[实用新型]一种全景摄像头的移动机器人传感器实验平台

说明书

技术领域

该实用新型涉及一种全景摄像头的移动机器人传感器实验平台，属于电子技术、传感技术和计算机技术等领域。 

背景技术

近年来，在许多研究项目中出现了各类移动机器人实验平台和各类移动传感器实验平台。然而这些平台无法全部满足自主性、可重构性、鲁棒性、可扩展性、可移植性和兼容性这些准则的要求。一些平台是基于小型化且资源受到严格限制的简易移动机器人搭建起来的。它们缺少足够的计算能力和传感能力进行准确的导航或者实现期望的图像处理和协作算法；一些机器人平台是由硬件拼凑而来。由于它们专用的硬件设计，使得它们很难较快地被移植；一些平台基于全套的商用机器人，它们缺乏可重构性并且在构建大规模移动传感器网络时价格昂贵。 

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提出一种模块化的低成本、可移植性强和结构简单的移动机器人传感器实验平台。该移动机器人传感器实验平台包括硬件架构和软件系统。 

一种全景摄像头的移动机器人传感器实验平台硬件部分主要包括Mobotix Q24 360⁰ 全景摄像头(1)、上层有机玻璃挡板(2)、右支撑架(3)、中层挡板(4)、下层挡板(5)、移动机器车iRobot Create (6)、右车轮(7)、Fitpc2供电电源(8)、左车轮(9)、冷却风扇(10)、微型计算机Fitpc2 (11)、左支撑架(12)和Hokuyo LRF URG-04LX激光测距仪(13)。移动机器车iRobot Create (6)设有左右两根支撑架(12)(3)，它们将上层玻璃挡板(2)、中层玻璃挡板(4)和下层玻璃挡板(5)垂直连接并固定在移动机器车iRobot Create (6)上。全景摄像头Mobotix Q24 360⁰ 全景摄像头(1)固定在上层有机玻璃挡板(2)上，它能提供不同视图，包括一张全景图，因此它能覆盖移动平台周围的环境。摄像头能提供最高3百万像素，另外彩色图像的分辨率可以从160×120增加到2048×1536。它使用一种基于以太网的界面，摄像头的特征(包括分辨率、帧速率等)可以通过发送一个网络请求调整。另外，摄像头本身就是一个网络服务器，因此活动目标影像流可以通过设置一个连接插口来获得；固定在中层有机玻璃挡板(4)上的是Hokuyo LRF URG-04LX激光测距仪(13)，它的测量范围在20mm到4094mm之间，扫描范围240⁰,扫描速率100 ms/scan，距离精确度±3%，角分辨率为0.36⁰；固定在中层有机玻璃挡板(4)和下层玻璃挡板(5)之间的是微型计算机Fitpc2 (11)，它是一台轻巧的微处理计算机。由于微型计算机Fitpc2 (11)内部没有散热风扇，无法散热。因此为其配备一台冷却风扇(10)，使其能长时间工作。冷却风扇(10)固定在移动机器车iRobot Create (6)上；移动机器车iRobot Create (6) 是一个商业化的移动平台。通过它的串口可以读到传感器数据，并且可以使用iRobot Roomba 开放接口协议发送对马达的控制命令。 

一种全景摄像头的移动机器人传感器实验平台软件部分由机器人操作系统(Robot Operating System, ROS)构成。这是一种开源的元操作系统，它提供的服务类似于真实操作系统，包括硬件抽象、低端设备控制、常用函数实现、进程之间的信息传输以及软件包管理。 

ROS有两个基本的部分，一部分是ROS的核心部分，它的作用相当于一个“操作系统”。这部分的基本功能是可以跟一台带有无线通信功能并运行ROS操作系统的电脑进行无线通信，并能远程遥控移动机器人运动。另一个部分的程序包是为整个ROS社区服务。ROS社区指的是所有使用ROS操作系统的个人、研究团体和科研院所都可以将开源的代码共享到ROS社区中。并且这些代码可以很容易的下载并移植到其他移动机器人平台或传感器平台上。利用这些代码就能在这个平台上实现目标检测、目标追踪、目标识别、定位、建图以及自动导航等功能。 

ROS的网络结构包括外部计算机网络(45)、无线通信(46)和移动机器人车载计算机网络(47)。外部计算机网络(45)内的计算机通过以太网连接。外部计算机网络(45)和移动机器人车载计算机网络(47)之间通过无线局域网连接。移动机器人车载计算机网络(47)中的每台计算机都处理计算量很大的不同任务，如机器视觉、语音识别、目标检测等。