[實(shí)用新型]輪式智能自主移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920110428.6
• 申請(qǐng)日: 2009-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN201565952U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫德華;蘇麗穎;余躍慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J5/00
• 分類號(hào): B25J5/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的智能移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)，特別涉及一種具有自主性的智能移動(dòng)機(jī)器人。

背景技術(shù)

美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品研制開發(fā)方面起步于20世紀(jì)70年代中期，他們開發(fā)的工作站式機(jī)器人和搭載式機(jī)器人是當(dāng)時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)比較成功的服務(wù)機(jī)器人之一。20世紀(jì)90年代初，歐盟提出了TIDE計(jì)劃，旨在促進(jìn)幫助技術(shù)研發(fā)以滿足社會(huì)和工業(yè)要求，改進(jìn)殘疾人和老年人的生活質(zhì)量，提高歐洲工業(yè)和服務(wù)業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展水平。進(jìn)入21世紀(jì)，法國(guó)科學(xué)院和德國(guó)聯(lián)邦研究會(huì)分別提出Bobea、GURP計(jì)劃，積極推動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的研究.美國(guó)政府對(duì)于服務(wù)機(jī)器人的支持集中在作戰(zhàn)機(jī)器人、反恐機(jī)器人方面，推出的“護(hù)士助手”機(jī)器人，在醫(yī)院廣泛應(yīng)用。

在我國(guó)，機(jī)器人技術(shù)研究本身起步較晚，智能服務(wù)機(jī)器人的研究與世界先進(jìn)水平有很大的差距。近年來，隨著人工智能技術(shù)研究的廣泛深入，我國(guó)對(duì)服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的理論研究正逐漸深入，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和老齡化人口的劇增，對(duì)于服務(wù)機(jī)器人的需求也越來越大。為此，2005年6月，國(guó)家科技部高新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化司就國(guó)家863計(jì)劃先進(jìn)制造和自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域邀請(qǐng)有關(guān)企業(yè)、業(yè)內(nèi)專家在北京召開了“服務(wù)機(jī)器人”發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)。專家組針對(duì)國(guó)內(nèi)需求進(jìn)行分析，考慮到我國(guó)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，提出了“十一五”期間服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展目標(biāo)，國(guó)內(nèi)不少科研機(jī)構(gòu)開始著手于這一方面的研究。2007年4月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)繼研制出智能服務(wù)機(jī)器人“青青”后，又研制出一種新型智能服務(wù)機(jī)器人，這種機(jī)器人可以自主避障，自由行走，而且可以與人簡(jiǎn)單對(duì)話，在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。但它的活動(dòng)范圍十分有限，離高智能化的目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。

但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，智能移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的研究不可否認(rèn)的成為機(jī)器人研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，研究方向主要包括機(jī)器視覺、多傳感器融合技術(shù)，機(jī)器人的導(dǎo)航與定位技術(shù)、自主人-機(jī)協(xié)作、人-機(jī)交互等，而這些研究?jī)?nèi)容都需要一個(gè)開放性和可靠性較高的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，來對(duì)這些方法和理論加以實(shí)踐證明，所以開發(fā)以家庭服務(wù)和高校實(shí)用的具有高可靠性、開放性的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有很大市場(chǎng)潛力和研究意義。

輪式智能自主移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)主要包括，基于機(jī)器視覺的導(dǎo)航定位和運(yùn)動(dòng)物體跟蹤、基于機(jī)器人平臺(tái)的語音交互技術(shù)、移動(dòng)機(jī)器人的控制技術(shù)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制技術(shù)，傳感器技術(shù)等等。

機(jī)器視覺是一門相當(dāng)前沿的科技，也是人工智能研究的熱點(diǎn)，也是機(jī)器人獲得大量周圍環(huán)境信息的傳感器，機(jī)器視覺運(yùn)算過程中數(shù)據(jù)量較大，實(shí)時(shí)性較差，影響了機(jī)器視覺的實(shí)際應(yīng)用，且好多基于路標(biāo)的機(jī)器視覺導(dǎo)航系統(tǒng)采用人工路標(biāo)的方法，實(shí)用性也較差。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種利用機(jī)器視覺實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航的方法，利用該方法實(shí)時(shí)的得到機(jī)器人所在周圍環(huán)境的拓?fù)涞貓D，主要通過機(jī)器人在環(huán)境中漫游時(shí)利用機(jī)器視覺對(duì)周圍環(huán)境的自然顯著性路標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，構(gòu)建拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，形成環(huán)境的拓?fù)涞貓D。

本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：

一種輪式智能自主移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人，分為上部和設(shè)置于底盤上的下部，包括：控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、嵌入式單板計(jì)算機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)和傳感器；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)和/或控制器進(jìn)行控制；工控機(jī)，通過串口連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)和/或控制器；云臺(tái)攝像機(jī)，通過串口控制云臺(tái)攝像機(jī)的方位和角度，提供機(jī)器人周圍的環(huán)境信息，并將其采集的信息通過圖像采集卡連接到嵌入式單板計(jì)算機(jī)；傳感器設(shè)置在機(jī)器人的上部與下部，通過信息處理后連接到嵌入式計(jì)算機(jī)；機(jī)器人上部和下部通過上連接板和下連接板進(jìn)行折疊連接，在上下連接板之間設(shè)有橫向折疊軸和/或抽插；

前述的傳感器分布為下部五個(gè)構(gòu)成半圓，上面兩個(gè)并排。

前述的傳感器分布在平分180°的五個(gè)棱柱上，各自占據(jù)36°的范圍。

前述的底盤左右兩側(cè)安裝有繼承編碼器、減速器的直流有刷伺服電機(jī)，在驅(qū)動(dòng)輪軸線的中垂線上各安裝一個(gè)萬向的隨動(dòng)輪。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)和有益效果：

本實(shí)用新型機(jī)器人能夠根據(jù)超聲傳感器實(shí)現(xiàn)自主避障，在環(huán)境中漫游，同時(shí)通過云臺(tái)攝像頭記錄周圍環(huán)境信息，構(gòu)建環(huán)境的拓?fù)涞貓D，也可以實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的識(shí)別和跟蹤，此外，本機(jī)器人具有良好的人機(jī)交互性功能，可以通過機(jī)器人自身攜帶的麥克進(jìn)行語音控制，以及進(jìn)行簡(jiǎn)短對(duì)話和自我介紹等。提高了在一些非人造環(huán)境中的定位導(dǎo)航以及地圖構(gòu)建的能力，使得機(jī)器人的活動(dòng)范圍有室內(nèi)走向更為寬廣的室外，這也為機(jī)器人更好的服務(wù)于人類提供了理論基礎(chǔ)和一些方法。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型輪式智能自主移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人整體外觀圖；