[发明专利]一种智能机器人寻线导航的方法与装置

权利要求书

1.一种智能机器人寻线导航的方法，利用目前智能手机的各种传感器模块获取出发地与目的地的全程地图，从而确定机器人的行走的方向和距离，对其进行导航，其特征在于根据获取的出发地与目的地的全程地图，将整个行程按转向点分为某干区间，机器人在任一区间的端点时计算出当前所在位置与下一欲抵达位置之间的极方位角，并向此极方位角方向行进，即当前机器人所在位置A,B点为下一目标点位置，手机通过计算当前位置和本段目的地位置之间的极方位角，调整机器人的行进方向，具体如下，

1)设lat_a,lng_a是A点的纬度与经度；

lat_b,lng_b是B点的纬度与经度；

d1=arccos(sin(lat_b)*sin(lat_a)+cos(lat_b)*cos(lat_a)*cos(lng_b-lng_a))；

D=arcsin(cos(lat_b)*sin(lng_b-lng_a)/sin(d1))；

此时D值并非真正所要的夹角角度值，根据lat_b、lat_a、lng_b、lng_a可以确定出结果的转化程序，即：

当lat_b>lat_a且lng_b>lng_a时，结果不变D’即为D；

当lat_b<lat_a且lng_b<lng_a时，D’=180+D；

当lat_b<lat_a且lng_b>lng_a时，D’=180-D；

当lat_b>lat_a且lng_b<lng_a时D’=-D，

此时所得到的D’即为线AB两点与真北方向的夹角，即为两点之间的极方位角，

2)根据机器人的极方位角信息，智能手机通过磁力计magnetometer和加速度传感器accelerometer获取机器人行进方向，数据范围为-180～+180，其中0表示正北方向，90表示正东方向，180/-180表示正南，-90表示正西方向，

3）两足式机器人所需转向角度的确定方法为：

对两个极方位角进行比较，由于2)中对于lat_b、lat_a和lng_b、lng_a进行比较，可知对应的B点位于A点的方位角，若B点经度大于A点经度，则对两足式机器人的极方位角信息进行判断，若为正值则与D值相减取绝对值得到E值；若为负值则与D值相加得到E值，此时E值判断大于180与否，大于则用360度减之得到一个较小的值；若B点经度小于A点经度，则同样对两足式机器人的极方位角进行判断，若为正值则与D值相加得到E值，若为负值则与D值相减取绝对值得到E值，此时判断E值大于180度与否，大于则用360度减之得到一个较小的值，此时的值即为两足式机器人所需转向角度ϴ。

2.根据权利要求1所述的智能机器人寻线导航的方法，其特征在于：机器人在行进过程中采用超声传感器模块实时检测地面状况，检测范围为机器人行进前方0.4m弧状区域；如有障碍物，则绕障碍物行进，再绕过障碍物后继续向下一个区间的端点前进。

3.根据权利要求1或2所述一种智能机器人寻线导航的方法使用的智能机器人寻线导航装置，其特征在于装置由： CPU模块、采集模块、获取模块、导航模块、通信模块和计算模块构成的导航装置和用控制模块、通信模块、音频模块和视频模块构成的机器人装置构成，其中导航装置中：

采集模块由GPS定位模块、磁力计与加速度传感器模块和CPU模块组成，用于获得当前机器人的状态信息，包括当前机器人的极方位角、经度和纬度；

获取模块采用的是WIFI无线模块，通过与CPU模块，用于结合采集模块获得的机器人的当前位置以及目的地经纬度信息，调用GOOGLE API，得到可解析的JSON文档行走路线的全程地图信息；

导航模块，采用CPU模块对获取模块得到的全程地图进行解析，以得到机器人下一步行进目标的具体位置，并结合当前位置和计算模块的计算结果，实时修正机器人行进的方向和距离；

机器人装置中：

音频/视频模块，包括麦克风和照相机模块，以及相应的数据库，用于识别外界语音和视觉信息；

通信模块，采用WIFI无线模块，用于以无线通信方式与手机进行两者的信息交互；

控制模块采用42系列步进电机，控制机器人行动，用于控制包括步距、步速以及转向动作；

避障模块采用超声波传感器模块，用以发现障碍物时，发出请求并通过CPU得到避障算法，并控制两足式机器人绕开障碍物。

4.根据权利要求3所述的所述一种智能机器人寻线导航的方法使用的智能机器人寻线导航装置，其特征在于CPU模块为三星Exynos系列处理器。