一种微小型机器人运动控制系统、方法、存储介质及终端技术方案

本发明专利技术公开了一种微小型机器人运动控制系统、方法、存储介质及终端，属于智能微小型机器人技术领域，系统包括视觉slam模块、微控制模块和自主导航避障模块，微控制模块和自主导航避障模块设于微小型机器人内部的模拟舱中；视觉slam模块输出端与微控制模块连接，用于获取微小型机器人的姿态信息、位置信息和障碍信息，视觉slam模块包括双目摄像头和九轴陀螺仪，双目摄像头设于微小型机器人正前方的俯仰机构中；自主导航避障模块与微控制模输出端块连接，用于根据姿态信息、位置信息和障碍信息建立地图，控制微小型机器人自动行驶。本发明专利技术能够使微小型机器人在未知环境和复杂地形行走，并能够精确地实现差速转弯控制和偏航矫正。

A Kinematic Control System, Method, Storage Medium and Terminal for Micro Robot

【技术实现步骤摘要】
一种微小型机器人运动控制系统、方法、存储介质及终端
本专利技术涉及智能微小型机器人
，尤其涉及一种微小型机器人运动控制系统、方法、存储介质及终端。
技术介绍
侦察微小型机器人作为一种专业性服务微小型机器人，其在空间探索、危险环境探查和取样、战场侦察、城市救灾、排爆、反恐防化等领域具有广泛的应用需求，是当前微小型机器人领域的研究热点之一。近些年，世界上各类自然灾害、恐怖袭击事件和高危行业重大事故频发，造成了大量的人员伤亡和财产损失。面对这些事件的应急救援，需要对现场进行全面探查充分了解现场环境，然后进行针对性部署。但在这一过程中，往往会遇到情况不明或具有高度危检的区域，贸然进入这些场合将有可能带来更大的人员伤亡，侦察微小型机器人则可代替人完成这些任务。操控人员只需在现场外围，通过无线遥控操作微小型机器人进入现场获取微小型机器人回传的现场视频和音频数据，从而完成探查任务。这样不仅保证了相关人员的安全性，更能提高救援工作效率。侦察微小型机器人向微小型方向发展将成为侦察微小型机器人的一个重要趋势，相对于大中型微小型机器人，微小型机器人无法实现较为复杂的功能，如搭载机械臂进行抓取作业等，但其在狭小范围内执行侦察任务或在受监控区域隐蔽潜入等场合拥有较大的优势。微小型侦察微小型机器人可通过抛投、飞行等方式进入待侦察区域，操控人员远程遥控其执行侦察任务。微小型机器人运动控制系统很大程度上决定了微小型机器人的运动性能，目前现有的微小型侦察微小型机器人，必需由操控人员通过无线遥控器操控，微小型机器人才能行驶，缺少自主定位导航功能，且在台阶、碎石、暗巷、洞穴、隧道等多种复杂地形上无法正常行走。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术微小型机器人无法实现精确的差速转弯控制、偏航矫正、避障、自主定位导航等功能的问题，提供一种微小型机器人运动控制系统本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微小型机器人运动控制系统，系统包括：视觉slam模块、微控制模块和自主导航避障模块，所述微控制模块和自主导航避障模块设于微小型机器人内部的模拟舱中。具体地，视觉slam模块输出端与微控制模块连接，视觉slam模块包括双目摄像头和九轴陀螺仪，双目摄像头用于获取机器人的障碍信息和位置信息，双目摄像头设于微小型机器人正前方的俯仰机构中，九轴陀螺仪用于获取机器人的姿态信息。其中，姿态信息包括机器人的加速度、角速度、偏航角，障碍信息包括障碍物离机器人距离及障碍物的大小，位置信息表示机器人当前所处的位置。具体地，自主导航避障模块与微控制模输出端块连接，根据视觉slam模块检测到的姿态信息、位置信息和障碍信息建立地图信息，并根据地图信息建立目的地与初始地之间的最短无障碍路径，控制机器人根据该路径自动行驶。具体地，系统还包括运动控制模块，设于微小型机器人内部的模拟舱中，运动控制模块与微控制模块连接，用于控制机器人的行驶方向，包括前进、后退、转向等动作，根据视觉slam模块提供的转向角速度，控制机器人平滑转向，根据视觉slam模块提供的偏航角，保持直行状态下的行进方向，防止机器人偏航。具体地，系统还包括电机管理模块，所述电机管理模块与微控制模块双向连接，电机管理模块包括霍尔传感器，用于采集电机的电流信息，通过控制电流的大小控制微小型机器人的行驶速度。具体地，系统还包括红外传感器，红外传感器输出端与微控制模块连接，用于在第一环境中采集障碍信息。其中，第一环境包括雨天、雾霾天、火灾现场。本专利技术还包括一种微小型机器人运动控制方法，采用上述一种微小型机器人运动控制系统，方法包括以下步骤：S01：开始执行任务，判断是否有到达目的地的地图；S02：若无地图，获取微小型机器人当前位置信息、姿态信息和障碍信息，控制微小型机器人行驶并绕过障碍，最后控制微小型机器人回到出发点，建立并保存地图；S03：若有地图，建立最短无障碍路径，获取微小型机器人当前位置信息和姿态信息，微小型机器人自动行驶到目的地，导航结束。本专利技术还包括一种存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令运行时执行一种微小型机器人运动控制系统的方法的步骤。本专利技术还包括一种终端，包括存储器和处理器，存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行一种微小型机器人运动控制系统的方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术有益效果是：(1)本专利技术的视觉slam模块中的九轴陀螺仪能够获取微小型机器人的姿态信息，双目摄像头能够获取微小型机器人的障碍信息和位置信息，当微小型机器人处于第一环境中，可以通过红外传感器代替双目摄像头采集障碍信息，环境适应力大大提升。(2)本专利技术的自主导航避障模块能够根据视觉slam模块采集的数据信息建立地图，且在已有地图的情况下，规划最短无障碍路径，使微小型机器人能够在复杂地形行走。(3)本专利技术的运动控制模块和电机管理模块采用的转向控制方法能够精确地实现差速转弯控制和偏航矫正。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，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。图中：图1为本专利技术实施例1的系统图；图2为本专利技术实施例1双目摄像头视觉图像匹配流程图；图3为本专利技术实施例1为自主导航避障流程图；图4为本专利技术实施例1偏航校正流程图；图5为本专利技术实施例1转向控制流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1如图1所示，在实施例1中，一种微小型机器人运动控制系统，在本实施例中，该微小型机器人具体为小型车辆机器人，该小型车辆机器人包括四个聚氨酯材料的车轮，具有抗张力、耐摩擦、耐油性能的特点，小型车辆机器人的车身中部内设有模拟舱，小型车辆机器人的正前方设有俯仰机构，可实现上下60°的俯仰动作。进一步地，一种微小型机器人运动控制系统，其具体包括视觉slam模块、微控制模块、自主导航避障模块、运动控制模块、电机管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微小型机器人运动控制系统，其特征在于：所述系统包括视觉slam模块、微控制模块和自主导航避障模块，所述微控制模块和自主导航避障模块设于微小型机器人内部的模拟舱中；所述视觉slam模块输出端与微控制模块连接，用于获取微小型机器人的姿态信息、位置信息和障碍信息，所述视觉slam模块包括双目摄像头和九轴陀螺仪，所述双目摄像头设于微小型机器人正前方的俯仰机构中；所述自主导航避障模块与微控制模输出端块连接，用于根据姿态信息、位置信息和障碍信息建立地图，控制微小型机器人自动行驶。

