[实用新型]一种鱼眼摄像头的移动机器人SLAM平台

说明书

技术领域

该实用新型涉及一种鱼眼摄像头的移动机器人SLAM平台，属于电子技术、传感技术和计算机技术等领域。 

背景技术

近年来，出现了各类用于移动机器人同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)研究的定位平台。虽然这些平台各具特色，但是它们无法满足可扩展性、可移植性和廉价性等的要求。一些平台是由资源有限的简易移动机器人搭建起来的。因此计算能力和传感器性能都较差，无法进行准确的同步定位与建图。这些平台包括MicaBot 、CotsBot 和Robomote 机器人；一些平台基于全套的商用机器人，它们有独特的软硬件结构，而且计算能力强，传感器性能好，但是可移植性差并且单个移动机器人价格昂贵。这类机器人的典型代表是Pioneer移动机器人家族。因此出于各方面的原因，智能移动机器人SLAM研究平台难以在一般的实验室普及。 

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提出一种成本相对较低、计算能力较强、传感器性能好和软硬件可移植的鱼眼摄像头的移动机器人SLAM平台。该移动机器人SLAM平台包括硬件架构和软件系统。 

一种鱼眼摄像头的移动机器人SLAM平台硬件部分主要包括Point Grey Flycapture 摄像头(1)、上层有机玻璃挡板(2)、右支撑架(3)、中层挡板(4)、下层挡板(5)、移动机器车iRobot Create (6)、右车轮(7)、Fitpc2供电电源(8)、左车轮(9)、冷却风扇(10)、微型计算机Fitpc2 (11)、左支撑架(12)和Hokuyo LRF URG-04LX激光测距仪(13)。移动机器车iRobot Create (6)设有左右两根支撑架(12)(3)，它们将上层玻璃挡板(2)、中层玻璃挡板(4)和下层玻璃挡板(5)垂直连接并固定在移动机器车iRobot Create (6)上。固定在上层有机玻璃挡板(2)上的是Point Grey Flycapture 摄像头(1)，它的型号是Firefly MV FMVU-03MTC，分辨率是640×480，帧/行频63fps。Hokuyo激光测距仪(13)固定在中层有机玻璃挡板(4)和上层有机玻璃挡板(2)之间，它的测量范围在20mm到4094mm之间，扫描范围240⁰,扫描速率100 ms/scan，距离精确度±3%，角分辨率为0.36⁰；固定在中层有机玻璃挡板(4)和下层玻璃挡板(5)之间的是一台微型计算机Fitpc2 (11)。这是一种轻巧的微型台式计算机，能运行Windows和Linux两种操作系统。由于微型计算机Fitpc2 (11)内部没有散热风扇，无法散热。因此为其配备一台冷却风扇(10)，使其能长时间工作。冷却风扇(10)固定在移动机器车iRobot Create (6)上；移动机器车iRobot Create (6) 是一个商业化的移动平台。通过它的串口可以读到传感器数据，并且可以使用iRobot Roomba 开放接口协议发送对马达的控制命令。 

一种鱼眼摄像头的移动机器人SLAM平台软件部分由机器人操作系统(Robot Operating System, ROS)构成。这是一种开源的元操作系统，它提供的服务包括硬件抽象、低端设备控制、常用函数实现、进程之间的信息传输以及软件包管理。 

ROS有两个基本的部分，一部分是ROS的核心部分，它的基本功能是可以跟一台带有无线通信功能(如Wi-Fi)并运行ROS操作系统的电脑进行无线通信，并能利用外部带有无线通信功能的计算机远程遥控移动机器人进行运动。另一个部分的程序包是整个ROS社区共享的开源代码。ROS社区指的是所有使用ROS操作系统的个人、研究团体和科研院所都可以将代码发布到网上的ROS社区中。并且这些代码可以很容易的下载并移植到其他使用ROS操作系统的移动机器人平台或传感器平台上。利用这些开源代码就能在这个平台上实现目标检测、目标追踪、目标识别、同步定位与建图以及自动导航等功能。 

ROS的网络结构包括外部计算机 (42)、无线通信(43)和移动机器人车载计算机 (27)。外部计算机 (42)和移动机器人车载计算机(27)之间通过无线局域网(43)连接。外部计算机(42)具有强大的计算能力，能处理各类计算量很大的任务，如机器视觉、目标检测、定位等。