[实用新型]机器人航标定位导航系统

说明书

技术领域

本实用新型属于定位导航设备技术领域，具体涉及一种机器人航标定位导航系统。

背景技术

长期以来，让机器人具备自定位和自路径规划能力一直是科技研发的热点，广泛采用的方法是沿机器人的行驶路径铺设导轨、导线或粘贴(喷刷)引导标识，配合一定的行驶次序来指引机器人正常运行。而引导物的识别可能是磁场、红外或电场的变化，也可能是反光的灰度或颜色变化，还可能是简单的导轨、导杆或导线；采用引导标识这种方法的优势在于机器人易于识别行驶路径，容易实现机器人的定位和路径规划，而劣势在于必须铺设或张贴(喷刷)一定量的引导物，对于复杂环境、任务点多、环境频繁变化或难以设置引导物的场所，运用该方法则存在一定难度。对于空旷场所，可以使用投射移动引导标记，由空中的投射器将一组移动引导标记向空旷场所内投射，用一个移动标记引导一台机器人的行驶，常见的移动标记是红外光斑，而无遮挡是应用的最大障碍。

如今，人们在机器人的定位与路径规划领域逐步引入了环境电子地图，机器人可以用自身的视觉识别能力，按照周围环境物的外观特征查取电子地图来确定机器人自身在环境中的具体方位，而该法要求先对环境进行测量、标记和景物特征提取，再按应用要求生成易于查取的电子地图并存入机器人中，需要定位和路径规划时，机器人用自身的视觉、特征提取和匹配能力来确定自身方位，其中生成准确、实用的电子地图和机器人的视觉识别能力是两项影响该法广泛应用的软肋。另一项逐步在机器人定位与路径规划领域内应用的技术是导航定位，但受定位精度的影响目前仍处于实验室研究状态，所以有必要探索一条环境适应力强、易于机器人定位和路径规划的新途径。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人航标定位导航系统，用航标箭头为机器人提供全局坐标，用自动追踪成像得到机器人在环境电子地图中的方位，经路径规划实现机器人在复杂环境中的自动导航。

本实用新型所采用的技术方案是，机器人航标定位导航系统，包括有航标、机器人以及方位测算器，在使用中航标设置于环境场所内的顶部中央，方位测算器水平固定设置于机器人的顶部，机器人能在环境场所内自由行驶。

本实用新型的特点还在于：

航标，包括有安装基板，安装基板正面中央设有发光箭头，安装基板的背面设置有供电器，安装基板的背面与环境场所内的顶部中央连接，使安装基板的正面面向下。

方位测算器包括有方位测算器壳体，方位测算器壳体的顶壁中央设置有聚焦透镜；在方位测算器壳体内水平设置有固定齿轮，固定齿轮的中央与推杆的一端垂直连接，推杆的另一端从方位测算器壳体的底部中央伸出与设置于方位测算器壳体外的凸轮组成高副，且推杆还与方位测算器壳体的底部之间形成移动副；凸轮用轴与升降驱动步进电机连接，连接凸轮与升降驱动步进电机的轴支撑于支撑座上，支撑座固定于方位测算器壳体的底部；在方位测算器壳体内靠近固定齿轮的一侧设置有驱动齿轮，且驱动齿轮与固定齿轮相啮合，在固定齿轮和驱动齿轮的上方平行的设置有转臂，固定齿轮通过转轴与转臂连接构成转动副；转臂上的一端设置有旋转驱动步进电机，旋转驱动步进电机通过驱动轴驱动齿轮连接，转臂上的另一端设置有导杆支撑座a，转臂上还设置有与导杆支撑座a相对的导杆支撑座b，在导杆支撑座a与导杆支撑座b之间呈左、右且平行连接有螺旋导杆组和光导杆组，光导杆组由两根光导杆构成，螺旋导杆组由两根螺旋导杆构成；两根螺旋导杆通过驱动轴与移动驱动步进电机连接，移动驱动步进电机设置于转臂上且靠近导杆支撑座b处；面成像模块设置于两根光导杆或两根螺旋导杆上；面成像模块设置于两根光导杆上，则面成像模块能与两根光导杆组成移动副；面成像模块设置于两根螺旋导杆上，则面成像模块能与两根螺旋导杆组成螺旋副。

本实用新型的有益效果是，

(1)本实用新型机器人航标定位导航系统，为机器人在场所顶部设置航标(即方向箭头)，航标既可以是印刷标签，也可以是LED灯组成的箭头图案，该航标的功能相当于海上航行的灯塔，要求场所内的每台机器人从各位置都能识别该航标，实现了用一个航标取代一系列引导物的意图，能大幅减少传统引导系统的安装和维护，并极大简化机器人引导系统的结构。