[發明專利]一種室內多用途移動機器人實驗平臺

無效

• 申請號: 201210057576.2
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102681542A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 陶重犇
• 申請（專利權）人: 陶重犇
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

該發明專利涉及一種室內多用途移動機器人實驗平臺，屬于電子技術、傳感技術和計算機技術等領域。

背景技術

隨著移動機器人學的發展，出現了越來越多的關于移動機器人控制、視覺方面的新理論和新算法，迫切需要一種能進行實際驗證這些理論的多用途實驗平臺。然而，現有的一些實驗平臺無法滿足對越來越強的計算能力、足夠數量的傳感器和攝像頭的要求。比如，像Robomote?機器人、Khepera?機器人等。這些平臺計算能力較弱、傳感器數量很有限。由于缺乏足夠強的計算能力和足夠多的傳感器，它們無法完成一些較高水平的任務，比如建立環境地圖、目標檢測追蹤、自主導航以及人機交互等。另外這些平臺基于全套的商用機器人搭建而成，計算能力強、傳感器和攝像頭數量多。然而由于它們采用的是專門定制的設計，缺乏可重構性和可移植性，另外價格昂貴。例如Pioneer系列的移動機器人。因此，迫切需要一個多用途、多功能、相對廉價的移動機器人實驗平臺來兼顧計算能力、傳感器數量、攝像頭數量、可重構性以及可移植性等的要求。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明專利的目的是提出一種室內多用途移動機器人實驗平臺。

一種室內多用途移動機器人實驗平臺硬件主要包括Kinect攝像頭(1)、不銹鋼框架(2)、塑料支撐架(3)、Logitech?QuickCam?Pro?5000網絡攝像頭(4)、上層有機玻璃板(5)、右支撐架(6)、中層有機玻璃板(7)、下層有機玻璃板(8)、iRobot?Create移動機器人(9)、iPad平板電腦(10)、Point?Grey?Flycapture魚眼攝像頭(11)、URG-04LX激光測距儀(12)、Mobotix?Q24?360⁰?全景攝像頭(13)、左支撐架(14)、微型計算機FitPC2(15)、迷你冷卻風扇(16)、微型計算機FitPC2供電電源(17)、頭盔式3D眼鏡iWearVR920(52)、VGA轉USB轉換器(56)、迷你麥克風(57)、Logitech?Attack??3?Joystick操縱桿(62)、筆記本電腦(75)、實驗者身上攜帶的FitPC2微型計算機(84)。Kinect攝像頭(1)固定在塑料支撐架(3)的頂端。Kinect攝像頭(1)是一種網絡型的攝像頭，它是微軟的一款游戲設備Xbox?360?操控臺的一個外部設備，通過USB口與計算機相連。這個產品整合了幾項技術，包括3D成像、音頻處理和馬達控制。本系統只使用Kinect攝像頭(1)部分，它由以色列公司PrimeSense?公司開發的RGB攝像頭和深度傳感器發展而來。它的有效感應范圍在0.4米到4米之內，視角垂直范圍是±43⁰，水平范圍±57⁰，幀頻(深度及色彩)30fps。iRobot?Create移動機器人(9)上部有一個三層的有機玻璃支撐臺。利用左右兩根鋼鐵支撐桿(14)(6)將上層玻璃擋板(5)、中層玻璃擋板(7)和下層玻璃擋板(8)垂直連接并固定在iRobot?Create移動機器人(9)上。固定在上層有機玻璃擋板(5)上可以根據需要選擇Logitech?QuickCam?Pro?5000網絡攝像頭(4)、Point?Grey?Flycapture魚眼攝像頭(11)或Mobotix?Q24?360⁰?全景攝像頭(13)其中之一。Logitech?QuickCam?Pro?5000網絡攝像頭(4)采用的是廣角鏡頭，需要手動對焦。攝像頭能提供最高30萬像素，另外彩色圖像最大分辨率是640×480，最大幀頻30fps；Point?Grey?Flycapture魚眼攝像頭(11)的型號是Firefly?MV?FMVU-03MTC，分辨率是640×480，幀/行頻63fps；Mobotix?Q24?360⁰?全景攝像頭(13)能提供不同視圖，包括一張全景圖，因此它能覆蓋移動平臺周圍的環境。攝像頭能提供最高3百萬像素，另外彩色圖像的分辨率可以從160×120增加到2048×1536。它使用一種基于以太網的界面，攝像頭的特征(包括分辨率、幀速率等)可以通過發送一個網絡請求調整。另外，攝像頭本身就是一個網絡服務器，因此活動目標影像流可以通過設置一個連接插口來獲得；固定在中層有機玻璃擋板(7)上的是URG-04LX激光測距儀(12)，它的測量范圍在20mm到4094mm之間，掃描范圍240⁰,掃描速率100?ms/scan，距離精確度±3%，角分辨率為0.36⁰；固定在中層有機玻璃擋板(7)和下層有機玻璃擋板(8)之間的是微型計算機FitPC2?(11)，它是一臺輕巧的微處理計算機；固定在iRobot?Create移動機器人(9)裝載艙(24)內的是微型計算機FitPC2(15)的供電電源；由于微型計算機FitPC2(15)內部沒有散熱風扇，無法散熱。因此為其配備一臺冷卻風扇(16)，使其能長時間工作。冷卻風扇(16)固定在iRobot?Create移動機器人(9)上；iRobot?Create移動機器人(9)是一個商業化的移動平臺。通過它的串口可以讀到傳感器數據，并且可以使用iRobot?Roomba?開放接口協議發送對馬達的控制命令；頭盔式3D眼鏡iWear?VR920(52)是一款集成了3D顯示器、頭部跟蹤器、麥克風和耳機的互聯網通信設備。它的單眼分辨(像素)是640×480~1024×768，LCD顯示器，相當于在2.7米處觀賞62寸的屏幕，視覺范圍是32度，顯示色彩是24位真色彩(1600萬色)，設備重量0.09千克，支持VGA輸入。Logitech?Attack??3?Joystick操縱桿(62)由1個快速反應扳機，128級的高精確度線性X軸、Y軸和油門以及10個可編程的功能按鈕組成。