基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统及方法，其中该系统包括由至少两个随从机器人和一个主导机器人构成的无线自组织局域网；每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，且被配置为：将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至主导机器人；所述主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，且被配置为：接收所有移动的网络节点传送来的信息并融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至向各个移动的网络节点以控制其准确执行相应SLAM任务。

【技术实现步骤摘要】
基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统及方法
本专利技术属于机器人搜救领域，尤其涉及一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统及方法。
技术介绍
SLAM(simultaneouslocalizationandmapping，定位及建图)，其利用移动机器人对搜救环境进行地图构建，并同时利用构建的地图确定自身在搜救环境中的位置。由于机器人在特殊的搜救环境(比如：煤矿或井下搜救现场)下同时进行定位和构建地图时，GPS(globalpositionsystem)信号在搜救现场不稳定，甚至很难获得GPS信号。这样在缺乏可靠网络连接的环境下，移动机器人无法将其构建的地图信息以及所采集的搜救环境信息上传至远程控制中心，这样最终导致各个移动机器人为一个孤立的点，仅能各自绘制搜救环境中局部区域的地图，无法获取搜救环境的全局地图，最终会降低机器人搜救的效率及准确性。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的第一目的是提供一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，其利用机器人作为移动网络节点形成无线自组织局域网，最终获得搜救环境的全局地图，提高了搜救的效率和准确性。本专利技术提供了两种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的技术方案。其中：第一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的技术方案为：基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，包括由至少两个随从机器人和一个主导机器人构成的无线自组织局域网；每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，且被配置为：将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至主导机器人；所述主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，且被配置为：接收所有移动的网络节点传送来的信息并融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至向各个移动的网络节点以控制其准确执行相应SLAM任务。第二种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的技术方案为：基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，包括由至少两个随从机器人和一个主导机器人构成的无线自组织局域网；所述主导机器人和每个随从机器人均预设有相应通信距离范围；每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，且被配置为：将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至其预设的通信距离范围内的其他随从机器人，最终上传至主导机器人；所述主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，且被配置为：对接收的所有移动的网络节点传送来的信息融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至其预设的通信距离范围内的随从机器人，经随从机器人之间的通信链路最终传送至相应随从机器人并控制其准确执行相应SLAM任务。在上述任一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统中，所述主导机器人还与远程控制中心相连。其中，远程控制中心具有局域网上网功能，其与所述无线自组织局域网相连。在上述任一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统中，每个随从机器人和主导机器人上均安装有无线网络通信模块，主导机器人与随从机器人之间通过无线网络通信模块相互通信。在上述任一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统中，所述无线网络通信模块包括无线网卡，所述无线网卡与无线路由器和无线串口通信模块分别相连。在上述任一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统中，每个随从机器人和主导机器人均安装有定位模块。在上述任一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统中，所述定位模块包括陀螺仪、声纳传感器和激光测距仪，所述陀螺仪用于定位相应机器人的运动方向，所述声纳传感器用于采集搜救环境中目标的位置，激光测距仪用于计算测距仪到目标的距离信息。在上述任一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统中，每个随从机器人和主导机器人均安装有图像视觉模块，所述图像视觉模块用于采集搜救环境中的目标图像信息。本专利技术的第二目的是提供一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的工作方法。其中，第一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的工作方法，包括：每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至主导机器人；主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，接收所有移动的网络节点传送来的信息并融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至向各个移动的网络节点以控制其准确执行相应SLAM任务。第二种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的工作方法，包括：每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至其预设的通信距离范围内的其他随从机器人，最终上传至主导机器人；主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，对接收的所有移动的网络节点传送来的信息融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至其预设的通信距离范围内的随从机器人，经随从机器人之间的通信链路最终传送至相应随从机器人并控制其准确执行相应SLAM任务。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提出的基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，将每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点构成无线自组织局域网，自主探测搜救环境现场并输出全局更新地图，为搜救队员提供了恶劣现场的地图信息。(2)本专利技术还能够根据预设的通信距离范围，在搜救探索区域的覆盖、多移动机器人协作构建地图的快速性、准确性和鲁棒性，其积极效果是移动机器人自身作为无线网络的多传感器节点，灵活部署移动无线局域网，使得主导机器人和随从机器人自主协作执行SLAM。(3)本专利技术的基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统中的主导机器人还与远程控制中心相互通信，利用远程控制中心监控和管理搜救环境中的主导机器人和随从机器人的运行状态。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本专利技术的基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的实施例一结构示意图。图2是本专利技术的基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的实施例二结构示意图。图3是本专利技术的基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的实施例三结构示意图。图4是本专利技术的基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统的实施例四结构示意图。图5是本专利技术的主导机器人示意图。图6是本专利技术的随从机器人示意图。图7是全局地图融合过程流程图。图8是搜救环境的SLAM算法过程图。图9是融合形成全局地图的SLAM信息图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，其特征在于，包括由至少两个随从机器人和一个主导机器人构成的无线自组织局域网；每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，且被配置为：将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至主导机器人；所述主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，且被配置为：接收所有移动的网络节点传送来的信息并融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至向各个移动的网络节点以控制其准确执行相应SLAM任务。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，其特征在于，包括由至少两个随从机器人和一个主导机器人构成的无线自组织局域网；每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，且被配置为：将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至主导机器人；所述主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，且被配置为：接收所有移动的网络节点传送来的信息并融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至向各个移动的网络节点以控制其准确执行相应SLAM任务。2.一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，其特征在于，包括由至少两个随从机器人和一个主导机器人构成的无线自组织局域网；所述主导机器人和每个随从机器人均预设有相应通信距离范围；每个随从机器人作为无线自组织局域网中的一个移动的网络节点，且被配置为：将其自身定位信息以及构建的相应局部地图信息一并传送至其预设的通信距离范围内的其他随从机器人，最终上传至主导机器人；所述主导机器人作为无线自组织局域网中的移动的总控网络节点，且被配置为：对接收的所有移动的网络节点传送来的信息融合主导机器人自身位置信息，形成实时的机器人协作运动控制策略和搜救环境的全局地图，且实时发送至其预设的通信距离范围内的随从机器人，经随从机器人之间的通信链路最终传送至相应随从机器人并控制其准确执行相应SLAM任务。3.如权利要求1或2所述的一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，其特征在于，所述主导机器人还与远程控制中心相连。4.如权利要求1或2所述的一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，其特征在于，每个随从机器人和主导机器人上均安装有无线网络通信模块，主导机器人与随从机器人之间通过无线网络通信模块相互通信。5.如权利要求4所述的一种基于机器人搜救环境无线自组织局域网的SLAM系统，其特征在于，所述无线网络通信模块包括无线网卡，所述无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承进，王洪玲，宋勇，庞豹，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37