移动：大部分服务机器人都不像绝大多数的传统工业机器人一样固定在某个位置，而需要在整个环境中移动以完成任务，而且上一点中提到复杂的环境更是加大了移动的难度：交互频繁：需要和人类近距离、大频率的交互：任务复杂：任务本身比工业机器人面对的要复杂，加上环境的复杂性和可能需要和人类交互，更是加大了任务的难度。其中，移动是服务机器人大多数任务的基础，而环境的复杂性对移动又是一个巨大的挑战。在现有的技术中，一般会使用各种传感器(声呐、激光、红外、摄像头等)来感知其周围环境，将感知的结果进行处理之后融合到一个全局的环境表示系统中去，得到对整个环境的认知，从而为后继的移动任务提供决策基础；另一方面，机器人也会使用传感器实时的检测结果来控制每一步的具体运动，从而能够面对动态变换的环境。在机器人领域，一般将第一个过程称为制图，将第二个过程称为导航，其中，制图中涉及到的地图表示对导航起着至关重要的影响。而导航中比较关键的就是定位、路径规划和实时运动控制。至于交互，在未来服务机器人发展中，一个简单便捷而又自然交互界面很有可能是一款服务机器人能否迅速为用户接受，成功打开市场的关键因素。现在比较流行的同步定位和地图构建技术是SLAM算法，路径规划算法有A*、D*等算法。而单纯定位算法有很多，比如ZigBee定位、WiFi定位、UWB定位等；多机器人控制主要是网络化控制、分布式控制或者是操控系统。目前，机器人技术在视觉上的应用是识别和定位；在导航上采用的是路径规划算法规划路径；或者是综合视觉定位和导航对机器人进行定位导航。但目前的基于视觉的定位导航需要大量的运算，不能简单快速地进行定位导航，误差比较大，而且在应用于多机器人上有很大的限制。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法及系统，解决了目前的应用于机器人上的基于视觉的定位导航需要大量的运算，不能简单快速地进行定位导航，误差比较大，而且在应用于多机器人上有很大的限制的技术问题。本专利技术实施例提供的一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法，包括：机器人中央服务器模块、机器人、机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块，机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块设置于机器人上；方法步骤包括：机器人中央服务器模块设置机器人的ID信息；机器人中央服务器模块控制机器人进行巡航，并实时获取由机器人通过无线通讯模块返回的机器人UWB定位系统模块获取的定位信息和深度摄像头模块获取的环境信息；机器人中央服务器模块根据定位信息和环境信息建立对应的立体环境地图；机器人中央服务器模块根据立体环境地图规划机器人的巡航路径；机器人根据机器人中央服务器模块发送的巡航路径进行巡航。优选地，机器人中央服务器模块设置机器人的ID信息包括：机器人中央服务器模块设置机器人的ID、机器人上的机器人UWB定位系统模块的ID标签及机器人行走的优先级。优选地，定位信息包括空间三维坐标；环境信息包括环境图像和环境图像深度信息，环境图像深度信息包括环境图像中物体到摄像头的距离。优选地，机器人中央服务器模块根据定位信息和环境信息建立对应的立体环境地图具体包括：机器人中央服务器模块根据空间三维坐标、环境图像和环境图像深度信息在三维地图中描绘并建立对应的立体环境地图。优选地，机器人中央服务器模块根据立体环境地图规划机器人的巡航路径具体包括：机器人中央服务器模块根据机器人的模型生成模型中心与障碍物间的安全距离圆，并根据安全距离圆的圆心和立体环境地图规划机器人的巡航路径。优选地，机器人根据机器人中央服务器模块发送的巡航路径进行巡航具体包括：机器人根据获取到的由机器人中央服务器模块发送的巡航路径指令中的巡航路径进行巡航，并实时返回定位信息至机器人中央服务模块，接受机器人中央服务模块的监控。优选地，至少两个机器人在巡航路径过程中发生相碰时，按机器人的优先级的高低决定机器人的行走顺序。本专利技术实施例提供的一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航系统，包括：机器人中央服务器模块、机器人、机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块，机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块设置于机器人上；机器人中央服务器模块包括：设置单元，用于设置机器人的ID信息；获取单元，用于控制机器人进行巡航，并实时获取由机器人通过无线通讯模块返回的机器人UWB定位系统模块获取的定位信息和深度摄像头模块获取的环境信息；建立单元，用于根据定位信息和环境信息建立对应的立体环境地图；规划单元，用于根据立体环境地图规划机器人的巡航路径；发送单元，用于发送巡航路径至机器人。优选地，规划单元包括：生成规划子单元，用于根据机器人的模型生成模型中心与障碍物间的安全距离圆，并根据安全距离圆的圆心和立体环境地图规划机器人的巡航路径。