[发明专利]一种家用服务机器人的定位系统及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人领域，特别涉及一种家用服务机器人的定位系统及定位方法。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作。现在国际上对机器人的研究发展十分迅速，其中机器人定位系统作为众多机器人技术中非常重要关键技术，可以说一个优秀的定位系统是家庭服务机器人真正的“大脑”，它的运作情况将极大的影响机器人为人类服务的服务质量。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种家用服务机器人的定位系统，该定位系统结合几种定位方式进行智能定位，定位精度高，使用效果好。

实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明包括中央控制器，红外感应坐标定位模块、双目视觉定位模块、声纳辅助定位模块和红外探测器；所述红外感应坐标定位模块包括在一个区域内由至少三个红外发射器组成的红外发射器网络和安装在家用服务机器人的八个方向上的红外感应器；所述双目视觉定位模块包括第一摄像机、第二摄像机和特征识别模块；所述第一摄像机和第二摄像机在同一平面上，且光轴相互平行，朝向相同，相对位置固定不变；所述声纳辅助定位模块包括具有声纳发射器和声纳接收器的超声波传感器；所述红外探测器包括红外发射器和红外接收器；所述红外感应坐标定位模块、双目视觉定位模块、声纳辅助定位模块和红外探测器均与中央控制器连接。

上述超声波传感器安装在家用服务机器人的正面、背面以及两个侧面；所述红外探测器安装在家用服务器机器人的八个方向上。

本发明的第二个目的是提供一种家用服务机器人的定位方法，该定位方法将几种定位方法结合使用，使其定位方法更加智能化，使用效果更好。

实现本发明第二个目的的技术方案是：本发明包括以下步骤：

Ⅰ、依据CAD制作户型图，建立平面的二维基础坐标系，其户型图可以修改后再导入系统，不限制用户使用的户型图个数，并允许用户储存多个户型图，但是家用服务机器人在当前工作状态下只允许使用其中一个户型图；

Ⅱ、在家中每个区域内安装至少三个红外发射器，每个红外发射器都有一个明确的唯一识别ID，其标识通过编程的方法经由红外发射器的红外信号发射出去；

Ⅲ、启动家用服务机器人，加载户型图后，家用服务机器人通过红外感应坐标定位模块和双目视觉定位模块来定位当前的位置坐标；

Ⅳ、家用服务机器人确定完当前位置坐标后，根据需要通过红外感应坐标定位模块和双目视觉定位模块进行相应的行进作业，通过声纳辅助定位模块和红外探测器保证家用服务机器人在进行作业的过程中能进行避障。

上述步骤Ⅲ中确定当前的位置坐标的步骤如下：

1）系统初始化，检测机器是否正常，若不正常则显示系统错误；若正常则通过红外感应坐标定位模块判断是否感应到红外发射器发出的红外信号，若感应到红外信号，则判断是否存在三个红外信号，若感应到三个红外信号则计算出当前的位置坐标，若只感应到两个红外信号则通过双目视觉定位模块找到一个户型特征点并计算出当前的位置坐标；若只感应到一个红外信号则通过双目视觉定位模块找到两个户型特征点并计算出当前的位置坐标；

2）若红外感应坐标定位模块感应不到红外信号，则检测双目视觉定位模块是否正常，若不正常则显示系统错误，若正常则提示无红外坐标感应阵列，通过上下左右转动调整双目视觉定位模块的位置找出三个户型特征并计算出当前的位置坐标。

上述步骤Ⅳ中家用服务机器人的避障的具体步骤如下：

一、行进的同时，声纳辅助定位模块和红外探测器都处于工作状态；

二、利用声纳辅助定位模块进行超声波测距，利用红外探测器进行红外测距，确定前方有效距离，若没有小于安全距离则继续行进，若小于安全距离则停止行进并记录当前位置；

三、当因小于安全距离而停止行进时，判断是否已经变换方向，若变换了方向，则记录该变换方向并变换方向，然后重复步骤二；若没有变换方向，则变换方向并重复步骤二。

上述步骤Ⅳ中家用服务机器人的行进作业和避障的具体步骤如下：

（一）、通过红外感应坐标定位模块确定家庭服务机器人当前的位置坐标；

（二）、确定目标，该目标为有确定坐标位置的目标，或者是在家中且处在家庭服务机器人视觉可以识别的地方；

（三）、计算行进路线，通过红外感应坐标定位模块和双目视觉定位模块进行实时计算行进路线，并在行进过程中结合使用声纳辅助定位模块和红外探测器进行避障行进。

上述红外感应坐标定位模块的定位方法如下：