[发明专利]轮式智能自主移动服务机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化和计算机技术的智能移动服务机器人平台，特别涉及一种具有自主性的智能移动机器人。

背景技术

美国、德国、英国等欧美发达国家在服务机器人产品研制开发方面起步于20世纪70年代中期，他们开发的工作站式机器人和搭载式机器人是当时进入市场比较成功的服务机器人之一。20世纪90年代初，欧盟提出了TIDE计划，旨在促进帮助技术研发以满足社会和工业要求，改进残疾人和老年人的生活质量，提高欧洲工业和服务业市场的发展水平。进入21世纪，法国科学院和德国联邦研究会分别提出Bobea、GURP计划，积极推动服务机器人的研究.美国政府对于服务机器人的支持集中在作战机器人、反恐机器人方面，推出的“护士助手”机器人，在医院广泛应用。

在我国，机器人技术研究本身起步较晚，智能服务机器人的研究与世界先进水平有很大的差距。近年来，随着人工智能技术研究的广泛深入，我国对服务机器人技术的理论研究正逐渐深入，随着经济的发展和老龄化人口的剧增，对于服务机器人的需求也越来越大。为此，2005年6月，国家科技部高新技术与产业化司就国家863计划先进制造和自动化技术领域邀请有关企业、业内专家在北京召开了“服务机器人”发展战略研讨会。专家组针对国内需求进行分析，考虑到我国现实的技术基础，提出了“十一五”期间服务机器人的发展目标，国内不少科研机构开始着手于这一方面的研究。2007年4月，哈尔滨工业大学继研制出智能服务机器人“青青”后，又研制出一种新型智能服务机器人，这种机器人可以自主避障，自由行走，而且可以与人简单对话，在国内属于领先水平。但它的活动范围十分有限，离高智能化的目标相距甚远。

但是，随着计算机技术和人工智能技术的进一步发展，智能移动服务机器人的研究不可否认的成为机器人研究的一个重要领域，成为研究领域的热点，研究方向主要包括机器视觉、多传感器融合技术，机器人的导航与定位技术、自主人-机协作、人-机交互等，而这些研究内容都需要一个开放性和可靠性较高的实验平台，来对这些方法和理论加以实践证明，所以开发以家庭服务和高校实用的具有高可靠性、开放性的机器人实验平台具有很大市场潜力和研究意义。

轮式智能自主移动机器人的关键技术主要包括，基于机器视觉的导航定位和运动物体跟踪、基于机器人平台的语音交互技术、移动机器人的控制技术、机器人运动机构的控制技术，传感器技术等等。

机器视觉是一门相当前沿的科技，也是人工智能研究的热点，也是机器人获得大量周围环境信息的传感器，机器视觉运算过程中数据量较大，实时性较差，影响了机器视觉的实际应用，且好多基于路标的机器视觉导航系统采用人工路标的方法，实用性也较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用机器视觉实时定位导航的方法，利用该方法实时的得到机器人所在周围环境的拓扑地图，主要通过机器人在环境中漫游时利用机器视觉对周围环境的自然显著性路标进行识别，构建拓扑节点，形成环境的拓扑地图。

本发明是采用以下技术手段实现的：

一种轮式智能自主移动服务机器人，分为上部和设置于底盘上的下部，包括：控制系统、运动机构、嵌入式单板计算机、云台摄像机和传感器；运动机构，通过电机驱动和/或控制器进行控制；工控机，通过串口连接电机驱动和/或控制器；云台摄像机，通过串口控制云台摄像机的方位和角度，提供机器人周围的环境信息，并将其采集的信息通过图像采集卡连接到嵌入式单板计算机；传感器设置在机器人的上部与下部，通过信息处理后连接到嵌入式计算机；机器人上部和下部通过上连接板和下连接板进行折叠连接，在上下连接板之间设有横向折叠轴和/或抽插；

前述的传感器分布为下部五个构成半圆，上面两个并排。

前述的传感器分布在平分180°的五个棱柱上，各自占据36°的范围。

前述的底盘左右两侧安装有光电编码器、减速器的直流有刷伺服电机，在驱动轮轴线的中垂线上各安装一个万向的随动轮。

本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：

本发明机器人能够根据超声传感器实现自主避障，在环境中漫游，同时通过云台摄像头记录周围环境信息，构建环境的拓扑地图，也可以实现特定目标的识别和跟踪，此外，本机器人具有良好的人机交互性功能，可以通过机器人自身携带的麦克进行语音控制，以及进行简短对话和自我介绍等。提高了在一些非人造环境中的定位导航以及地图构建的能力，使得机器人的活动范围有室内走向更为宽广的室外，这也为机器人更好的服务于人类提供了理论基础和一些方法。

附图说明