[发明专利]一种基于树莓派的博物馆导览机器人及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于树莓派的博物馆导览机器人及其使用方法，基于树莓派的博物馆导览机器人包括主控机器人底座、视觉传感器、音响、树莓派、LCD和人形外壳；基于树莓派的博物馆导览机器人的使用方法包括：启动系统；初始化；控制机器人行走并建立博物馆室内环境地图；在3D可视化工具RVIZ中加载建立的二维地图，在LCD中设置多个目的地；结合全局路径规划和局部路径规划进行导航，完成导航引导任务；到达目的地后树莓派通过音响播放相关的音频，完成对参观者的讲解任务。本发明实现了机器人的自主导航，加强人机交互功能，提高应对突发事件的能力，在导航过程中实现引导功能。

技术领域

本发明涉及一种基于树莓派的博物馆导览机器人及其使用方法，属于机器人技术领域。

背景技术

近年来，随着科学技术的不断发展，尤其是机器人技术迅速发展，机器人已经应用到越来越多的领域，极大的方便了人们的生活。当今社会，人们需要服务机器人能够提供更加优质的服务并且解放劳动力。根据目前市场数据显示，在众多机器人中，大部分是工业机器人，或者是一些没有解决突发事件的能力，缺乏人机交互的服务机器人，他们大多只能按照预先设定的命令完成任务。针对传统服务机器人的这些不足之处，研发出一款具有丰富的人机交互能力与自主导航能力的服务机器人成为社会发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提出一种基于树莓派的博物馆导览机器人及其使用方法，实现机器人自动引导参观者的目标，加强人机交互功能，提高应对突发事件的能力，在导航过程中实现自主导航、自主避障等功能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种基于树莓派的博物馆导览机器人，包括视觉传感器、音响、LCD、人形外壳、树莓派和移动机器人底座，视觉传感器和主控机器人底座中通过USB串口与树莓派进行通信，视觉传感器和树莓派由机器人底座的电池变压后供电，音响与树莓派通过音频线连接，LCD的HDMI接口与树莓派的HDMI接口连接，LCD的Touch接口与树莓派的USB接口连接，视觉传感器置于机器人眼部。

优选地，所述主控机器人底座采用TurtleBot2机器人平台，其底面安装两个驱动轮、一个从动轮，驱动轮中利用弹簧实现悬挂功能，导航过程中稳定性好。

优选地，所述视觉传感器采用Kinect v2，并且嵌入机器人头部。

优选地，所述树莓派装有Ubuntu操作系统和ROS操作系统。

优选地，所述LCD采用微雪7inch Capacitive Touch LCD (D)。

本发明还提出一种基于权利要求1所述的一种基于树莓派的博物馆导览机器人及其使用方法，包括如下步骤：

1)初始化：启动树莓派和机器人底座，打开视觉传感器，设置自动加载初始化命令。

2)获取信息：控制其移动，视觉传感器获取室内地图，保存地图到树莓派；

3) 在LCD上的3D可视化工具RVIZ中加载建立的二维地图，显示在LCD中，确定初始状态后，在LCD中设置目的地；

4)树莓派运用ROS的navigation功能包，完成在全局范围内的路径规划，规划出一条从出发点到目标点的无障碍路线；

5)当机器人没有遇到步骤3)中地图上未显示的动态障碍物时，则按照步骤4)规划出的路线行走，到达目标位置，完成导航，任务结束，转入步骤8)，若机器人遇到步骤3)中地图上未显示的动态障碍物时，则转入步骤6)；

6)树莓派运用ROS的base_local_planner包实现局部路径规划，实时规划出一条从出发点到目标点的无障碍轨迹，按新轨迹行走，到达目标位置，完成导航，任务结束，转入步骤7)；如果到达目的地之前再次遇到地图上未显示的动态障碍物，重复步骤6)；