导航机器人和导航机器人系统技术方案

本发明专利技术公开了一种导航机器人，涉及机器人导航领域，包括采集模块、处理模块和运动模块。采集模块包括图像采集单元和激光单元。运动模块包括运动控制单元和设于本体底部的若干全向轮。处理模块，用于发送第一控制信号或第二控制信号；第一控制信号，为处理模块根据激光单元采集到的激光信息得到的控制信号，以使运动控制单元控制全向轮进行运动，使设备运动到目标范围；第二控制信号，为处理模块根据预设标记的图像得到的控制信号，以使运动控制单元控制全向轮进行运动，使设备运动到目标位置。本发明专利技术还提供了导航机器人系统，能有效解决导航机器人在特征重复的应用场景中丢失位置信息或者定位误差较大的问题，提高了导航机器人导航的精确性。

【技术实现步骤摘要】
导航机器人和导航机器人系统
本专利技术涉及机器人导航领域，尤其涉及一种导航机器人和导航机器人系统。
技术介绍
由于具有自主路径规划能力和更好的避障能力，导航机器人得以在复杂的环境下进行工作，在平整的工作环境下，尤其是室内环境中具有广泛的应用。在导航机器人的导航系统中，激光Slam导航技术实现其自主路径规划和自适应的主要技术之一，用于解决机器人在未知环境中运动时的定位与地图构建问题。在现有技术中，往往是通过预先构建标记有障碍物位置的地图，计算从导航机器人的当前坐标直接到达目标坐标的移动路径。而在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，现有技术中依赖于激光信号的采集以计算导航机器人在地图中的当前坐标，难以满足高精度定位的需求，例如运动到一些没有明显特征的平面、以及特征重复性较强的应用环境下，由于无法精确定位，导致导航存在较大误差。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种导航机器人和导航机器人系统，能有效解决导航机器人在特征重复的应用场景中丢失位置信息或者定位误差较大的问题，提高了导航机器人导航的精确性。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种导航机器人，包括采集模块、处理模块和运动模块；所述采集模块包括图像采集单元和激光单元；所述运动模块包括运动控制单元和设于所述导航机器人本体底部的若干全向轮；所述处理模块，用于向所述运动控制单元发送相应的运动控制信号；所述运动控制信号为第一控制信号或第二控制信号；所述第一控制信号，为所述处理模块根据所述激光单元采集到的激光信息得到的控制信号，用于使所述运动控制单元控制若干所述全向轮进行运动，使所述导航机器人运动到目标范围；所述目标范围，为所述图像采集单元可采集到预设标记的图像的位置范围；所述预设标记为目标位置对应的可视化图像标记；所述第二控制信号，为所述处理模块根据所述预设标记的图像得到的控制信号，用于使所述运动控制单元控制若干所述全向轮进行运动，使所述导航机器人从所述目标范围运动到所述目标位置。作为上述方案的改进，所述处理模块通过预先得到的控制模型，以得到所述运动控制信号；其中，所述控制模型包括网络层、应用层、控制层和驱动层；所述网络层，用于获取外部输入的控制指令；所述应用层，用于根据所述控制指令，进行相应的任务解析和任务调度；所述控制层，用于根据所述激光信息，计算从当前坐标运动到所述目标范围的运动策略；或根据所述预设标记的图像，计算从当前位置运动到所述目标位置的运动策略；所述驱动层，用于根据所述控制层得到的运动策略，输出相应的运动控制信号。作为上述方案的改进，所述根据所述激光信息，计算从当前坐标运动到所述目标范围的运动策略，包括步骤：根据所述环境图像信息，确定当前坐标；计算从所述当前坐标运动到所述目标范围的运动路径；其中，所述运动路径包括有限个离散的坐标节点；根据所述运动路径，计算从所述当前坐标运动到下一所述坐标节点所需达到的运动状态，以得到所述运动策略。作为上述方案的改进，所述采集模块还包括速度检测单元；所述速度检测单元包括与若干所述全向轮相应设置的若干编码器，用于采集若干所述全向轮的速度信息并发送给所述运动控制单元，以使所述运动控制单元生成相应的运动信息；其中，所述运动信息包括当前速度、最大速度和最大加速度；所述根据所述运动路径，计算从所述当前位置运动到下一所述坐标节点所需达到的运动状态，以得到所述运动策略，具体为：根据所述运动路径，结合所述运动信息，计算从所述当前坐标运动到下一所述坐标节点的过程中，每一所述全向轮所需达到的目标速度，以作为所述运动策略。作为上述方案的改进，所述计算从所述当前坐标运动到所述目标范围的运动路径，包括步骤：基于Dijkstra算法和预先得到的环境地图，得到从所述当前坐标到所述目标范围的初阶路径；基于Timed-Elastic-Band局部路径规划算法与所述初阶路径，得到所述运动路径。作为上述方案的改进，所述根据所述预设标记的图像，计算从当前位置运动到所述目标位置的运动策略，包括步骤：根据所述预设标记的图像，计算当前位置与所述预设标记的位置关系，作为第一位置关系；获取所述目标位置与所述预设标记的位置关系，作为第二位置关系；基于所述第一位置关系和所述第二位置关系，计算从所述当前位置到所述目标位置的运动策略。作为上述方案的改进，所述采集模块还包括速度检测单元；所述速度检测单元包括与若干所述全向轮相应设置的若干编码器，用于采集若干所述全向轮的速度信息并发送给所述运动控制单元，以使所述运动控制单元生成相应的运动信息；其中，所述运动信息包括当前速度、最大速度和最大加速度；所述基于所述第一位置关系和所述第二位置关系，计算从所述当前位置到所述目标位置的运动策略，具体为：根据所述第一位置关系和所述第二位置关系，结合所述运动信息，计算从所述当前位置运动到目标位置的过程中，每一所述全向轮所需达到的目标速度，以作为所述运动策略。作为上述方案的改进，所述全向轮的数量为四个，四个所述全向轮分别设于同一矩形的四个顶点上；所述当前位置与所述目标速度满足关系：其中，表示位置变化；表示在所述导航机器人的本体坐标系中的运动速度；表示四个所述全向轮的转速；lx+ly表示任一所述全向轮与相邻的两个所述全向轮之间的距离之和。作为上述方案的改进，所述全向轮为麦克纳姆轮；所述全向轮的数量为四个；所述运动控制单元根据所述运动控制信号，通过PID控制算法得到相应的输出电流和输出电压，以控制若干所述全向轮进行运动本专利技术实施例还提供了一种导航机器人系统，包括设于室内环境中的若干个可视化标记，以及如上任一项所述的导航机器人；所述导航机器人，用于根据目标位置相应的所述可视化标记，从当前位置运动到所述目标位置。与现有技术相比，本专利技术公开的一种导航机器人和导航机器人系统，包括采集模块、处理模块和运动模块。通过所述采集模块采集激光信息和预设标记的图像，由所述处理模块生成相应的运动控制信号并发送给所述运动模块，从而使所述运动模块控制所述导航机器人从初始位置运动到目标范围，并进一步运动到目标位置。由于对所述根据所述激光信息引导所述导航机器人运动到所述目标范围，并根据所述预设标记的图像引导所述导航机器人运动到所述目标位置，避免了在没有明显特征的平面、或是特征重复性较强的应用环境下，由于无法精确定位，导致导航存在较大误差的问题。有效地解决了导航机器人在特征重复的应用场景中丢失位置信息或者定位误差较大的问题，提高了导航机器人导航的精确性。附图说明图1是本专利技术实施例1中一种导航机器人的结构示意图。图2是如图1所示的导航机器人的控制模型的结构示意图。图3是如图2所示的控制模型获取运动策略的一种流程示意图。图4是如图2所示的控制模型的计算运动路径的流程示意图。图5是如图2所示的控制模型获取运动策略的另一种流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导航机器人，其特征在于，包括采集模块、处理模块和运动模块；/n所述采集模块包括图像采集单元和激光单元；所述运动模块包括运动控制单元和设于所述导航机器人本体底部的若干全向轮；/n所述处理模块，用于向所述运动控制单元发送相应的运动控制信号；所述运动控制信号为第一控制信号或第二控制信号；/n所述第一控制信号，为所述处理模块根据所述激光单元采集到的激光信息得到的控制信号，用于使所述运动控制单元控制若干所述全向轮进行运动，使所述导航机器人运动到目标范围；所述目标范围，为所述图像采集单元可采集到预设标记的图像的位置范围；所述预设标记为目标位置对应的可视化标记；/n所述第二控制信号，为所述处理模块根据所述预设标记的图像得到的控制信号，用于使所述运动控制单元控制若干所述全向轮进行运动，使所述导航机器人从所述目标范围运动到所述目标位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种导航机器人，其特征在于，包括采集模块、处理模块和运动模块；
所述采集模块包括图像采集单元和激光单元；所述运动模块包括运动控制单元和设于所述导航机器人本体底部的若干全向轮；
所述处理模块，用于向所述运动控制单元发送相应的运动控制信号；所述运动控制信号为第一控制信号或第二控制信号；
所述第一控制信号，为所述处理模块根据所述激光单元采集到的激光信息得到的控制信号，用于使所述运动控制单元控制若干所述全向轮进行运动，使所述导航机器人运动到目标范围；所述目标范围，为所述图像采集单元可采集到预设标记的图像的位置范围；所述预设标记为目标位置对应的可视化标记；
所述第二控制信号，为所述处理模块根据所述预设标记的图像得到的控制信号，用于使所述运动控制单元控制若干所述全向轮进行运动，使所述导航机器人从所述目标范围运动到所述目标位置。


