[发明专利]一种移动机器人自动避障导航系统及其导航方法

说明书

本发明公开了一种移动机器人自动避障导航系统及其导航方法，系统包括：雷达探测模块，用于采集移动机器人周围环境的三维点云地图数据；姿态采集模块，用于采集移动机器人的角速度和线速度；主控模块，雷达探测模块的输出端和姿态采集模块的输出端均与主控模块的输入端连接；上位工控机，与主控模块通信连接，用于确定最优轨迹，并下发相应的控制指令至主控模块；电机驱动模块，其输入端与主控模块的输出端连接，用于根据控制指令驱动移动机器人进行自动避障。本发明可以对机器人的移动轨迹进行预测，进而可以从预测得到的移动轨迹中选取最优移动轨迹，有效提高了移动机器人自动避障导航的准确度和效率。本发明可广泛应用于机器人控制技术领域。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种移动机器人自动避障导航系统及其导航方法。

背景技术

随着人工智能技术的不断发展，机器人技术及其应用已从局部的工业场所应用延伸至人们的日常生活之中，并且从机器人技术的发展趋势中可以看出机器人的应用显得越来越智能化，将来能够更好地为人类社会发展提供服务。移动机器人的自动避障技术是机器人技术及应用的研究重点内容之一，目的是实现在有障碍物的环境下，机器人能够自主避开障碍物并规划最佳运动路径运行至目标点，主要涉及机器人自身定位、路径规划以及移动控制等。

现有技术中，大多采用传感器实时探测机器人周围的障碍物，当机器人前进过程中探测到障碍物时，控制机器人进行转向绕开障碍物，然而这种方法不能从整体路径规划上选择最优导航轨迹，导航效率并不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种准确、高效的移动机器人自动避障导航系统及其导航方法。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种移动机器人自动避障导航系统，包括：

雷达探测模块，所述雷达探测模块用于采集移动机器人周围环境的三维点云地图数据；

姿态采集模块，所述姿态采集模块用于采集移动机器人的角速度和线速度；

主控模块，所述雷达探测模块的输出端和所述姿态采集模块的输出端均与所述主控模块的输入端连接，所述主控模块用于对所述三维点云地图数据进行处理得到三维地图信息，以及根据所述角速度和所述线速度预测得到移动机器人在下一时段内的移动轨迹；

上位工控机，所述上位工控机与所述主控模块通信连接，所述上位工控机用于根据所述三维地图信息和所述移动轨迹确定最优轨迹，并下发相应的控制指令至所述主控模块；

电机驱动模块，所述电机驱动模块的输入端与所述主控模块的输出端连接，所述电机驱动模块用于根据所述控制指令驱动移动机器人进行自动避障。

进一步，所述雷达探测模块为激光雷达，所述激光雷达用于通过三角测距法对移动机器人预设范围内的环境进行激光测距扫描，得到所述三维点云地图数据。

进一步，所述姿态采集模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，所述三轴陀螺仪的输出端和所述三轴加速度计的输出端均与所述主控模块的输入端连接，所述三轴陀螺仪用于采集移动机器人的角速度，所述三轴加速度计用于采集移动机器人的线速度。

进一步，所述主控模块为STM32F103RCT6控制芯片。

进一步，所述上位工控机为树莓派，所述树莓派搭载有ROS机器人操作系统。

进一步，所述电机驱动模块包括差速电机和万向轮，所述差速电机的输入端与所述主控模块的输出端连接，所述差速电机用于对所述万向轮进行控制。

进一步，所述移动机器人自动避障导航系统还包括RS-485通信模块，所述主控模块和所述上位工控机通过所述RS-485通信模块连接。

本发明所采用的第二技术方案是：