[发明专利]一种自主导航的机器人及其自主导航方法在审
申请号: | 201710057591.X | 申请日: | 2017-01-26 |
公开(公告)号: | CN106708053A | 公开(公告)日: | 2017-05-24 |
发明(设计)人: | 钟辉 | 申请(专利权)人: | 湖南人工智能科技有限公司 |
主分类号: | G05D1/02 | 分类号: | G05D1/02 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 410014 湖南省长沙*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 自主 导航 机器人 及其 方法 | ||
技术领域
本发明属于机器人技术领域,具体涉及一种自主导航的机器人及其自主导航方法。
背景技术
在人工智能、机器人技术发展越来越发达的今天,出现了很多可以自行移动的智能设备,例如家用扫地的机器人、安防巡检机器人等,这些智能设备通常可以自行感知周边环境,生成地图并规划行走路线。
导航技术是移动机器人的一项核心技术之一,它是指移动机器人通过传感器感知环境信息和自身状态,实现在有障碍的环境中面向目标的自主运动。大多数移动机器人主要的导航方式包括:磁导航、惯性导航、视觉导航等。
目前的导航均存在不够智能和计算复杂的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种自主导航机器人及自主导航方法,采用技术方案如下:
一种自主导航的机器人,包括运动模块、控制模块、陀螺仪、激光传感器,所述运动模块包括四个万向轮、两个方向轮和电机,所述方向轮与电机的输出轴相连接,所述控制模块包括数据存储单元、数据处理单元、信息接收单元、信号输出单元,所述电机与信号输出单元相连接,所述陀螺仪和激光传感器与信息接收单元相连接。
优选地,还包括通讯模块,所述通讯模块与信号输出单元相连接。
一种机器人自主导航方法,包括以下步骤:
(1)预存地图:通过 SLAM 算法实现对周围环境的地图构建和位置定位,并将地图预存在数据存储单元;
(2)路径规划:根据第一步中预存的地图,在机器人当前位置和目标位置之间设定最优路径;
(3)方向的确定:将目标路径划分为N等分,利用机器人内部的陀螺仪感知机器人前进方向和目标路径第一段的夹角,当夹角超过一定角度时,则机器人调整方向轮先转向,使机器人前进方向和目标路径的第一段方向一致。
优选地,所述一定夹角为30°。
优选地,还包括以下步骤:
(1)障碍物的回避
在机器人前进过程中,激光传感器从不同方向,以不同速度进行预测,看是否有障碍物以及是否会与障碍物相撞,当机器人目前的前进方向和速度会与障碍物相撞时,则调整机器人前进方向和角度,避免与障碍物相撞。
优选地,所述不同方向为20个不同方向,所述不同速度为20个不同速度。
优选地,所述20个不同方向为激光传感器扫描范围内均分20个方向。
优选地,所述预测频率为1秒钟2-3次。
优选地,所述目标路径优化评价方法如下:
(1) 禁止碰撞;
(2)距离设定加权系数a,时间设定加权系数b,且a+b等于1;当需要距离比较短时,则设定a>b;当需要时间比较短时,则设定a<b。
本发明的有益效果是:
(1)设有的两个方向轮和陀螺仪,实现机器人原地转向,减少转向时间和距离;
(2)智能识别障碍物的类型,并可自主躲避障碍物;
(3)设有的时间或距离优先规则,可根据需要进行设定,实现目标路径的真正优化。
附图说明
图1为本发明中机器人的各部分连接结构示意图;
图中:1万向轮,2运动模块,3方向轮,4电机,5通讯模块,6信号接收装置,7陀螺仪,8激光传感器,9控制模块,10信息接收单元,11数据处理单元,12数据存储单元,13信号输出单元。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种自主导航的机器人,包括运动模块、控制模块、陀螺仪、激光传感器,所述运动模块包括四个万向轮、两个方向轮和电机,所述方向轮与电机的输出轴相连接,所述控制模块包括数据存储单元、数据处理单元、信息接收单元、信号输出单元,所述电机与信号输出单元相连接,所述陀螺仪和激光传感器与信息接收单元相连接。
陀螺仪和激光传感器采集机器人前进过程中的速度、角度、方向等信息,并将相关信息传输至信息接收单元,信息接收单元将相关信息传输至数据处理单元,数据处理单元对相关数据进行处理后,一方面将数据处理结果传输至数据存储单元,另一方面传输至信号输出单元,信号输出单元将相关指令传输给电机,从而实现方向和速度的改变。
一种机器人自主导航方法,包括以下步骤:
(1)预存地图:通过 SLAM 算法实现对周围环境的地图构建和位置定位,并将地图预存在数据存储单元;
(2)路径规划:根据第一步中预存的地图,在机器人当前位置和目标位置之间设定最优路径;
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