一种室内服务机器人的导航方法及导航控制器技术

本发明专利技术实施例公开了一种室内服务机器人的导航控制器和导航方法。导航控制器包括含有处理器及与所述处理器相关的最小系统且用于执行控制和处理的工作的核心板，与核心板连接且用于进行无线通信的无线通信模块，与核心板连接且用于对室内服务机器人的位姿进行感知的惯性导航传感器，用于向导航控制器的各个模块提供电源的电源模块，用于连接多个外设的多个外设接口。该室内服务机器人的导航控制器为模块化设计，能够匹配多种传感手段，功能更加完善且性能更优越。

【技术实现步骤摘要】
一种室内服务机器人的导航方法及导航控制器
本专利技术涉及机器人的
，具体涉及一种室内服务机器人的导航方法及导航控制器。
技术介绍
目前，有些关键技术已经成为室内服务机器人推广应用的瓶颈技术。室内服务机器人产品的实现需要结合运动控制、导航与视觉识别、传感器数据采集、智能监控和人工智能等多项技术。其中，室内导航技术是移动型服务机器人必须攻克的技术难关，相应地专用于实现室内导航功能的导航模块则是攻克该难题的必备武器。目前，市场上用于实现导航技术的导航控制器，功能相对单一。SLAMWARE导航定位模块是思岚科技公司研发的可进行自主定位导航的核心导航控制模块。。SLAMWARE导航定位模块的体积较小，模块上集成了WIFI模块及九轴惯性导航传感器，可提供基于RPLIDAR激光传感器的实时定位和自主导航功能，并支持串口交互导航信息。但是，SLAMWARE导航定位模块只支持思岚公司生产的RPLIDARA2系列激光传感器，测距范围较小，采样频率较低；SLAMWARE导航定位模块内部的微控制器对激光数据的处理能力有限，且不能支持视觉导航等其他方式的室内导航方案。所以，我们需要一款功能更加完善，且性能更优越的室内导航控制器模块。针对现有技术中SLAMWARE导航定位模块只能应用激光传感器且激光传感器的测距范围小所存在的问题，急需一种功能更加完善且性能更优越的室内服务机器人的导航控制器，以及基于该导航控制器的导航方法。
技术实现思路
针对现有技术中SLAMWARE导航定位模块只能应用激光传感器且激光传感器的测距范围小所存在的问题，本专利技术实施例一种室内服务机器人的导航控制器以及导航方法。该室内服务机器人的导航控制器为模块化设计，能够匹配多种传感手段，功能更加完善且性能更优越。该室内服务机器人的导航控制器的具体方案如下：一种室内服务机器人的导航控制器包括：核心板，包括处理器及与所述处理器相关的最小系统，用于执行控制和处理的工作；无线通信模块，与所述核心板连接，用于进行无线通信；惯性导航传感器，与所述核心板连接，用于对所述室内服务机器人的位姿进行感知；电源模块，用于向所述导航控制器的各个模块提供电源；多个外设接口，用于连接多个外设的接口。优选地，所述外设接口包括USB接口、网口、串口和IO接口中的一种或者多种。优选地，所述电源模块包括提供处理器工作电压的电源单元和提供外设接口工作电压的电源单元。优选地，所述惯性导航传感器所检测的数据包括用于提供陀螺仪的数据、加速度计的数据和电磁罗盘的数据。优选地，所述导航控制器还包括系统软件，所述系统软件在所述导航控制器的硬件平台上运行。优选地，所述系统软件包括：系统及驱动层，设置于所述系统软件的底层；虚拟开发平台层，设置于所述系统软件的中间层；应用软件层，设置于所述系统软件的上层。本专利技术实施例还提供一种用于室内服务机器人的导航方法，该导航方法的具体
技术实现思路
包括步骤J1：通过外设接口将导航控制器与二维激光传感器连接，所述二维激光传感器采集地图信息；步骤J2：导航控制器对所述地图信息进行处理，创建并保存地图；步骤J3：导航控制器根据惯性导航传感器的数据和所述地图信息，计算室内服务机器人的当前位姿；步骤J4：导航控制器根据所述室内服务机器人的当前位姿和目标点的位姿，计算从当前位置到目标位置的路径，并对路径进行规划；步骤J5：导航控制器将规划的路径信息通过网络接口传输给机器人控制器，机器人控制器根据所述路径信息进行控制命令的下发并接收机器人驱动器的反馈信息。优选地，所述导航方法还包括步骤：导航控制器将步骤J2中的地图通过WIFI模块发送给上位机或者手持PAD。本专利技术实施例还提供一种用于室内服务机器人的导航方法，该导航方法的具体
技术实现思路
：步骤S1：通过外设接口将导航控制器与三维视觉传感器连接；步骤S2：导航控制器基于惯性导航传感器的数据和所述三维视觉传感器的扫描信息，根据预设图像处理算法计算获得室内服务机器人的位姿和地图；步骤S3：导航控制器根据所述室内服务机器人的位姿和地图，对路径进行规划，获得规划的路径信息；步骤S4：导航控制器将所述规划的路径信息通过网络接口传输给机器人控制器，机器人控制器根据所述规划的路径信息进行控制命令的下发并接收机器人驱动器的反馈信息。优选地，所述预设图像处理算法包括基于粒子滤波框架下的gmapping算法。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：本专利技术实施例所提供的室内服务机器人的导航控制器为机器人导航模块化设计中一个模块，导航控制器实现导航及自主定位功能，导航控制器将采集到的多种传感器数据进行计算与数据融合，通过网络接口传递给机器人控制器，能够极大的降低机器人控制器的系统开销，提高机器人控制器的响应速度。本专利技术实施例所提供的导航控制器实现导航及自主定位功能后，机器人控制器的方案也更加灵活，机器人控制器可根据功能需求选择单片机或更高性能的微处理器。本专利技术实施例所提供的导航控制器采用模块化的设计方案，能够支持市场上主流的激光传感器及三维视觉传感器，通过读取配置文件选择支持的传感器的型号，实现自主导航及定位功能。本专利技术实施例所提供的导航控制器模块能够显著的降低各服务机器人产品导航功能开发的时间，降低产品开发的难度，提升产品面市的速度。附图说明图1为本专利技术实施例中提供的一种导航控制器的硬件结构示意图；图2为图1所示实施例中导航控制器的软件层次结构示意图；图3为图2所示实施例中应用层软件内部进程及流程示意图；图4为采用图1所示实施例中导航控制器的激光导航系统结构的示意图；图5为采用图1所示实施例中导航控制器的激光导航方法的步骤流程示意图；图6为采用图1所示实施例中导航控制器的视觉导航系统结构的示意图；图7为采用图1所示实施例中导航控制器的视觉导航方法的步骤流程示意图。附图中标号说明：100、导航控制器101、核心板102、WIFI模块103、IMU模块104、电源模块105、USB3.0TYPEA接口106、USB2.0OTG接口107、第一网口108、第二网口109、串口110、IO接口310、二维激光传感器400、上位机200、机器人控制器500、PAD320、三维视觉传感器600、防碰撞传感器具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内服务机器人的导航控制器，其特征在于，所述导航控制器包括：/n核心板，包括处理器及与所述处理器相关的最小系统，用于执行控制和处理的工作；/n无线通信模块，与所述核心板连接，用于进行无线通信；/n惯性导航传感器，与所述核心板连接，用于对所述室内服务机器人的位姿进行感知；/n电源模块，用于向所述导航控制器的各个模块提供电源；/n多个外设接口，用于连接多个外设的接口。/n

