[实用新型]一种具有自身定位功能的轮式移动机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人领域，具体说是一种具有自身定位功能的轮式移动机器人。

背景技术

移动机器人是机器人学中的一个重要分支，它强调机器人的自主移动能力，比固定机器人面临着更为复杂的不确定性环境，但同时也具有更大的灵活性、活动范围和应用领域。因为移动机器人需要在工作环境中抵达目标点，并做出相应的行为，因此定位成为了移动机器人领域至关重要的问题，移动机器人的准确定位是保证其正确完成导航、控制任务的关键。常见的定位方案有：（1）航迹推算。此方法不需要外部传感器信息来实现对移动机器人位置和方向的估计，并且能够提供很高的短期定位精度。航迹推算定位技术的关键是要能测量出移动机器人单位时间间隔走过的距离，以及在这段时间内移动机器人航向的变化。利用陀螺仪和加速度传感器分别测量出旋转率和加速度，再对测量结果进行积分，从而解出移动机器人移动的距离以及航向的变化，再根据航迹推算的基本算法，求得移动机器人的位置以及姿态，这就是基于惯性器件的航迹推算定位方法。这种方法具有自包含优点，即无需外部参考，然而随时间有漂移，积分之后任何小的常数误差都会无限增长，因此惯性传感器不适于长时间的精确定位；（2）路标定位。路标本身在全局二维空间中具有固定和已知的位置。移动机器人路标定位的主要任务就是可靠地辨识路标，并且计算出移动机器人的位置。优点是可以做到比较高的精度，并且误差不会积累。缺点是一般要求重大的环境改造，因此会增加成本。而且一般来讲路标都是固定的，所以覆盖范围会比较小；（3）视觉和图像定位。这类方法的突出优点是能获取周围环境的深度信息，从而能够实现较为准确地定位，但图像处理计算量大，在一般计算机上难以实现，因此实时性差，同时受到光线条件限制。

发明内容

本实用新型提供了一种具有自身定位功能的轮式移动机器人，采用基于GPS全球定位系统的定位体系结构，可克服传统移动机器人定位误差大、条件要求严苛等问题。

为实现本实用新型的目标所采用的技术方案是：机器人由处理器A、传感器子系统、机械结构子系统、GPS模块和LCD显示屏组成，传感器子系统、机械结构子系统、GPS模块和LCD显示屏分别与处理器A相连，传感器子系统由处理器B、三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声环波装置组成，三轴陀螺仪、三轴加速度计、电子罗盘和超声环波装置分别与处理器B相连，处理器A和处理器B之间通过RS-232总线进行通信。

所述的机械结构子系统包括车身、电机、车轮及车轴连接件，采用三轮结构，前轮为万向轮，两个后轮为差动驱动轮，由两个直流电机驱动。

所述的GPS模块采用HOLUX公司的GR-87型GPS定位模块。

本实用新型的有益效果是：实现定位与电子地图功能相结合，提高轮式移动机器人的定位精度，在空间探测和服务机器人等领域有很好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图。

图2是本实用新型的传感器子系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。

图1中，101为处理器A；102为传感器子系统；103为机械结构子系统；104为GPS模块；105为LCD显示屏。传感器子系统(102)、机械结构子系统(103)、GPS模块(104)和LCD显示屏(105)分别与处理器A(101)相连。

传感器子系统(102)为定位提供当前周围环境测距、加速度、角速度和罗盘方位等信息，通过RS-232总线并使用工业级Modbus协议与处理器A(101)进行通信。GPS模块(104)采集机器人的经纬度坐标。处理器A(101)嵌入了电子地图，将得到的机器人的实时位置状态、运动状态与环境信息，通过LCD显示屏(105)显示出来，同时还具有距离测量，运动轨迹显示等功能，在用户输入基准点经纬度坐标后，还可以根据差分GPS定位原理进行差分定位，进一步提高定位精度。

图2中，201为处理器B；202为三轴陀螺仪；203为三轴加速度计；204为电子罗盘；205为超声环波装置。三轴陀螺仪(202)、三轴加速度计(203)、电子罗盘(204)和超声环波装置(205)分别与处理器B(201)相连。

三轴陀螺仪(202)检测角速度、三轴加速度计(203)检测加速度、电子罗盘(204)检测方向、超声环波装置(205)检测距离，并由处理器B(201)统一进行处理。