[實用新型]一種iRobot移動機器人定位平臺

有效

• 申請號: 201220045441.X
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN202471081U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 陶重犇
• 申請（專利權）人: 陶重犇
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

該實用新型涉及一種iRobot移動機器人定位平臺，屬于電子技術、傳感技術和計算機技術等領域。?

背景技術

近年來，出現了各類用于移動機器人同步定位與建圖(Simultaneous?Localization?and?Mapping，SLAM)研究的定位平臺。雖然這些平臺各具特色，但是它們無法滿足可擴展性、可移植性和廉價性等的要求。一些平臺是由資源有限的簡易移動機器人搭建起來的。因此計算能力和傳感器性能都較差，無法實現準確的同步定位與建圖。這些平臺包括MicaBot?、CotsBot?等機器人；一些平臺基于全套的商用機器人，它們有獨特的軟硬件結構，而且計算能力強，傳感器性能好，但是可移植性差并且單個移動機器人價格昂貴。這類機器人的典型代表是Pioneer移動機器人家族。因此出于各方面的原因，智能移動機器人SLAM研究的定位平臺難以在一般的科研機構或實驗室普及。?

發明內容

針對現有技術的缺點，本實用新型的目的是提出一種成本相對較低、計算能力強、軟硬件可移植和傳感器性能好的iRobot移動機器人定位平臺。該移動機器人定位平臺包括硬件架構和軟件系統。?

一種iRobot移動機器人定位平臺硬件部分主要包括Hokuyo?LRF?URG-04LX激光測距儀(1)、上層有機玻璃擋板(2)、右支撐架(3)、中層擋板(4)、下層擋板(5)、移動機器車iRobot?Create?(6)、右車輪(7)、Fitpc2供電電源(8)、左車輪(9)、冷卻風扇(10)、微型計算機Fitpc2?(11)、左支撐架(12)。移動機器車iRobot?Create?(6)設有左右兩根支撐架(12)(3)，它們將上層玻璃擋板(2)、中層玻璃擋板(4)和下層玻璃擋板(5)垂直連接并固定在移動機器車iRobot?Create?(6)上。固定在上層有機玻璃擋板(2)上的是Hokuyo?LRF?URG-04LX激光測距儀(1)，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(4)和下層玻璃擋板(5)之間，下層玻璃擋板(5)和移動機器車iRobot?Create?(6)之間的是兩臺微型計算機Fitpc2?(11)。這是一種輕巧的計算機，能運行Windows和Linux兩種操作系統。由于微型計算機Fitpc2?(11)內部沒有散熱風扇，無法散熱。因此為其配備一臺冷卻風扇(10)，使其能長時間工作。冷卻風扇(10)固定在移動機器車iRobot?Create?(6)上；移動機器車iRobot?Create?(6)?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。?

一種iRobot移動機器人定位平臺軟件部分由機器人操作系統(Robot?Operating?System,?ROS)構成。這是一種開源的元操作系統，它提供的服務包括硬件抽象、低端設備控制、常用函數實現、進程之間的信息傳輸以及軟件包管理。?

ROS有兩個基本的部分，一部分是ROS的核心部分，它的基本功能是可以跟一臺帶有無線通信功能(如Wi-Fi功能)并運行ROS操作系統的電腦進行無線通信，并能利用外部帶有無線通信功能的計算機遠程遙控移動機器人進行運動。另一個部分的程序包是整個ROS社區共享的開源代碼。ROS社區指的是所有使用ROS操作系統的個人、研究團體和科研院所都可以將代碼發布到網上的ROS社區中。并且這些代碼可以很容易的下載并移植到其他使用ROS操作系統的移動機器人平臺或傳感器平臺上。利用這些開源代碼就能在這個平臺上實現目標檢測、目標追蹤、目標識別、同步定位與建圖以及自動導航等功能。?

ROS的網絡結構包括外部計算機?(40)、無線通信(41)和移動機器人車載計算機(11)。外部計算機?(40)和移動機器人車載計算機(11)之間通過無線局域網連接。外部計算機(40)具有強大的計算能力，能處理各類計算量很大的任務，如定位、目標檢測、圖像處理等。?

對于任何移動機器人的應用，首先都得知道移動機器人在工作環境中的位置，這樣就需要有具體工作環境的地圖。然而地圖可能不是現成的。因此，很多時候需要機器人自己到工作環境中去建圖。這樣移動機器人同步定位與建圖問題就產生了。同步定位與建圖技術的定義是在一個未知的環境中，移動機器人建立一張未知環境的地圖，同時定位它自身在地圖中的位置。?