[发明专利]基于蛙跳算法的智能家庭服务机器人系统及服务方法

权利要求书

1.基于蛙跳算法的智能家庭服务机器人系统，其特征在于：包括

一由可控运动的左、右轮带动行走的机器人，机器人具有由电机驱动器驱动的机械手；

所述机器人前端携带机载摄像头，用于扫描目标物体的高度信息；

所述机器人正前方设置一个或多个超声波传感器，用来探测机器人前进过程中的障碍物；

所述机器人通过无线通信模块或者语音识别模块接收服务对象的指令，确定目标；

还包括一安装在室内屋顶用于拍摄室内环境图片的摄像头，摄像头通过无线网路将拍摄的图片发送给机器人；机器人对图片进行处理后，建立室内栅格地图，并进行目标、服务对象以及机器人自身位置定位，然后通过改进的蛙跳算法进行路径规划，根据计算得到机器人所要经过的最佳位置和机器人探测到的障碍物、目标位置以及自身位置，计算出机器人的左右轮的角速度，控制机器人到达目标点处。

2.基于蛙跳算法的智能家庭服务机器人服务方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)机器人携带有存储设备，超声波传感器，机载摄像头，语音识别模块，无线通信模块，电机驱动器和机械手；

（2）由室内屋顶安装的摄像头对室内环境图像进行获取，并发送给机器人进行处理，建立环境地图，完成机器人初始位置定位；

（3）机器人建立自身运动学模型，其运动状态变量为(x,y,θ)^T，其中(x,y)为机器人在平面坐标系中的坐标，θ为机器人前进的方向角；

（4）机器人利用语音识别模块或者无线通信模块接收来自服务对象的指令，确定需要抓取的目标以及服务对象的位置，并利用环境地图进行目标和服务对象定位；

（5）机器人根据环境地图，利用改进的蛙跳算法制定机器人的路径规划，计算出从机器人当前位置到目标所要经过的所有最佳位置点；

（6）机器人根据自身运动模型和下一个要到达的最佳位置点，计算其左、右轮的角速度，控制电机驱动器驱动机器人向前运动；

（7）机器人判断是否到达目标，如果没有返回步骤（6），如果到达目标，则利用机载摄像头进行立体扫描，获取目标离地面的垂直高度，驱动机械手运动到目标位置抓取目标；

（8）机器人抓取目标后，自动运行到服务对象处，完成服务工作。

3.根据权利要求1所述的基于蛙跳算法的智能家庭服务机器人服务方法，其特征在于：所述步骤（2）室内屋顶安装有摄像头对室内环境图像进行获取，并发送给机器人进行处理，建立环境地图，完成机器人初始位置定位是指：

（2a）室内屋顶安装有摄像头进行室内环境图像拍摄，并将拍摄到的图片经无线通信模块发送给机器人，机器人接收到图片后，首先用尺寸相同的栅格对图像进行划分，并依据事先存储好的常用物体形状以及地板的颜色样式知识建立环境栅格地图，若某一个栅格内不含任何障碍物，则为自由栅格，反之为障碍物栅格；自由空间和障碍物均可表示成栅格块的集合，将障碍物栅格集记为O;

(2b)采用直角坐标法对栅格进行标识：以栅格地图左上角为坐标原点，水平向右方向为X轴正方向，竖直向下方向为Y轴正方向，每一个栅格区间对应坐标轴上的一个单位长度，任何一个栅格均用直角坐标(x,y)唯一标识，从而将环境地图用一个二维数矩阵map(M,N)表示：