[发明专利]基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人及其控制方法

权利要求书

1.基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人，其特征在于，包括构成机器人主体的双层底盘(1)以及安装在双层底盘两侧两端用于机器人行走的驱动机构；所述驱动机构的输出端设有麦克纳姆轮(2)；

所述双层底盘(1)分为上层和下层，下层的底部设有用于给机器人供电的锂电池(3)，上层和下层之间设有用于控制机器人的底层系统主板(4)；上层底盘顶端安装有用于检测气体浓度的气体浓度检测装置(5)，用于构建环境地图的激光雷达传感器(6)，用于视觉避障的深度摄像头(7)以及用于处理数据和算法的中央处理器(8)。

2.根据权利要求1所述的基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人，其特征在于，所述麦克纳姆轮(2)包括轮毂(9)和辊子(10)，所述轮毂通过轮毂轴与驱动机构的输出端连接，所述轮毂上设有棍子，所述轮毂轴与辊子转轴呈45°角。

3.根据权利要求1所述的基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人，其特征在于，所述麦克纳姆轮(2)为两个左旋轮何两个右旋轮；

左旋轮和右旋轮呈手性对称，安装方式为O-长方形，四个轮子的着地点形成一个矩形。

4.根据权利要求1所述的基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人，其特征在于，所述底层系统主板(4)包括，设有两个电压为5V的USB电源接口，用于给激光雷达传感器(6)供电，设有一个用于与中央处理器(8)数据通讯的Micro_USB接口、一个电池电源输入接口和一个给中央处理器(8)供电的19V电源输出接口以及集成多个气体浓度检测装置接口、IMU传感器接口、里程计接口、驱动机构接口。

5.根据权利要求1所述的基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人，其特征在于，所述底层系统主板(4)还设有微控制器，微控制器用于获取IMU传感器、里程计等设备数据，均通过Micro_USB接口发送给中央处理器(8)，并且接收中央处理器(8)发送的机器人底盘的运动指令。

6.根据权利要求1所述的基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人，其特征在于，所述气体浓度检测装置(5)通过伸缩杆(11)安装在双层底盘(1)的上层。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括步骤：

通过激光雷达和深度摄像头获取真实距离；

将真实距离传送至中央处理器，获取底盘运动指令；

运动指令通过微控制器将指令分解成四个驱动机构的转速；

通过PID算法控制四个驱动机构达到指令期望转速，实现对机器人的控制。

8.根据权利要求7所述的基于室内导航定位的气体浓度巡检机器人，其特征在于，激光雷达和深度摄像头获取真实距离方法包括：

计算激光雷达距离被测物体的距离为

其中：L_R表示雷达到被测物体的距离；c表示激光光速；t表示激光从发射到接收中间时间间隔；

深度摄像头距离被测物体的深度为：

令(x_L-x_R)＝d，得

其中：L_C表示相机到被测物体的深度；T表示左右相机的光心之间的距离；f表示左右相机的焦距；x_L、x_R表示被测物体在左右相机拍摄的图像中的成像位置；

利用激光雷达的距离信息L_R和相机的L_C进行结合获取真是距离，表达式如下：

L＝min{L_R，L_C}

其中，L为真实的距离信息。