CN106886219A - 机器人自动导航*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人自动导航***，包括相互通信的远程控制平台及自主导航模块，自主导航模块设置在机器人内；其中自主导航模块包括：地图构建单元，地图构建单元通过获取激光雷达传感器和里程计的数据来建立环境地图；自定位单元，自定位单元利用激光等测距传感器的传感信息与环境地图进行匹配，获得机器人在环境中的实际位置信息；路径规划单元，路径规划单元接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前机器人的位置及远程控制平台设定的目标位置进行路径规划；运动控制单元，运动控制单元根据路径规划单元规划的路径进行路径跟踪。本发明具有以下优点：可以更好地协调人机工作，更高效地完成复杂环境下的繁重工作。
Description
技术领域
本发明涉及遥操作和监控技术领域，尤其是一种移动机器人的机器人自动导航***。
背景技术
随着移动机器人的迅速发展，对于实现移动机器人的自主导航和远程控制显得尤为必要。尤其是对于复杂环境下的繁重工作来说，仅仅依靠工作人员手动操控移动机器人，显然不仅难度系数很大而且效率低下。如果构建远程控制平台和移动机器人之间的无线通信网络，就可以在远程端实时监控机器人的工作状态，并且远程遥操作机器人。如果实现移动机器人的自主导航，就可以解放工作人员的操控，只需要在远程端设置导航目标位置，移动机器人便可以自主导航到目标点。如此不仅能协调人机工作完成复杂任务，而且可以简化工作流程提高工作效率。
在公开文献“彭一准，原魁，周庆瑞，一种遥操作移动机器人的研究与实现，科学技术与工程，2005年8月第五卷第16期”中介绍了一种移动机器人的遥操作技术，在远程端和移动机器人之间建立无线通讯网络，远程端下达控制指令遥操作移动机器人，同时实时显示环境情况与机器人状态信息。
此公开文献中存在一些不足，移动机器人的遥操作是通过工作人员下达控制指令实现的，并且移动机器人不能实现自主导航。而在本发明中，移动机器人可以建立环境地图并在远程控制平台显示，只需要在远程控制平台的环境地图上设置初始位置和目标位置，移动机器人便可以自主导航到目标点，极大提高了工作效率。同时本发明对于移动机器人的遥操作与监控均是通过在环境地图上修改、设置实现的，比较直观便捷。
总之，随着移动机器人的发展，自主导航与远程控制的功能对于移动机器人完成复杂工作有着极大的帮助。目前没有发现同本发明类似技术的说明与报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种可以协调人机工作，更高效地完成复杂环境下的繁重工作的机器人自动导航***。
为解决上述技术问题，本发明提供一种机器人自动导航***，包括相互通信的远程控制平台及自主导航模块，自主导航模块设置在机器人内；其中自主导航模块包括：地图构建单元，地图构建单元通过获取激光雷达传感器和里程计的数据来建立环境地图；自定位单元，自定位单元利用激光等测距传感器的传感信息与环境地图进行匹配，获得机器人在环境中的实际位置信息；路径规划单元，路径规划单元接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前机器人的位置及远程控制平台设定的目标位置进行路径规划；运动控制单元，运动控制单元根据路径规划单元规划的路径进行路径跟踪。
优选地，运动控制单元包括控制器、电机和编码器。
优选地，远程控制平台包括：监控单元和，监控单元显示机器人构建的环境地图以及实时显示机器人的信息；操作单元，遥操作单元设置机器人在环境中的起始位置和导航目标位置，对环境地图进行修改。
优选地，监控单元显示机器人构建的环境地图以及实时显示机器人的位置信息、电池电量信息以及移动速度信息。
优选地，操作单元对环境地图进行的修改包括但不限于增删障碍物。
优选地，远程控制平台通过无线网络与自主导航模块相互通信。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过远程控制平台利用无线通信技术获取移动机器人建立的环境地图，远程控制平台可以修改并设置环境地图以此实现对移动机器人的遥操作，移动机器人具有自定位和路径规划功能，可以自主导航到目标位置，同时远程控制平台还可以实时监测移动机器人的各种状态信息以此实现对机器人的监控，如此可以更好地协调人机工作，更高效地完成复杂环境下的繁重工作。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明机器人自动导航***逻辑功能框图；