优选地，机器人上安装有避障传感器。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法及系统，包括：机器人中央服务器模块、机器人、机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块，机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块设置于机器人上；方法步骤包括：机器人中央服务器模块设置机器人的ID信息；机器人中央服务器模块控制机器人进行巡航，并实时获取由机器人通过无线通讯模块返回的机器人UWB定位系统模块获取的定位信息和深度摄像头模块获取的环境信息；机器人中央服务器模块根据定位信息和环境信息建立对应的立体环境地图；机器人中央服务器模块根据立体环境地图规划机器人的巡航路径；机器人根据机器人中央服务器模块发送的巡航路径进行巡航，本专利技术实施例中通过UWB定位模块实现对机器人的定位，可实现对多个机器人信息进行快速定位并获得空间三维坐标的定位信息，并通过UWB定位与深度视觉的结合，构建出更为准确的立体环境地图，再通过立体环境地图规划机器人的巡航路径，准确快速的实现机器人的自主巡航，解决了目前的应用于机器人上的基于视觉的定位导航需要大量的运算，不能简单快速地进行定位导航，误差比较大，而且在应用于多机器人上有很大的限制的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法的一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的UWB定位模块的工作过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复杂环境的UWB‑视觉交互的机器人巡航方法，其特征在于，包括：机器人中央服务器模块、机器人、机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块，所述机器人UWB定位系统模块、所述无线通讯模块和所述深度摄像头模块设置于所述机器人上；方法步骤包括：所述机器人中央服务器模块设置所述机器人的ID信息；所述机器人中央服务器模块控制所述机器人进行巡航，并实时获取由所述机器人通过所述无线通讯模块返回的所述机器人UWB定位系统模块获取的定位信息和所述深度摄像头模块获取的环境信息；所述机器人中央服务器模块根据所述定位信息和所述环境信息建立对应的立体环境地图；所述机器人中央服务器模块根据所述立体环境地图规划所述机器人的巡航路径；所述机器人根据所述机器人中央服务器模块发送的巡航路径进行巡航。

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法，其特征在于，包括：机器人中央服务器模块、机器人、机器人UWB定位系统模块、无线通讯模块和深度摄像头模块，所述机器人UWB定位系统模块、所述无线通讯模块和所述深度摄像头模块设置于所述机器人上；方法步骤包括：所述机器人中央服务器模块设置所述机器人的ID信息；所述机器人中央服务器模块控制所述机器人进行巡航，并实时获取由所述机器人通过所述无线通讯模块返回的所述机器人UWB定位系统模块获取的定位信息和所述深度摄像头模块获取的环境信息；所述机器人中央服务器模块根据所述定位信息和所述环境信息建立对应的立体环境地图；所述机器人中央服务器模块根据所述立体环境地图规划所述机器人的巡航路径；所述机器人根据所述机器人中央服务器模块发送的巡航路径进行巡航。2.根据权利要求1所述的基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法，其特征在于，所述机器人中央服务器模块设置所述机器人的ID信息包括：所述机器人中央服务器模块设置所述机器人的ID、所述机器人上的机器人UWB定位系统模块的ID标签及所述机器人行走的优先级。3.根据权利要求2所述的基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法，其特征在于，所述定位信息包括空间三维坐标；所述环境信息包括环境图像和环境图像深度信息，所述环境图像深度信息包括环境图像中物体到摄像头的距离。4.根据权利要求3所述的基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法，其特征在于，所述机器人中央服务器模块根据所述定位信息和所述环境信息建立对应的立体环境地图具体包括：所述机器人中央服务器模块根据所述空间三维坐标、所述环境图像和所述环境图像深度信息在三维地图中描绘并建立对应的立体环境地图。5.根据权利要求4所述的基于复杂环境的UWB-视觉交互的机器人巡航方法，其特征在于，所述机器人中央服务器模块根据所述立体环境地图规划所述机器人的巡航路径具体包括：所述机器人中央服务器模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治，刘达才，章云，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44