2.如权利要求1所述的导航机器人，其特征在于，所述处理模块通过预先得到的控制模型，以得到所述运动控制信号；其中，所述控制模型包括网络层、应用层、控制层和驱动层；
所述网络层，用于获取外部输入的控制指令；
所述应用层，用于根据所述控制指令，进行相应的任务解析和任务调度；
所述控制层，用于根据所述激光信息，计算从当前坐标运动到所述目标范围的运动策略；或根据所述预设标记的图像，计算从当前位置运动到所述目标位置的运动策略；
所述驱动层，用于根据所述控制层得到的运动策略，输出相应的运动控制信号。


3.如权利要求2所述的导航机器人，其特征在于，所述根据所述激光信息，计算从当前坐标运动到所述目标范围的运动策略，包括步骤：
根据所述环境图像信息，确定当前坐标；
计算从所述当前坐标运动到所述目标范围的运动路径；其中，所述运动路径包括有限个离散的坐标节点；
根据所述运动路径，计算从所述当前坐标运动到下一所述坐标节点所需达到的运动状态，以得到所述运动策略。


4.如权利要求3所述的导航机器人，其特征在于，所述采集模块还包括速度检测单元；所述速度检测单元包括与若干所述全向轮相应设置的若干编码器，用于采集若干所述全向轮的速度信息并发送给所述运动控制单元，以使所述运动控制单元生成相应的运动信息；其中，所述运动信息包括当前速度、最大速度和最大加速度；
所述根据所述运动路径，计算从所述当前位置运动到下一所述坐标节点所需达到的运动状态，以得到所述运动策略，具体为：
根据所述运动路径，结合所述运动信息，计算从所述当前坐标运动到下一所述坐标节点的过程中，每一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑子乐，王荣康，聂芹，蒋鸿宇，高伟，
申请(专利权)人：新科实业有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81