基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法技术

公开一种基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法，移动机器人包括驱动轮和与驱动轮连接的驱动电机，设置在移动机器人前端的充电电极公端以及主控电子装置设置，充电基座包括设置充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，充电控制电子装置设置控制器和与控制器连接的第一WIFI模块，主控电子装置设置处理器，与处理器连接的第二WIFI模块和地磁传感器，所述的处理器设置链表L={(ai,bi)}进行环境地图存储，其中ai=Ri，bi=Hi，以及设置在处理器中的环境地图建立方法，环境地图建立方法包括移动机器人沿环境边界行走，等间距存储地磁信号强度和第二WIFI模块接收到第一WIFI模块的无线信号强度，直到充电基座。

Indoor mobile robot environment map building method based on wireless network and geomagnetic signal

An indoor mobile robot environment map building method based on wireless network and geomagnetic signals is disclosed. The mobile robot comprises a driving wheel and a driving motor connected to the driving wheel, a charging electrode common terminal set at the front end of the mobile robot and a main control electronic device setting, and a charging pedestal including a charging electrode mother terminal and electricity. Source jack, charge control electronic device, charge control electronic device set controller and the first WIFI module connected with controller, main control electronic device set processor, the second WIFI module connected with processor and geomagnetic sensor, the processor set list L ={(ai, bi)} for environmental map storage, where AI = R I, Bi = Hi, and the environment map building method set in the processor. The environment map building method includes the mobile robot walking along the environment boundary, equidistant storage of geomagnetic signal strength and the wireless signal strength received by the second WIFI module until the charging base.

