[发明专利]巡检机器人室内外自主导航系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种巡检机器人室内外自主导航系统。

背景技术

巡检机器人是一种广泛应用于自动化仓库、港口、物流基地等场所的重要设备。通过在可移动车体上配置CCD摄像机、条形码阅读器、激光传感器等多种传感器，可以在车体移动的同时对周围环境进行感知，实现货物和设备的巡检。目前，巡检机器人已逐渐成为物流、仓储、电力等行业重要的自动化设备，起着越来越重要的作用。

目前，典型的巡检机器人普遍采用巡线方式进行区域遍历，完成巡检任务。该方式需在任务区域预先埋设电缆线或绘制路线，机器人才能够沿着预先设置的路径行进，完成给定任务。该方式的不足之处在于，一旦机器人执行任务的环境发生了改变，就需要对路径进行重新布置，极大的增加了使用者的工作强度，造成自动化巡检系统对环境依赖性强、灵活性差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种巡检机器人室内外自主导航系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

一种巡检机器人室内外自主导航系统,包括行走控制单元，行走决策单元，功能任务单元，所述行走控制单元包括用于计算里程的光电编码盘和驱动巡检机器人行进的直流有刷电机，还包括直流电机驱动器；所述行走决策单元包括用于感知周围环境的位置传感器、GPS接收装置、激光传感器、射频传感器，所述各传感器和GPS接收装置均与行走控制工控机连接，所述行走控制工控机与所述电机驱动器通过串口连接；所述功能任务单元包括条形码阅读器和各摄像头，还包括人际交互计算机，所述条形码阅读器和各红外摄像头均与所述人机交互计算机连接，所述人际交互计算机与行走决策单元的行走控制工控机通过网口映射连接。

所述自主导航系统以四轮小车作为各硬件的载体。

本发明的有益效果在于：

成本低，容易实现，维护简单，环境适应性强。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1。

一种巡检机器人室内外自主导航系统,包括行走控制单元，行走决策单元，功能任务单元，所述行走控制单元包括用于计算里程的光电编码盘11和驱动巡检机器人行进的直流有刷电机12，还包括直流电机驱动器1；

所述行走决策单元包括用于感知周围环境的位置传感器21、GPS接收装置22、激光传感器23、射频传感器24，所述各传感器和GPS接收装置均与行走控制工控机2连接，所述行走控制工控机2与所述电机驱动器1通过串口连接；

所述功能任务单元包括条形码阅读器31和各摄像头，主要为CCD摄像头32和红外摄像头33，还包括人际交互计算机3，所述条形码阅读器31、 CCD摄像头32和红外摄像头33均与所述人机交互计算机3连接，所述人际交互计算机3与行走决策单元的行走控制工控机2通过网口映射连接。

直流电机驱动器1采用若比特直流电机驱动器，可以将光电编码盘11读数采集回来，并通过RS232串口发送给行走控制工控机2。采用嵌入式工控机做行走控制计算机，并通过位置传感器21、GPS接收装置22、激光传感器23、射频传感器24的数据采集周围环境信息进行定位导航，行走控制工控机2通过串口向直流电机驱动器1发出行走指令，在行走过程中，条形码阅读器31、CCD摄像头32、红外摄像头33随时进行巡检信息的采集，将采集到的信息通过网络发送给工作人员。

室内定位：采用被动式坐标定位技术，位置传感器21选用StarGazer位置传感器，利用红外反光技术可以实现室内全天候的定位。该技术具有成本低，容易实现，维护简单，环境适应性强等特点。                

室外定位：由于室外环境大多属于公共场所，并远比室内环境复杂，因此室内定位算法无法照搬到室外环境。针对室外环境定位的特殊性，目前通用的方法是采用商业GPS定位，GPS接收装置22可以实时获取自身所在的位置和航向角信息。考虑到GPS接收装置22可能会由于高建筑的遮挡存在信号不稳定情况，当短时间内无法得到GPS信号时，采用惯导系统进行导航，当接收到GPS信号后，系统再由惯导导航切换到GPS导航。

由于GPS的定位精度往往不高，通常达到米级误差。为了实现机器人从室外到室内的完全自动导航，还需要室内外导航过程进行过渡，也即需要室内外之间的定位衔接。结合室内编码标签辅助定位的思想，采用射频传感器24辅助定位可提高室外定位精度，即并实现室内外衔接。