[发明专利]一种基于ROS的智能浇花机器人

说明书

本发明涉及一种基于ROS的智能浇花机器人，机器人由移动底盘、控制系统、供水装置、浇花装置、ZigBee模块构成。所述智能浇花机器人基于ROS机器人操作系统采用SLAM技术，具有自主导航、路径规划、实时避障功能。所述智能浇花机器人采用视觉对花卉智能识别，通过控制器控制升降杆和机械臂，使机器人能够实现不同高度、不同方位、不同角度浇水。所述智能浇花机器人具有语音交互功能，可与机器人进行智能即时问答交互，实现语音控制。

技术领域

本发明的技术方案涉及一种基于ROS的智能浇花机器人。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，室内养花已成为人们点缀生活、陶冶情操的新方式，但是由于生活节奏的加快，大多花卉因疏于管理而缺水死亡。目前，室内的浇花设备少之又少，且大多为固定喷洒式，少许为寻线移动式。如已公开的申请号201821466896的家庭用智能浇花机器人，使用磁带导航，小车只能沿固定的磁带轨迹行驶，使用前需铺设磁轨，具有局限性；且其升降杆为固定角度喷洒，灵活性差。又如已公开的申请号201811596717的基于北斗卫星定位的浇花机器人系统，提出一种能够满足家庭智能化的浇花机器人系统，其使用的北斗卫星导航信号在室内衰减太快，无法实现室内精准导航与路径规划，存在使用麻烦、功能单一、智能化程度不高、用户体验性差、娱乐性低等问题。因此，提出了一种基于ROS的智能浇花机器人来弥补上述存在的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种够满足家庭智能化需求的一种基于ROS的智能浇花机器人。

本发明的技术解决方案是：

一种基于ROS的智能浇花机器人，其特征在于：包括控制系统、机器人移动底盘、供水装置、浇花装置、ZigBee通信组件；所述机器人移动底盘包括两个由带光电编码器的直流减速电机(10)驱动的承重轮(9)和两个辅助万向轮(20)组成，所述机器人移动底盘上安装有激光雷达(8)和IMU传感器(15)；所述的供水装置由水箱(17)、上液位检测传感器(16)、下液位检测传感器(18)和微型电动水泵(19)组成；所述的浇花装置由升降杆(5)、云台(11)和机械臂(4)组成。所述的机械臂(4)由数字舵机1(21)、数字舵机2(22)、喷头支架(3)、喷头(2)、摄像头(1)组成；上述微型电动水泵(19)与上述喷头(2)通过水管相连；所述ZigBee通信组件包括一个ZigBee协调器(6)和多个分散在各个目标地点处的ZigBee终端；

所述控制系统包括64位微型计算机(7)和基于ARM Cortex-M4的STM32单片机(13)，所述的基于ARM Cortex-M4的STM32单片机(13)、所述激光雷达(8)与所述的64位微型计算机(7)通过串口通信，所述的摄像头(1)与所述的64位微型计算机(7)通过USB直接通信，所述基于ARM Cortex-M4的STM32单片机(13)控制所述带光电编码器的直流减速电机(10)、升降杆(5)、云台(11)、机械臂(4)和微型电动水泵(19)，同时对上液位检测传感器(16)、下液位检测传感器(18)进行数据采集。

所述64位微型计算机(7)运行ROS机器人操作系统，利用激光SLAM构建室内地图，通过将激光雷达(8)的扫描信息、IMU传感器(15)获取的IMU信息和带光电编码器的直流减速电机(10)输出的里程计信息进行融合处理，输出基于概率的二维栅格地图，基于此二维栅格地图即可实现机器人的自主导航、避障和最优路径规划。

所述64位微型计算机(7)通过机械臂上的摄像头(1)获取花卉图像，采用OpenCV计算机视觉库中的Haar特征级联分类器来训练花卉的样本数据，再将摄像头采集的花卉图像与训练样本进行匹配进而实现目标花卉的智能识别，根据不同花卉及土壤水分含量计算出不同需水量并输出目标花卉信息，进而控制所述升降杆(5)的升降及所述机械臂(4)运动。

所述64位微型计算机(7)采用在线语音识别，通过远场麦克风阵列(14)可与机器人进行智能即时问答交互。