機器人自動導航系統技術方案

本發明專利技術提供一種機器人自動導航系統，包括相互通信的遠程控制平臺及自主導航模塊，自主導航模塊設置在機器人內；其中自主導航模塊包括：地圖構建單元，地圖構建單元通過獲取激光雷達傳感器和里程計的數據來建立環境地圖；自定位單元，自定位單元利用激光等測距傳感器的傳感信息與環境地圖進行匹配，獲得機器人在環境中的實際位置信息；路徑規劃單元，路徑規劃單元接收經過自定位單元后的激光傳感器觀測數據，并更新地圖，同時根據當前機器人的位置及遠程控制平臺設定的目標位置進行路徑規劃；運動控制單元，運動控制單元根據路徑規劃單元規劃的路徑進行路徑跟蹤。本發明專利技術具有以下優點：可以更好地協調人機工作，更高效地完成復雜環境下的繁重工作。

【技術實現步驟摘要】
機器人自動導航系統
本專利技術涉及遙操作和監控
，尤其是一種移動機器人的機器人自動導航系統。
技術介紹
隨著移動機器人的迅速發展，對于實現移動機器人的自主導航和遠程控制顯得尤為必要。尤其是對于復雜環境下的繁重工作來說，僅僅依靠工作人員手動操控移動機器人，顯然不僅難度系數很大而且效率低下。如果構建遠程控制平臺和移動機器人之間的無線通信網絡，就可以在遠程端實時監控機器人的工作狀態，并且遠程遙操作機器人。如果實現移動機器人的自主導航，就可以解放工作人員的操控，只需要在遠程端設置導航目標位置，移動機器人便可以自主導航到目標點。如此不僅能協調人機工作完成復雜任務，而且可以簡化工作流程提高工作效率。在公開文獻“彭一準，原魁，周慶瑞，一種遙操作移動機器人的研究與實現，科學技術與工程，2005年8月第五卷第16期”中介紹了一種移動機器人的遙操作技術，在遠程端和移動機器人之間建立無線通訊網絡，遠程端下達控制指令遙操作移動機器人，同時實時顯示環境情況與機器人狀態信息。此公開文獻中存在一些不足，移動機器人的遙操作是通過工作人員下達控制指令實現的，并且移動機器人不能實現自主導航。而在本專利技術中，移動機器人可以建立環境地圖并在遠程控制平臺顯示，只需要在遠程控制平臺的環境地圖上設置初始位置和目標位置，移動機器人便可以自主導航到目標點，極大提高了工作效率。同時本專利技術對于移動機器人的遙操作與監控均是通過在環境地圖上修改、設置實現的，比較直觀便捷。總之，隨著移動機器人的發展，自主導航與遠程控制的功能對于移動機器人完成復雜工作有著極大的幫助。目前沒有發現同本專利技術類似技術的說明與報道，也尚未收集到國內外類似的資料。
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，本專利技術目的在于提供一種可以協調人機工作，更高效地完成復雜環境下的繁重工作的機器人自動導航系統。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種機器人自動導航系統，包括相互通信的遠程控制平臺及自主導航模塊，自主導航模塊設置在機器人內；其中自主導航模塊包括：地圖構建單元，地圖構建單元通過獲取激光雷達傳感器和里程計的數據來建立環境地圖；自定位單元，自定位單元利用激光等測距傳感器的傳感信息與環境地圖進行匹配，獲得機器人在環境中的實際位置信息；路徑規劃單元，路徑規劃單元接收經過自定位單元后的激光傳感器觀測數據，并更新地圖，同時根據當前機器人的位置及遠程控制平臺設定的目標位置進行路徑規劃；運動控制單元，運動控制單元根據路徑規劃單元規劃的路徑進行路徑跟蹤。優選地，運動控制單元包括控制器、電機和編碼器。優選地，遠程控制平臺包括：監控單元和，監控單元顯示機器人構建的環境地圖以及實時顯示機器人的信息；操作單元，遙操作單元設置機器人在環境中的起始位置和導航目標位置，對環境地圖進行修改。優選地，監控單元顯示機器人構建的環境地圖以及實時顯示機器人的位置信息、電池電量信息以及移動速度信息。優選地，操作單元對環境地圖進行的修改包括但不限于增刪障礙物。優選地，遠程控制平臺通過無線網絡與自主導航模塊相互通信。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：通過遠程控制平臺利用無線通信技術獲取移動機器人建立的環境地圖，遠程控制平臺可以修改并設置環境地圖以此實現對移動機器人的遙操作，移動機器人具有自定位和路徑規劃功能，可以自主導航到目標位置，同時遠程控制平臺還可以實時監測移動機器人的各種狀態信息以此實現對機器人的監控，如此可以更好地協調人機工作，更高效地完成復雜環境下的繁重工作。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征目的和優點將會變得更明顯。圖1為本專利技術機器人自動導航系統邏輯功能框圖；圖2為本專利技術機器人自動導航系統遠程控制平臺與機器人的交互框圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。