[发明专利]基于三轴地磁传感器的循迹机器人的自动导航系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于三轴地磁传感器的循迹机器人的自动导航系统及方法，系统包括导向磁条、地磁信息采集模块以及控制器模块；导向磁条设置在机器人所需行进的路径上，地磁信息采集模块以及控制器模块安装在机器人上，地磁信息采集模块安装在机器人底部前端；地磁信息采集模块与控制器模块电相联，控在控制器模块中导入事先训练好的神经网络模型，当机器人开始运作时，地磁信息采集模块采集到当时的三轴地磁强度信息，传入控制器模块。控制器模块先利用训练好的神经网络模型计算出当前位置与磁条路径的横向偏差距离，再根据偏差距离驱动机器人的舵机,调节转向，最终使机器人回归磁条路径中央行驶。

技术领域

本发明涉及运输及仓储智能设备技术领域，特别涉及一种基于三轴地磁传感器的循迹机器人的自动导航系统及方法。

背景技术

随着计算机科学的发展和工厂自动化水平的提高，运输及仓储堆放中将大量引入无人驾驶的自动导航机器人，机器人能自动遵循预定的轨迹将货物运送到指定位置。循迹机器人的使用不仅可以提高劳动生产率，还能够改善生产环境，因此研究与开发机器人自动导航方法具有重要意义。目前的循迹机器人主要包括光电式、摄像头式、电磁式和磁条式等。

光电式和摄像头式机器人前瞻性距离有限，对光线和外界环境的要求非常高。电磁式需要开凿机器人行驶的道路，安装起来较为困难，并且路径一旦确定难以改变和扩展，灵活性差。

以磁条式导航的流转设备在现代自动化程度较高的生产线上应用极为普遍，AGV(Automated Guided Vehicle,自动导引车辆)最为多见。其优点是灵活性好，不易受光线声音变化等影响，地面路径铺设简单易行，成本相对较低，且二次变更路径较为容易。

然而，传统AGV中的磁导航传感器多基于霍尔效应的原理(甚至采用开关型霍尔传感器)，只能获取磁场的标量；而且传感器的安装方向和高度要求严格，必须使磁场垂直穿过传感器、传感器与磁条的安装距离需要控制在一定范围内(一般15-50mm)。对于采用开关型霍尔传感器的情况，很难准确确定临界值。为了提高检测精度和准确度，也有文献研究了用多个霍尔磁传感器构成的阵列，该方法安装复杂，元件多，一致性很难控制，成本也比较高。

发明内容

为了解决上述传统磁导航传感器的不足，本发明公开了一种基于三轴地磁传感器的循迹机器人的自动导航系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于三轴地磁传感器的循迹机器人的自动导航系统，系统包括导向磁条、地磁信息采集模块以及控制器模块；

导向磁条设置在机器人所需行进的路径上，地磁信息采集模块以及控制器模块安装在机器人上，地磁信息采集模块安装在机器人底部前端；

地磁信息采集模块与控制器模块电相联，控制器模块接收地磁信息采集模块采集到的地磁强度信息,并计算横向偏差距离、判断机器人当前位置是否在路径中央以及运行趋势，驱动机器人的舵机调节转向，最终使机器人回归导向磁条所在路径的中央行驶。

上述导向磁条为一种橡胶软体磁条，是由粘结铁氧体料粉与合成橡胶或树脂混合压制后再充磁制成的。背面粘有双面胶，能够粘贴在地面上。

上述地磁信息采集模块包括三轴地磁传感器，比如，传感器的型号为HMC5883L、MAC3110等等。

上述控制器模块包括单片机、电源和外围电路等硬件电路及其控制程序，电源和外围电路等硬件电路及其控制程序都是现有技术中比较成熟的产品，在此不展开叙述。单片机的型号譬如为stm32f、Atmega8等。

一种基于地磁传感器的机器人的循迹机器人的自动导航方法，利用上述的系统，包括如下步骤：

(1)、构建神经网络模型