图2为本发明机器人自动导航***远程控制平台与机器人的交互框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。
如图1所示，本发明机器人自动导航***主要由安装在自主导航移动机器人10内的自主导航模块15、无线网络20和远程控制平台30组成，其中自主导航模块15主要由地图构建单元11、自定位单元12、路径规划单元13以及运动控制单元14组成，主要用来接收远程控制平台30发送来的命令指示、完成自主导航功能以及发送状态信息到远程控制平台30中。无线网络20来实现自主导航移动机器人10和远程控制平台30之间的信息传输。远程控制平台30主要由监控单元31和遥操作单元32组成，实现对自主导航移动机器人10的遥操作和监控。
地图构建单元11是自主导航移动机器人10通过获取激光雷达传感器和里程计的数据来建立环境地图，自定位单元12利用激光等测距传感器的传感信息与环境地图进行匹配，获得自主导航移动机器人10在环境中的实际位置信息。路径规划单元13接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前自主导航移动机器人10位置及远程控制平台30设定的目标位置进行路径规划。运动控制单元14包括控制器、电机和编码器，根据路径规划单元13规划的路径进行路径跟踪。
无线网络20通过布置无线热点，从而覆盖无线网络。使自主导航移动机器人10和远程控制平台30之间进行数据通信。
监控单元31可以显示自主导航移动机器人10构建的环境地图以及实时显示自主导航移动机器人10的位置信息、电池电量以及移动速度等状态信息。遥操作单元32可以设置自主导航移动机器人10在环境中的起始位置和导航目标位置，还可以对环境地图进行修改，增删障碍物。
如图2所示，对于未知环境中，自主导航移动机器人10会根据地图构建单元11建立环境地图，将该环境地图通过无线网络20发送到远程控制平台30进行显示，对于已知环境，自主导航移动机器人10不进行地图构建，远程控制平台30使用之前保存下来的环境地图。在远程控制平台30中可以进行环境地图的修改，例如增减障碍物，当在环境中增加某一障碍物后，移动机器人不能在该区域行驶，此时路径规划单元13会重新进行路径规划，直到路径中不含有障碍物区域。当在环境中删减该障碍物后，移动机器人恢复增加障碍物前的路径。之后在远程控制平台30中设置自主导航移动机器人10在环境中的起始位置与导航目标位置，如此自主导航移动机器人10便可以根据自身的自定位单元12和路径规划单元13，在初始位置和目标位置之间规划一条最优路径，根据自身的运动控制单元14自主导航到目标位置。在自主导航移动机器人10的运动过程中远程控制平台30可以遥操作进行速度的设定，还可以显示自主导航移动机器人10的当前位置信息、电池电量以及移动速度等状态信息。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (6)
1.一种机器人自动导航***，其特征在于，包括相互通信的远程控制平台及自主导航模块，自主导航模块设置在机器人内；其中
自主导航模块包括：
地图构建单元，地图构建单元通过获取激光雷达传感器和里程计的数据来建立环境地图；
自定位单元，自定位单元利用激光等测距传感器的传感信息与环境地图进行匹配，获得机器人在环境中的实际位置信息；
路径规划单元，路径规划单元接收经过自定位单元后的激光传感器观测数据，并更新地图，同时根据当前机器人的位置及远程控制平台设定的目标位置进行路径规划；
运动控制单元，运动控制单元根据路径规划单元规划的路径进行路径跟踪。
2.根据权利要求1所述的机器人自动导航***，其特征在于，运动控制单元包括控制器、电机和编码器。
3.根据权利要求1所述的机器人自动导航***，其特征在于，远程控制平台包括：
监控单元，监控单元显示机器人构建的环境地图以及实时显示机器人的信息；
操作单元，遥操作单元设置机器人在环境中的起始位置和导航目标位置，对环境地图进行修改。
4.根据权利要求3所述的机器人自动导航***，其特征在于，监控单元显示机器人构建的环境地图以及实时显示机器人的位置信息、电池电量信息以及移动速度信息。
5.根据权利要求3所述的机器人自动导航***，其特征在于，操作单元对环境地图进行的修改包括但不限于增删障碍物。
6.根据权利要求1所述的机器人自动导航***，其特征在于，远程控制平台通过无线网络与自主导航模块相互通信。
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