[发明专利]一种激光影像定位导航装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光影像定位导航装置，尤其涉及一种适用于轮式机器人精确定位导航的定位导航装置。

背景技术

近年来，国内机器人技术有了迅速的发展，特别是轮式机器人，可靠性高，适应性强，在家庭服务、医院巡护和娱乐方面应用极其广泛。然而，定位导航技术对于移动机器人是至关重要的，它增强了机器人的自主性和智能性，对机器人技术的发展起着不可或缺的作用。

目前，针对轮式机器人的定位导航技术主要有视觉导航、里程计定位导航和基于标志物的定位导航等。其中，视觉导航对环境变化的抗干扰能力很差，而且定位精度很低，故此很少使用视觉定位导航；里程计是轮式机器人定位导航中常用的技术，它是对固定在轮子上的码盘进行脉冲计数，由于胎压、地面打滑等因素会导致里程计存在严重的积累误差，需要其他传感器技术对其修正，定位精度不是很理想；基于标志物的定位技术是在已知固定位置贴上人工标志物，通过相应传感器对标志物进行识别间接获得位置信息，如专利号为201110260388.5的中国专利，使用红外发射二极管制作点阵路标，并贴附于室内天花板上，广角红外摄像机固定在移动机器人身上，向上拍摄红外路标，通过机器人身上的计算机进行图像分析、实时计算出机器人的位姿。这种方法具有一定的局限性，其点阵路标属于有源标签，每一个标签都是一块电路板，并需要电源供电，成本高，安装、使用不方便，其次，其图像处理使用机载工控计算机，体积较大，成本较高，对不配置工控计算机的中小型机器人根本无法使用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供了一种激光影像定位导航装置，它适用于轮式机器人的室内外定位导航，具有提高定位的精度、稳定性和普适性的优点，并且该装置对实施环境无特殊要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种激光影像定位导航装置，它包括控制板，在控制板上设有DSP图像处理器，DSP图像处理器分别与CCD感光器件和主控制器连接，主控制器与串口输出端子连接，将解算的位置和航向信息通过串口输出端子输出；CCD感光器件的周向均匀分布有多个激光组件，各激光组件发出的激光束在地面汇聚成一个光斑，该光斑与CCD感光器件处于同一轴线上并保证CCD感光器件感光效果最好，DSP图像处理器对每帧光斑图像分析对比，分别计算出帧与帧之间在X和Y方向的像素偏移量，根据CCD感光器件的分辨率计算出定位装置的实际位移偏量。

所述激光组件为激光管，激光管焦距可调。

所述CCD感光器件的拍摄速度为2000帧/秒。

所述控制板的四角设有定位孔。

所述定位装置的实际位移偏量的计算为：

光斑图像帧与帧之间在X和Y方向的像素偏移量VPi_x和VPi_y，根据CCD感光器件的分辨率F计算出定位装置的实际位移偏量Vx和Vy：

Vx=2.54÷F×VPix---(cm)Vy=2.54÷F×VPiy---(cm).]]>

所述主控制器根据几何关系确定出轮式机器人的准确航向和位置：