[发明专利]移动机器人的自主路径规划与避障系统及其使用方法

权利要求书

1.一种移动机器人的自主路径规划与避障系统，其特征在于：包括移动机器人、PC机、GPS定位模块、激光雷达模块、电子罗盘模块和里程计模块；GPS定位模块、激光雷达模块、电子罗盘模块和里程计模块均安装在移动机器人上，GPS定位模块用于获取移动机器人所处的位置信息并传输至PC机内，电子罗盘模块用于获取移动机器人的相对方位并传输至PC机内；里程计模块获取移动机器人的移动距离并传输至PC机内；激光雷达模块用于对移动机器人前方实时扫描并将扫描信息传输至PC机内，PC机将接收到的信息进行融合处理并发送控制命令给移动机器人，移动机器人根据控制指令进行移动。

2.根据权利要求1所述的移动机器人的自主路径规划与避障系统，其特征在于：在移动机器人上还设置有GPS信号加强组件，GPS信号加强组件包括GPS天线(1)、竖杆(2)、旋转电机Ⅰ(3)、伸缩杆(4)和旋转电机Ⅱ(5)，旋转电机Ⅰ(3)安装在移动机器人上，且旋转电机Ⅰ(3)的输出轴上固定有转盘，在转盘上固定有旋转电机Ⅱ(5)，旋转电机Ⅱ(5)的输出轴与竖杆(2)连接，竖杆(2)的上部垂直插入连接套筒内，且在竖杆(2)顶部安装有齿轮；伸缩杆(4)水平插入连接套筒内，且在伸缩杆(4)上设置有齿条，齿条与齿轮相啮合；GPS天线(1)的一端固定在伸缩杆(4)上，GPS天线(1)的另一端固定在转盘上。

3.根据权利要求1或2所述的移动机器人的自主路径规划与避障系统的使用方法，其特征在于，步骤如下：S1，设定移动机器人的移动目标点位置信息；

S2，PC机从GPS定位模块处获取移动机器人的当前位置信息；

S3，PC机将当前位置与Slam地图存储器内的地图信息进行比对，判断所处区域是否存在Slam地图；若存在Slam地图则进行步骤S4；否则，进行步骤S10；

S4，PC机以目标点相对于当前位置的方向作为移动机器人的移动指引方向，并给定移动机器人相对于水平轴的移动夹角θ_a；移动夹角θ_a的计算公式为：

θa=(Ya-Yo)(Xa-Xo)π2;]]>

其中，Y_a为目标点的纵坐标值，Y_o为当前位置的纵坐标值，X_a为目标点的横坐标值，X_o为当前位置的横坐标值；

S5，PC机接收激光雷达模块的检测信息，判断移动机器人行进方向是否出现障碍物，若没有障碍物，则继续前进；若有障碍物，则进行步骤S6；

S6，PC机将Slam地图分割成等距的正方形，并以移动机器人当前位置和目标点的连线作为切线，将Slam地图分为两个独立区域，分别为左区和右区；

S7，设定移动机器人先行驶右区后行驶左区，并对每个正方形的阈值进行初始化；

S8，获取避障路线；

S9，重复步骤S5-步骤S8直至移动机器人到达目标点；

S10，通过ROSGMapping构建Slam地图；

S11，从构建的Slam地图中获取特征点；

S12，将Slam地图进行栅格化处理；

S13，根据步骤S12中的地图，对移动机器人从起点开始周围方格的移动消耗进行计算，计算公式为：F＝G+H；

其中，G为从当前起点到附近点的移动消耗，H为从附近点到终点的移动消耗；

S14，从步骤S13中选取移动消耗最小值，则移动消耗最小值对应的路径作为移动机器人的目标路径；

S15，移动机器人按照目标路径进行移动，当移动至第一个特征点时，PC机获取当前GPS信息并与特征点所对应的GPS信息进行比对；若误差小于预定误差，则移动机器人直接使用GPS信号为基准并按照目标路径进行巡航到达目标点；若误差大于预定误差，则进行下一步对目标路径进行修正；

S16，移动机器人以Slam地图为基准，并将Slam地图中存储的特征点的GPS信息代替GPS定位模块中的信息，以当前位置为新起点，并重复步骤S12-S15重新规划目标路径，直至到达目标点。