[發明專利]智能導航控制系統及方法

有效

• 申請號: 201010264886.2
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN101976079A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 王庫;曹倩
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01C21/34
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種智能導航控制系統，其特征在于，所述控制系統包括上位機以及移動機器人平臺，所述上位機包括計算機和無線通訊裝置，通過無線通訊方式與所述移動機器人平臺通訊，所述移動機器人平臺包括移動機器人本體、無線通訊單元、圖像提取單元、嵌入式處理平臺以及電源；所述嵌入式處理平臺包括模數轉換單元、圖像處理單元以及導航控制單元；

所述移動機器人本體用于根據所述導航控制單元所提供的導航線進行運動；所述導航線為移動機器人本體運動時所遵循的預定路線；

所述圖像提取單元用于在所述移動機器人本體啟動后對目標區域進行圖像/視頻模擬信號的提取，并將所提取的圖像/視頻模擬信號發送至所述模數轉換單元；

所述模數轉換單元用于將所述圖像/視頻模擬信號進行模數轉換，將轉換后得到的圖像/視頻數字信號傳送給所述圖像處理單元；

所述圖像處理單元用于對所述圖像/視頻數字信號進行分析，計算得到當前機器人本體運動路線的導航線偏差值，并發送至所述導航控制單元；

所述導航控制單元用于根據所述導航線偏差值來調整導航線，并將所述調整后得到的導航線數據發送給所述移動機器人本體。

2.如權利要求1所述的智能導航控制系統，其特征在于，所述移動機器人平臺還包括避障傳感器單元；

所述避障傳感器單元用于檢測所述機器人本體運動過程中周圍出現的障礙物，并在出現障礙物的情況下通過I/O接口發送電平信號至所述嵌入式處理平臺。

3.如權利要求1所述的智能導航控制系統，其特征在于，所述模數轉換單元為數字信號處理器，包括用于執行多路圖像/視頻數據輸入輸出處理的數字信號處理芯片、多路數字輸入輸出接口、多路異步串口以及無線通訊接口。

4.如權利要求1所述的智能導航控制系統，其特征在于，所述圖像處理單元包括圖像預處理器以及導航線提取單元；

所述圖像預處理器用于選擇導航線顏色來對圖像/視頻數字信號進行預處理，弱化背景及噪聲干擾，突出并得到導航線上若干個已知點的數據；

所述導航線提取單元用于按照預設規則對所述若干個已知點的數據進行投票求得當前機器人本體運動路線的直線斜率，并將該直線斜率轉化為角度，基于該角度來提取單條或多條路線的導航線偏差值。

5.如權利要求1所述的智能導航控制系統，其特征在于，所述導航線偏差值包括導航線偏移距離和偏移角度。

6.如權利要求1所述的智能航控制系統，其特征在于，所述導航控制單元包括最優路徑規劃單元以及機器人本體控制單元；

所述最優路徑規劃單元用于以當前導航線作為參考值，根據所述導航線偏差值采用神經網絡-預描點的方式對導航線進行機器人本體速度以及轉彎角度的調整，并將調整后得到的導航線數據發送給所述機器人本體控制單元；

所述機器人本體控制單元用于根據神經網絡-預描點的方式，結合調整后得到的導航線數據對機器人本體進行運動狀態的控制。

7.如權利要求2所述的智能導航控制系統，其特征在于，所述避障傳感器單元為紅外光電傳感器，其包括集發射器與接收器，用于采用輸出電平信號的方式對障礙物進行檢測。

8.一種智能導航控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

S1：機器人本體根據導航線進行運動；

S2：采集機器人本體運動過程中當前的圖像/視頻模擬信號；

S3：對所述圖像/視頻模擬信號進行模數轉換，輸出圖像/視頻數字信號；

S4：對所述圖像/視頻數字信號進行分析，得到導航線偏差值；

S5：根據所述導航線偏差值對當前導航線數據進行機器人本體速度以及轉彎角度的調整；

S6：機器人本體根據調整后得到的導航線數據進行運動。

9.如權利要求8所述的智能導航控制方法，其特征在于，所述方法還包括步驟：在機器人本體運動過程中，檢測所述機器人本體運動過程中周圍出現的障礙物，若發現障礙物，則通過I/O接口向嵌入式處理平臺發送電平信號，并指示機器人本體停止運動。