【技术实现步骤摘要】
基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法
本专利技术涉及基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法，属于移动机器人领域。
技术介绍
移动机器人已经开始应用在我们的生活中，比如吸尘机器人和割草机器人，机器人的应用一定程度上减轻了日常的劳动负担，是未来技术发展的趋势。目前，移动机器人技术的发展还不是很完善，比如吸尘机器人和割草机器人，由于缺乏定位手段，没有建立环境地图，导致工作效率不高。工作的时候采用随机路径，在工作环境内随意行走，没有任何路径规划。工作结束或者电量不足的情况下，寻找充电基座常采用沿工作区域的边界进行搜寻的方法，比如吸尘机器人可以沿着墙边搜寻充电基座，而充电基座是靠墙设置的；割草机器人是工作在草坪上，而草坪的周围铺设了交流电缆，充电基座设置在电缆上，所以割草机器人沿着电缆也可以找到充电基座。这种方式在环境复杂，或者面积较大的情况下，平均状况下需要花很长时间才能回到充电基座，并且很可能出现这种情况，充电基座近在咫尺，移动机器人还要从反方向去搜寻。另外，也有采用随机搜集的方式，比如一些吸尘机器人，这种方式效率低下，经常失败。随着技术的发展，目前移动机器人开始装配二维甚至三维激光雷达用于环境检测和地图建立，但是这种方式成本非常高，传感器本身的价格已经远远超过目前移动机器人的成本。也有采用图像传感器进行环境检测与地图建立的，这种方式对硬件计算能力要求高，并且对环境光照条件要求苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足之处，采用无线wifi网络和地磁信号的强度信息进行位置标注，并基于线性链表来建立环境地图，在不增加硬件成本的前提下，提高工作效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法，所述的移动机器人包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机以及设置在所述的移动机器人前端的充电电极公端，所述的移动机器人内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的电机驱动电路，所述的电机驱动电路与所述的驱动电机连接，与所述的处理器连接的障碍物检测电路，用于进行避障和路径规划，与所述的处理器连接的地磁传感器，用于检测当前位置的地磁信号强度H，与所述的处理器连接的惯性导航系统，用于计算所述的移动机器人的位置(x,y)和方向θ，还包括与所述的处理器连接的充电电路，所述的充电电路与所述的充电电极公端连接，所述的充电电路输出连接所述的充电电池，所述充电电池输出连接第二电源电路，所述的第二电源电路为后续电路提供电源；所述的充电基座包括充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，所述的充电控制电子装置设置了进行集中控制的控制器，与所述电源插孔连接的第一电源电路和滤波电路，与所述的滤波电路连接的开关管，所述的开关管由所述的控制器控制，输出连接电流检测电路，所述的电流检测电路连接所述的充电电极母端，所述的电流检测电路将电流信号转换成电压信号给所述的控制器，所述的充电控制电子装置，设置与所述的控制器连接的第一WIFI模块，所述的第一WIFI模块设置为AP模式；所述的主控电子装置设置与所述的处理器连接的第二WIFI模块，所述的第二WIFI模块设置为STA模式，所述的处理器可获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值RSSI，记为R，具体为接收到所述的第一WIFI模块的无线信号强度值R；所述的处理器设置链表L={(ai,bi)}，其中ai=Ri，bi=Hi，i=0,1,2,3......，其中，Ri表示不同时刻存储的所述第一WIFI模块在所述的移动机器人位置的无线信号强度值，Hi表示不同时刻存储的所述移动机器人位置的地磁信号强度，设置表尾指针ep，指向链表L中最新数据的位置，所述的处理器设置环境地图建立方法，所述的环境地图建立方法包括以下步骤：（1）所述的移动机器人在所述的充电基座位置读取所述的第一WIFI模块的无线信号强度值R和地磁传感器的地磁信号强度H，即R0和H0，存入链表L，即a0=R0，b0=H0，ep=0；（2）所述的移动机器人离开所述的充电基座，向左旋转并以沿着边界行走，当无线信号强度值R<a0-δ，其中δ设置为接近于零的阈值，进入步骤3；（3）所述的移动机器人沿着边界行走，采用行走距离累计算法，计算所述的移动机器人走过的距离d，当距离d>10cm，存储无线信号强度值Ri和地磁信号强度Hi，即ep++，aep=Ri，bep=Hi；当无线信号强度值|R-a0|<δ时，进入步骤4；（4）所述的移动机器人结束环境地图建立过程。所述的行走距离累计算法设置为：初始化行走距离d=0；设置计算周期T；在当前计算周期T的初始时刻，存储初始位置x0=x，y0=y；计算周期T结束时，计算当前计算周期T内所述的移动机器人的行走距离Δd=；对Δd进行累计，可得行走距离d=d+Δd，然后进入下一个计算周期T。实施本专利技术的积极效果是：1、无线信号覆盖范围广，没有累计误差，因此可以用于建立可靠的环境地图；2、不需要环境设置及改造，成本低。附图说明图1是无线信号分布示意图；图2是环境地图建立过程示意图；图3是主控电子装置的原理框图；图4是充电控制电子装置的原理框图。具体实施方式现结合附图对本专利技术作进一步说明：参照图1－4，基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法，所述的移动机器人19包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机9以及设置在所述的移动机器人19前端的充电电极公端6。基于所述的驱动轮，所述的移动机器人19可以实现自由移动，可以设置为两个驱动轮和一个支撑轮；所述的充电电极公端6设置为两个分开的铜质电极，与外部电源连接时进行充电。所述的移动机器人19内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器1，所述的处理器1可采用低功耗微处理器，具体可采用TI公司的MSP430，或者普通处理器，比如ST公司的32位ARM处理器STM32F103C8T6；与所述的处理器1连接的电机驱动电路7，所述的电机驱动电路7与所述的驱动电机9连接，在所述的处理器1的控制下，所述的电机驱动电路7带动所述的驱动电机9，所述的驱动电机9带动所述的驱动轮，实现所述的移动机器人19的自由移动；与所述的处理器1连接的障碍物检测电路8，用于进行避障和路径规划，可以采用超声波或者红外传感器或者两种传感器的组合；与所述的处理器连接的地磁传感器11，用于检测当前位置的地磁信号强度H，可选用飞思卡尔的MAG3110；与所述的处理器1连接的惯性导航系统10，设置为安装在所述的驱动电机9上的编码器，用于计算所述的移动机器人19的位置(x,y)和方向θ，由于计算误差，机械间隙及地面打滑，所述的惯性导航系统10具有累计误差，但是在一段时间内，误差较小，具有使用价值；还包括与所述的处理器1连接的充电电路5，所述的充电电路5与所述的充电电极公端6连接，所述的充电电路5输出连接所述的充电电池4，所述充电电池4输出连接第二电源电路2，所述的第二电源电路2为后续电路提供电源。所述的充电基座20包括充电电极母端17、电源插孔，以及充电控制电子装置。所述的电源插孔可连接外部电源适配器，为所述的充电基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法，所述的移动机器人包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机以及设置在所述的移动机器人前端的充电电极公端，所述的移动机器人内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的电机驱动电路，所述的电机驱动电路与所述的驱动电机连接，与所述的处理器连接的障碍物检测电路，用于进行避障和路径规划，与所述的处理器连接的地磁传感器，用于检测当前位置的地磁信号强度H，与所述的处理器连接的惯性导航系统，用于计算所述的移动机器人的位置(x,y)和方向θ，还包括与所述的处理器连接的充电电路，所述的充电电路与所述的充电电极公端连接，所述的充电电路输出连接所述的充电电池，所述充电电池输出连接第二电源电路，所述的第二电源电路为后续电路提供电源；所述的充电基座包括充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，所述的充电控制电子装置设置了进行集中控制的控制器，与所述电源插孔连接的第一电源电路和滤波电路，与所述的滤波电路连接的开关管，所述的开关管由所述的控制器控制，输出连接电流检测电路，所述的电流检测电路连接所述的充电电极母端，所述的电流检测电路将电流信号转换成电压信号给所述的控制器，所述的充电控制电子装置，设置与所述的控制器连接的第一WIFI模块，所述的第一WIFI模块设置为AP模式；所述的主控电子装置设置与所述的处理器连接的第二WIFI模块，所述的第二WIFI模块设置为STA模式，所述的处理器可获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值RSSI，记为R，具体为接收到所述的第一WIFI模块的无线信号强度值R；所述的处理器设置链表L={(ai,bi)}，其中ai=Ri，bi=Hi，i=0,1,2,3......，其中，Ri表示不同时刻存储的所述第一WIFI模块在所述的移动机器人位置的无线信号强度值，Hi表示不同时刻存储的所述移动机器人位置的地磁信号强度，设置表尾指针ep，指向链表L中最新数据的位置，其特征在于：所述的处理器设置环境地图建立方法，所述的环境地图建立方法包括以下步骤：(1) 所述的移动机器人在所述的充电基座位置读取所述的第一WIFI模块的无线信号强度值R和地磁传感器的地磁信号强度H，即R0和H0，存入链表L，即a0=R0，b0=H0，ep=0；(2) 所述的移动机器人离开所述的充电基座，向左旋转并以沿着边界行走，当无线信号强度值R...

