一种导览机器人控制系统及导航和导览信息管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种导览机器人控制系统及导航和导览信息管理方法，属于信息技术控制领域。基于该系统和方法，可实现展厅内二维码信息的采集，并综合电子罗盘和编码器的数据，解算出所有的拐点位置，并自动完成拐点坐标的标注，从而构建出展厅地图；基于展厅地图和学习数据，导览机器人可根据当前位置和任意目标展位自动规划出最短的导航路径，并可结合本导航方法完成自主导航或向参观者语音播报详细的行走路线。基于本导览信息管理方法，实现了二维码和展位信息的关联，使得机器人可根据二维码身体识别号播报相应的展位信息，并实现了展位信息的高效管理功能。

A navigation robot control system and navigation and navigation information management method

【技术实现步骤摘要】
一种导览机器人控制系统及导航和导览信息管理方法
本专利技术属于信息技术控制领域，具体涉及一种导览机器人控制系统及导航和导览信息管理方法。
技术介绍
企业展厅或大型会展中心作为一个公共活动场所，主要用于产品展示，信息传播，企业文化展示，随着经济的发展，商家需要快速的推出自己的商品，在展厅中希望自己产品的亮点能够吸引到参观者的眼球，快速的了解自己的产品，但是由于展厅所展示物品信息的专业性以及前沿性，很多参观者无法了解所展览物品的信息和意义，从而无法达到展览的目的，因此，近年来，企业展厅使用多媒体和机器人便成为一种主流。近年来，伴随着现代科技技术的迅速发展，在智能机器人领域里，基于语音识别的人机交互平台促进了人与智能机器人之间的友好交互，但是，对于目前的展厅导览机器人而言，还存在着诸多缺点，例如：大型展厅导览机器人的自主导航能力存在缺陷，无法实现长时间的自主导航和精确定位；其次机器人的场景移植性较差，在讲解点处的产品信息发生更新时，无法实现实时更新等。因此，如何更好的实现精确的定位导航和导航信息的管理维护，提升用户体验，成为了本领域内亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足，提出了一种导览机器人控制系统及导航和导览信息管理方法，该方法可以通过学习功能构建出展厅的地图，并可以基于地图和学习的数据，实现从当前位置到目标展位的自主导航，或详细的展位位置和路线查询功能。本专利技术具体采用如下技术方案：一种导览机器人控制系统，包括主控制器模块、语音交互模块、读码器模块、电机驱动模块、避障模块、电子罗盘、编码器、无线通信模块和电源模块；语音交互模块、读码器模块和电子罗盘通过串口与主控制器模块相连，电机驱动模块、无线通信模块通过端口与主控制器模块连接，避障模块通过串行通讯接口与主控制器模块连接。优选地，语音交互模块包括四个单元，分别为语音输入单元、语音输出单元、语音识别单元和语音合成单元，当语音输入单元采集到音频数据时，语音识别单元对接收到的数据进行分析，得到识别结果，主控制器模块根据语音识别结果，选择语音文件，并进行语音合成，再发送给扬声器，播放声音；读码器模块视野朝上，安装在导览机器人的顶部，用于采集二维码图像信息，并解算出二维码的编号和机器人相对二维码的位姿信息，并通过串口反馈给主控制器；主控制器根据二维码的编号，播放与此二维码对应的展位信息；主控制器根据当前的位姿信息与目标位姿相对比，进而产生控制信号，从而实现机器人的自主导航；电机驱动模块被配置为用来接收主控制器模块发出的控制信号，用于控制电机的转速和转向；避障模块用于检测机器人行进方向上的障碍物；电子罗盘实时发送转角数据，用于判读机器人的方向；编码器用于检测电机的转动位置和转动方向，从而实现对机器人的运动距离和方向的估计；无线通信模块用于机器人与终端处理器之间的数据通信，实现导览信息的实时更新和管理。一种导览机器人控制系统的导航和导览信息管理方法，具体包括：在展厅的展位上方张贴若干二维码，同一个展位二维码具有唯一的二维码识别号，二维码包括拐点二维码和普通二维码，拐点二维码位于过道的交点，普通二维码布置在过道内的正上方；根据机器人可能的运动方向，将拐点细分为十字过道处的四向拐点，丁字过道处的三向拐点和转角处的二向拐点；四向拐点处的二维码与周围的四个展位相关联，三向拐点处的二维码与其相邻的两个展位相关联；二向拐点处的二维码和一个展位相关联，普通二维码布置于展位过道内的正上方，它只与过道两侧的展位相关联；每一个二维码可对应一个或多个展位，每个二维码被对应一个信息结构体，内容包括二维码识别号，二维码类型，二维码坐标编号，与二维码绑定的展位的个数，相应展位名称及展位简介文件，每一个展位对应一个展位简介文件，文件的命名方式为“二维码识别号+子编号”；当机器人导航到二维码处进行展位简介播报时，根据二维码识别号，基于信息结构体查询到与此二维码对应的展位个数，若展位个数大于1，则按照子编号的大小顺序播报展位的信息。优选地，当展厅内的展位发生变化时，无线连接导览机器人，即可更改与二维码对应的信息结构体；若有展位提前撤展时，删除之前与二维码相关联的播报文件，并更新展位个数；若要修改展位的播报内容，编辑一个新的文件，将原文件替换；若有展位更换，修改相应二维码所对应的展位名称和播报内容。优选地，在机器人进行导览之前首先进行交叉路径学习，交叉学习包括行学习和列学习，首先进行行学习再进行列学习，基于学习记录数据构建拐点分布图，为每一拐点进行行、列坐标编号。优选地，机器人的路径规划按先行后列转向最少的原则进行路径规划：参观者通过通讯语音向导览机器人输入目标展位名称，机器人根据记录信息查找目标展位对应的目标二维码，若目标二维码的类型恰好是拐点二维码，则被确定为最终目标，若目标二维码的类型是普通二维码，则根据此目标二维码查找其所在过道两端的两个最近的拐点二维码作为可能的途径点。优选地，若当前位置的二维码类型是拐点二维码，则被确定为最终的起始点二维码，若是普通二维码，则查找过道端点处的两个最近的拐点二维码作为可能的途径点二维码；然后从四个可能的途径点中选择出两个最终的导航途径点，使机器人的导航路径最短。优选地，导览机器人具有两种导览模式：逐一导览模式和交互导览模式。优选地，导览机器人还具有展位查询功能：当机器人工作在展位查询工作模式时，机器人通过语音接收待查询展位名称，并根据学习记录查找与目标展位相应的二维码；然后，通过导航方法生成导航路线，并根据学习时所记录的信息生成方位和距离信息，最后为查询者语音播报详细的导航路线，为参观者提供路线参考。本专利技术具有如下有益效果：可以通过学习功能构建出展厅的地图，并可以基于地图和学习的数据，实现从当前位置到目标展位的自主导航，或详细的展位位置和路线查询功能；导览信息管理功能使得本专利技术拥有较强的场景移植能力，当展厅内的展位发生变化时，只需通过终端无线接入机器人，即可更改内部相应存储区域的讲解信息，无需机器人重新学习与系统更新，操作便捷，大大增强了场景适应性和可移植性；另外，本专利技术中的二维码既具有调整机器人位姿的功能，也是展位的标识，具有双重功能。同时结合电子罗盘和编码器信息，实现了导览机器人的导航和展位信息的播报。附图说明图1为导览机器人控制系统结构图；图2为拐点分布图构建及导航路线规划示意图；图3为交叉学习及拐点分布图构建流程图；图4为导览机器人导航路径规划及展位查询流程图；图5为导览机器人导航流程图；图6为导览信息管理功能图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：结合图1，一种导览机器人控制系统，包括主控制器模块、语音交互模块、读码器模块、电机驱动模块、避障模块、电子罗盘、编码器、无线通信模块和电源模块；语音交互模块、读码器模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导览机器人控制系统，其特征在于，包括主控制器模块、语音交互模块、读码器模块、电机驱动模块、避障模块、电子罗盘、编码器、无线通信模块和电源模块；语音交互模块、读码器模块和电子罗盘通过串口与主控制器模块相连，电机驱动模块、无线通信模块通过端口与主控制器模块连接，避障模块通过串行通讯接口与主控制器模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种导览机器人控制系统，其特征在于，包括主控制器模块、语音交互模块、读码器模块、电机驱动模块、避障模块、电子罗盘、编码器、无线通信模块和电源模块；语音交互模块、读码器模块和电子罗盘通过串口与主控制器模块相连，电机驱动模块、无线通信模块通过端口与主控制器模块连接，避障模块通过串行通讯接口与主控制器模块连接。