【技术特征摘要】
1.一种室内服务机器人的导航控制器，其特征在于，所述导航控制器包括：
核心板，包括处理器及与所述处理器相关的最小系统，用于执行控制和处理的工作；
无线通信模块，与所述核心板连接，用于进行无线通信；
惯性导航传感器，与所述核心板连接，用于对所述室内服务机器人的位姿进行感知；
电源模块，用于向所述导航控制器的各个模块提供电源；
多个外设接口，用于连接多个外设的接口。


2.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的导航控制器，其特征在于，所述外设接口包括USB接口、网口、串口和IO接口中的一种或者多种。


3.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的导航控制器，其特征在于，所述电源模块包括提供处理器工作电压的电源单元和提供外设接口电压的电源单元。


4.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的导航控制器，其特征在于，所述惯性导航传感器所检测的数据包括用于提供陀螺仪的数据、加速度计的数据和电磁罗盘的数据。


5.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的导航控制器，其特征在于，所述导航控制器还包括系统软件，所述系统软件在所述导航控制器的硬件平台上运行。


6.根据权利要求5所述的一种室内服务机器人的导航控制器，其特征在于，所述系统软件包括：
系统及驱动层，设置于所述系统软件的底层；
虚拟开发平台层，设置于所述系统软件的中间层；
应用软件层，设置于所述系统软件的上层。


7.一种应用权利要求1至6中所述的任一项导航控制器的室内服务机器人的导航方法，其特征在于，所述导航方法包括：
步骤J...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹风山，刘世昌，宋宇宁，崔可夫，孙铭泽，韩志平，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21