[发明专利]一种移动机器人室内自动定位及智能避障系统及方法

说明书

本发明提供一种移动机器人室内自动定位及智能避障系统，包括实时位置计算部件、辅助修正定位部件和智能避障部件，辅助修正定位部件包括激光雷达定位结构、视觉定位结构以及磁条定位结构，激光雷达定位结构包括激光器，视觉定位结构包括用于扫描环境中张贴的图片的摄像头，磁条定位结构包括用于识别运行环境中的磁条的射频阅读器，三者均用于计算出机器人当前所在位置以及修正当前机器人在地图上的位置坐标；智能避障部件包括激光器、深度摄像头、超声波传感器、红外传感器和碰撞传感器。本发明所述系统和方法投入成本低，实施简单，且在简单的环境布置后即可使用；本发明的定位不会产生累计误差，精度非常高，且可以实现多样化的立体智能避障。

技术领域

本发明属于机器人导航定位领域，具体涉及一种移动机器人室内自动定位及智能避障系统及方法。

背景技术

机器人定位导航技术已经发展许久，但主要是基于室外GPS定位方式实现的，机器人一旦进入室内环境，尤其是信号不好的环境，导航定位就变得极其困难。

现阶段常用的机器人室内定位方案如下：第一种是无线信号定位，包括蓝牙和UWB等方式。具体来说，这是一种短距离低功耗的无线传输技术，包括在室内安装多个无线信号接入点，机器人设备通过向多个接入点发送信号的时间差而计算出当前位置。该方案成本较高，且仅在小范围内定位准确性高，若机器人运动范围稍大一些，则需要布署大量的接入点；此外，当地形复杂有噪声信号时，其定位效果将变得很差。第二种是红外线定位。具体来说，包括在室内安装多个红外接收器，设置机器人在移动过程中不断发射红外线信号来实现定位。该方法精度高，并且抗干扰能力强，但是由于光线无法穿过障碍物，因而该方式在非空旷环境无法使用。

专利申请CN201710061721.7提供一种非可见激光定标室内定位导航方法及系统，通过至少一个激光定标器向屋顶或墙壁发射参考图形，激光定标器发射非可见激光；地面上待定位装置上的摄像头将参考图形生成成像图形；根据定位点成像的位置及距离反推摄像头中心相对于参考图形中定位点p1、p2的仰角及旋转角，计算出每个定位点相对于摄像头中心的俯角和旋转角；根据每个定位点相对于摄像头中心的俯角和旋转角，计算出摄像头中心的三维坐标，进而对待定位装置进行定位或导航。该发明精度高，成本低，抗干扰能力强且便于维护。但该发明至少具备如下缺陷：1、该导航系统的定位精度高，但是覆盖范围小。因一个激光定标器的覆盖范围一般为一个直径4米的圆形区域，因而对于面积稍大的场地，便需要安装大量的激光定标器，因此该导航系统成本高。2、该发明中的激光定标器需要供电与安装，当激光定标器数量较多时，其安装与维护将变得非常困难，并且影响环境美观。3、该导航系统中的定位方式单一，易受环境影响而导致定位功能失效。具体地，该方案中依赖摄像头识别图标定位，而当有灯光直射摄像头时，会使该定位功能失效。

专利申请CN201910557172.1公开了一种机器人的室内定位导航的方法，包括机器人本体、左侧驱动轮、右侧驱动轮、固定式单点激光测距模块、激光测距线、障碍物、机器人圆心、单目摄像头、陀螺仪模块和MCU控制模块，所述机器人本体的底部且位于机器人圆心的两端安装有相互对称分布的左侧驱动轮和右侧驱动轮。采用一个固定的固定式单点激光测距模块，可安装在机器人水平方向的前后左右任何部位，通过机器人的旋转，达到360°扫描障碍物，建立地图的目的，效果等同于360°的旋转激光测雷达，并结合单目摄像头，实现室内建图，定位功能。该方案但更易于安装，因为没有旋转机构，不需要电机控制固定式单点激光测距模块旋转，因此固定式单点激光测距模块的使用寿命更长，成本更低。但该发明至少具备如下缺陷：1、其属于常规的建图导航方案（SLAM），因而其定位精度高度依赖于传感器的精度。2、该方案中，主要的定位校准依靠激光雷达，而激光雷达受场地地形影响比较大，当环境比较空旷时，特别容易产生定位误差。3、当其室内定位导航系统有累计误差产生且误差累计到一定程度时，因激光雷达无法再修正位置，因而机器人的定位信息将出错并且无法修正。

因此，上述发明中公开的这些室内定位导航技术都并不适应于在商场和医院等较为复杂的运行环境中运行的移动售货机器人。