【技术特征摘要】
1.基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人环境地图建立方法，所述的移动机器人包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机以及设置在所述的移动机器人前端的充电电极公端，所述的移动机器人内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的电机驱动电路，所述的电机驱动电路与所述的驱动电机连接，与所述的处理器连接的障碍物检测电路，用于进行避障和路径规划，与所述的处理器连接的地磁传感器，用于检测当前位置的地磁信号强度H，与所述的处理器连接的惯性导航系统，用于计算所述的移动机器人的位置(x,y)和方向θ，还包括与所述的处理器连接的充电电路，所述的充电电路与所述的充电电极公端连接，所述的充电电路输出连接所述的充电电池，所述充电电池输出连接第二电源电路，所述的第二电源电路为后续电路提供电源；所述的充电基座包括充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，所述的充电控制电子装置设置了进行集中控制的控制器，与所述电源插孔连接的第一电源电路和滤波电路，与所述的滤波电路连接的开关管，所述的开关管由所述的控制器控制，输出连接电流检测电路，所述的电流检测电路连接所述的充电电极母端，所述的电流检测电路将电流信号转换成电压信号给所述的控制器，所述的充电控制电子装置，设置与所述的控制器连接的第一WIFI模块，所述的第一WIFI模块设置为AP模式；所述的主控电子装置设置与所述的处理器连接的第二WIFI模块，所述的第二WIFI模块设置为STA模式，所述的处理器可获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值RSSI，记为R，具体为接收到所述的第一WIFI模块的无线信号强...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑜，
申请(专利权)人：杭州晶一智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33