【技术特征摘要】
1.一种微小型机器人运动控制系统，其特征在于：所述系统包括视觉slam模块、微控制模块和自主导航避障模块，所述微控制模块和自主导航避障模块设于微小型机器人内部的模拟舱中；所述视觉slam模块输出端与微控制模块连接，用于获取微小型机器人的姿态信息、位置信息和障碍信息，所述视觉slam模块包括双目摄像头和九轴陀螺仪，所述双目摄像头设于微小型机器人正前方的俯仰机构中；所述自主导航避障模块与微控制模输出端块连接，用于根据姿态信息、位置信息和障碍信息建立地图，控制微小型机器人自动行驶。2.根据权利要求1所述的一种微小型机器人运动控制系统，其特征在于：所述姿态信息包括微小型机器人的加速度、角速度、偏航角。3.根据权利要求1所述的一种微小型机器人运动控制系统，其特征在于：所述系统还包括运动控制模块，设于微小型机器人内部的模拟舱中，所述运动控制模块与微控制模块连接，用于控制微小型机器人的行驶方向。4.根据权利要求1所述的一种微小型机器人运动控制系统，其特征在于：所述系统还包括电机管理模块，所述电机管理模块与微控制模块双向连接，用于控制微小型机器人的行驶速度。5.根据权利要求3所述的一种微小型机器人运动控制系统，其特征在于：所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：康炳峰，林元庆，梁川，刘磊，李磊，
申请(专利权)人：四川省众望科希盟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51