[发明专利]一种智能机器人寻线导航的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能机器人寻线导航的方法，以及这种方法所使用的装置。

背景技术

现阶段，机器人在硬件和软件性能上较之以前都有极大的提升，并具备了相当智能。这就为机器人参与更加复杂的工作和活动打下了基础，但如何进行智能机器人的行走规划，并使其避开行进过程中的障碍物，快速平稳的到达目的地成为最基本和重要问题之一。

目前关于智能两足式机器人的定位导航的系统与方法尚未形成具体的系统研究方法。普遍使用的是视觉导航方式、惯性导航方式、电磁导航方式、光反射导航方式等等。视觉导航方式是目前颇为广泛的导航方式，其所能获取的外界信息丰富，但图像处理计算量大，实时性差一直是一个瓶颈问题。惯性导航方式是最基本的导航方式，基于机器人所装配的惯性导航器件，计算机器人航程，从而推知下一步的位置以及目的地。这一类方法优势在于可提供完全的自主性以及完备的导航信息（位置、速度、姿态等），但随着机器人航程的增长，定位精度会下降，并且定位误差会一直累加增长。针对电磁导航方式，简单实用，但成本过高，改造和维护困难，后期扩展差。光反射导航方式的原理主要是基于路径上所铺设的多条连续光发射条，方式简单，价格便宜，但某些场合并不适合使用这一方式。

本发明采用智能手机系统对机器人进行线路规划和导航，结合超声波避障模块实现机器人在任意道路上的无障碍行走，方法简单易行、成本低廉、且对行走线路无需（对比光反射导航方式需要提前对道路铺设光带，清理障碍物等）提前做硬件处理。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足的智能机器人寻线导航的方法，以及这种方法所使用的系统。

本发明的智能机器人寻线导航的方法是利用现有的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。

本发明的智能机器人寻线导航的方法中，是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若干区间，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，并按此极方位角行进。

本发明的智能机器人寻线导航的方法中，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。

本发明方法所使用的智能机器人寻线导航装置由：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3g无线通信模块，在手机和机器人通信时采用的wifi，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，并控制机器人绕开障碍物。

本发明装置的一个实施例中所用的CPU模块是三星Exynos系列处理器，手机与机器人进行交互，通信协议采用TCP Socket协议。