2.如权利要求1所述的一种导览机器人控制系统，其特征在于，
语音交互模块包括四个单元，分别为语音输入单元、语音输出单元、语音识别单元和语音合成单元，当语音输入单元采集到音频数据时，语音识别单元对接收到的数据进行分析，得到识别结果，主控制器模块根据语音识别结果，选择语音文件，并进行语音合成，再发送给扬声器，播放声音；
读码器模块视野朝上，安装在导览机器人的顶部，用于采集二维码图像信息，并解算出二维码的编号和机器人相对二维码的位姿信息，并通过串口反馈给主控制器；主控制器根据二维码的编号，播放与此二维码对应的展位信息；主控制器根据当前的位姿信息与目标位姿相对比，进而产生控制信号，从而实现机器人的自主导航；
电机驱动模块被配置为用来接收主控制器模块发出的控制信号，用于控制电机的转速和转向；
避障模块用于检测机器人行进方向上的障碍物；
电子罗盘实时发送转角数据，用于判读机器人的方向；
编码器用于检测电机的转动位置和转动方向，从而实现对机器人的运动距离和方向的估计；
无线通信模块用于机器人与终端处理器之间的数据通信，实现导览信息的实时更新和管理。


3.一种导览机器人控制系统的导航和导览信息管理方法，采用如权利要求1所述的导览机器人控制系统，其特征在于，包括：
在展厅的展位上方张贴若干二维码，同一个展位二维码具有唯一的二维码识别号，二维码包括拐点二维码和普通二维码，拐点二维码位于过道的交汇点的正上方，普通二维码布置在过道内的正上方；
根据机器人可能的运动方向，将拐点细分为十字过道处的四向拐点，丁字过道处的三向拐点和转角处的二向拐点；四向拐点处的二维码与周围的四个展位相关联，三向拐点处的二维码与其相邻的两个展位相关联；二向拐点处的二维码和一个展位相关联，普通二维码布置于展位过道内的正上方，它只与过道两侧的展位相关联；
每一个二维码可对应一个或多个展位，每个二维码被对应一个信息结构体，内容包括二维码识别号，二维码类型，二维码坐标编号，与二维码绑定的展位的个数，相应展位名称及展位简介文件，每一个展位对应一个展位简介文件，文件的命...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈尔奎，杨俊卿，毕永丽，陈煊之，徐春鹏，张雷，程建邦，
申请(专利权)人：山东华尚电气有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37