[发明专利]一种基于Jetson Nano的室内机器人自主建图导航系统及方法

权利要求书

1.一种基于Jetson Nano的室内机器人自主建图导航系统，其特征在于，包括机器人本体和控制机构，所述控制机构安装在机器人本体内部；

所述控制机构包括控制模块、雷达模块、无线通信模块、显示模块和电源模块；

所述控制模块包括底层控制开发板、上层处理器、双路直流减速电机驱动、惯性传感器和高精度霍尔编码器；

所述雷达模块包括高精度激光雷达传感器；

所述显示模块包括显示屏和可见光摄像头；

所述无线通信模块包括无线网卡；

所述电源模块包括锂电池和电源转接线；

所述控制模块分别与雷达模块、无线通信模块、显示模块和电源模块相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于Jetson Nano的室内机器人自主建图导航系统，其特征在于，所述底层控制开发板采用STM32F103VET6，用于将底层车轮运动控制和速度信息反馈，所述上层处理器采用安装有Ubuntu Linux系统和机器人操作系统(ROS)的JetsonNano，进行发布命令和多源传感器信息处理，所述双路直流减速电机驱动对机器人本体提供运动使能，所述惯性传感器用于检测和测量机器人本体加速度、旋转和多自由度运动，所述高精度霍尔编码器用于反映电机角位移或直线位移，通过检测机器人本体运动过程中的霍尔电压所产生脉冲信号，根据所产生的脉冲数目检测转速。

3.根据权利要求1所述的一种基于Jetson Nano的室内机器人自主建图导航系统，其特征在于，所述雷达模块采用思岚A1的激光雷达传感器用于建图和避障，设置在机器人本体上，用于360°旋转地扫描周围环境，扫描的最远距离是8m，建立的环境地图为二维平面地图；

所述无线通信模块包括基于Ubuntu系统的无线网卡，设置于上层处理器Jetson Nano上，外置300M无线速率天线，用于与所述控制机构中的上层处理器Jetson Nano和远程控制机构的连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于Jetson Nano的室内机器人自主建图导航系统，其特征在于，所述远程控制机构设置有图形用户界面，通过无线网卡连接所述机器人本体和控制机构，用于远程发送机器人的移动、建图及导航指令；

所述显示模块包括显示屏；所述显示屏用以屏幕的显示功能，用于显示可视化的机器人操作系统；

所述电源模块包括机器人本身供电及控制模块和显示模块，通过安装在机器人本体机身部分的12V锂电池和12V转5V的电源转接线。

5.基于权利要求1-4任一项所述的一种基于Jetson Nano的室内机器人自主建图导航系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；

S1、启动电源模块、雷达模块，通过雷达模块扫描周围环境；

S2、启动控制机构中的无线通信模块，此时Jetson Nano发布一个无线热点，远程端虚拟机连接此局域网，通过连接同一局域网络，将远程控制机构和机器人本体和控制机构进行通信连接；

S3、通过远程控制机构在终端发布运动指令控制机器人本体移动和实现；

S4、机器人系统运用RRT自主探索算法控制本体遍历整个局域环境，gmapping算法构建环境二维栅格地图并在远程控制机构中保存构建好的地图；

S5、基于构建好的地图，运用定位导航和避障算法进行移动机器人的导航。

6.根据权利要求5所述的一种基于Jetson Nano的室内机器人自主建图导航系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括子步骤：

S11、将雷达模块中高精度激光雷达传感器的USB接口和控制模块中的底层控制开发板中的USB端口连接；

S12、打开电源模块中电源开关给机器人本体和控制机构供电，同时，机器人控制系统通过USB接口给所述激光雷达传感器供电；

S13、雷达模块中激光雷达传感器以360°旋转，并以一定的扫描频率进行扫描周围环境。