如圖1所示，本專利技術機器人自動導航系統主要由安裝在自主導航移動機器人10內的自主導航模塊15、無線網絡20和遠程控制平臺30組成，其中自主導航模塊15主要由地圖構建單元11、自定位單元12、路徑規劃單元13以及運動控制單元14組成，主要用來接收遠程控制平臺30發送來的命令指示、完成自主導航功能以及發送狀態信息到遠程控制平臺30中。無線網絡20來實現自主導航移動機器人10和遠程控制平臺30之間的信息傳輸。遠程控制平臺30主要由監控單元31和遙操作單元32組成，實現對自主導航移動機器人10的遙操作和監控。地圖構建單元11是自主導航移動機器人10通過獲取激光雷達傳感器和里程計的數據來建立環境地圖，自定位單元12利用激光等測距傳感器的傳感信息與環境地圖進行匹配，獲得自主導航移動機器人10在環境中的實際位置信息。路徑規劃單元13接收經過自定位單元后的激光傳感器觀測數據，并更新地圖，同時根據當前自主導航移動機器人10位置及遠程控制平臺30設定的目標位置進行路徑規劃。運動控制單元14包括控制器、電機和編碼器，根據路徑規劃單元13規劃的路徑進行路徑跟蹤。無線網絡20通過布置無線熱點，從而覆蓋無線網絡。使自主導航移動機器人10和遠程控制平臺30之間進行數據通信。監控單元31可以顯示自主導航移動機器人10構建的環境地圖以及實時顯示自主導航移動機器人10的位置信息、電池電量以及移動速度等狀態信息。遙操作單元32可以設置自主導航移動機器人10在環境中的起始位置和導航目標位置，還可以對環境地圖進行修改，增刪障礙物。如圖2所示，對于未知環境中，自主導航移動機器人10會根據地圖構建單元11建立環境地圖，將該環境地圖通過無線網絡20發送到遠程控制平臺30進行顯示，對于已知環境，自主導航移動機器人10不進行地圖構建，遠程控制平臺30使用之前保存下來的環境地圖。在遠程控制平臺30中可以進行環境地圖的修改，例如增減障礙物，當在環境中增加某一障礙物后，移動機器人不能在該區域行駛，此時路徑規劃單元13會重新進行路徑規劃，直到路徑中不含有障礙物區域。當在環境中刪減該障礙物后，移動機器人恢復增加障礙物前的路徑。之后在遠程控制平臺30中設置自主導航移動機器人10在環境中的起始位置與導航目標位置，如此自主導航移動機器人10便可以根據自身的自定位單元12和路徑規劃單元13，在初始位置和目標位置之間規劃一條最優路徑，根據自身的運動控制單元14自主導航到目標位置。在自主導航移動機器人10的運動過程中遠程控制平臺30可以遙操作進行速度的設定，還可以顯示自主導航移動機器人10的當前位置信息、電池電量以及移動速度等狀態信息。以上對本專利技術的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本專利技術并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本專利技術的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人自動導航系統，其特征在于，包括相互通信的遠程控制平臺及自主導航模塊，自主導航模塊設置在機器人內；其中自主導航模塊包括：地圖構建單元，地圖構建單元通過獲取激光雷達傳感器和里程計的數據來建立環境地圖；自定位單元，自定位單元利用激光等測距傳感器的傳感信息與環境地圖進行匹配，獲得機器人在環境中的實際位置信息；路徑規劃單元，路徑規劃單元接收經過自定位單元后的激光傳感器觀測數據，并更新地圖，同時根據當前機器人的位置及遠程控制平臺設定的目標位置進行路徑規劃；運動控制單元，運動控制單元根據路徑規劃單元規劃的路徑進行路徑跟蹤。

【技術特征摘要】
1.一種機器人自動導航系統，其特征在于，包括相互通信的遠程控制平臺及自主導航模塊，自主導航模塊設置在機器人內；其中自主導航模塊包括：地圖構建單元，地圖構建單元通過獲取激光雷達傳感器和里程計的數據來建立環境地圖；自定位單元，自定位單元利用激光等測距傳感器的傳感信息與環境地圖進行匹配，獲得機器人在環境中的實際位置信息；路徑規劃單元，路徑規劃單元接收經過自定位單元后的激光傳感器觀測數據，并更新地圖，同時根據當前機器人的位置及遠程控制平臺設定的目標位置進行路徑規劃；運動控制單元，運動控制單元根據路徑規劃單元規劃的路徑進行路徑跟蹤。2.根據權利要求1所述的機器人自動導航系統，其特征在于，運動控制單元包括控制...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐晗，
申請(專利權)人：上海悅合自動化技術有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31