[發明專利]基于分布式智能監測控制節點的機器人監控及自主移動系統的運行方法

有效

• 申請號: 201310296220.9
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103389699A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 趙越;章逸豐;熊蓉;毛翊超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種基于分布式智能監測控制節點的機器人監控及自主移動系統的運行方法。可用于大型室內外環境如辦公樓、廠區、道路等。利用搭載相機和射頻發射器的智能監測控制節點對監控區域內的機器人進行識別與控制，從而實現機器人巡航和任務作業。

背景技術

隨著機器人技術的發展，機器人已經開始進入到人類環境中輔助人進行日常作業任務。對于一個需要在人類環境中完成指定任務的移動機器人來說，需要具有實時感知外部環境的能力。現有的自主服務機器人大多需要配備激光傳感器、里程計、紅外、聲吶傳感器等眾多傳感器來獲取外部信息，從而進行自定位。而為了適應人類復雜環境，機器人對傳感器的精度和探測范圍都有很高的需求，從而導致了機器人造價昂貴。如何在保證機器人性能的基礎上降低成本是機器人在推廣過程中遇到的難題和挑戰。

另一方面，目前監控系統開始普及，如針對小區的監控系統，主要采用嵌入式系統搭載相機，并與網絡視頻服務器相連，這種分布式架構使相機的增減十分方便。在服務器端用戶可以根據電子地圖查看各個監控區域，調取各區域的時時圖像。但目前的監控系統功能單一，只是作為圖像采集設備為安保人員擴大監測視野。

利用現有的監控系統作為機器人的傳感器，通過統一服務器進行監控視頻信息的獲取和分析，從而指導機器人運動控制，可以大大減少機器人對于自身傳感和運算的要求。而且監控視野內所有的機器人都可以共用視頻處理結果信息，對于批量機器人的成本控制有著先天的優勢。在監控系統日益完善的現在，利用現有視頻監控信息進行多機器人的運動控制系統具備極大的應用和推廣前景。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種基于分布式智能監測控制節點的機器人監控及自主移動系統的運行方法。

基于分布式智能監測控制節點的機器人監控及自主移動系統的運行方法的步驟如下：

1)搭建基于分布式智能監測控制節點的機器人監控及自主移動系統，系統包括：服務器、網絡傳輸設備、一個以上的智能節點主控運算單元、射頻發射模塊、一個以上的相機、一個以上的行走于環境中的機器人；智能節點主控運算單元與射頻發射模塊和一個以上的相機相連，組成智能監測控制節點；服務器通過網絡傳輸設備與一個以上的智能監測控制節點相連；行走于環境中的機器人由系統進行監測和控制；

2)標定相機的內外參數和畸變參數，并配置射頻發射模塊的地址；

3)根據真實的環境在服務器的地圖構建與編輯模塊中繪制地圖，并與真實地圖坐標進行匹配；

4)各智能監測控制節點在線進行視頻圖像采集和處理，得到行走于環境中的機器人和環境中障礙物的信息，并通過網絡傳輸設備發送至服務器；

5)服務器對本周期內所有智能監測控制節點的圖像采集結果數據進行濾波和融合，將處理結果數據輸入服務器中的用戶交互模塊進行交互顯示；

6)將濾波融合后的結果數據更新到四叉樹地圖中，進行一個以上的行走于環境中的機器人的實時路徑規劃、平滑及避障，獲得一個以上的行走于環境中的機器人的控制指令。

7)根據每個智能監測控制節點中射頻發射模塊的控制范圍分配所管轄的行走于環境中的機器人列表，對跨節點的行走于環境中的機器人給出地址切換指令；

8)將行走于環境中的機器人控制指令和地址切換指令通過已經建立的網絡連接分發給每個智能監測控制節點。

所述的服務器包括：網絡通訊模塊、數據的濾波融合模塊、射頻地址管理模塊、地圖構建與編輯模塊、路徑規劃與導航模塊、用戶交互模塊；網絡通訊模塊利用網絡模型中的I/O完成端口處理多個智能監測控制節點的并發異步I/O請求，將同一周期中多個請求的圖像識別結果輸入數據的濾波融合模塊，融合結果結合地圖構建與編輯模塊中所繪制的離線地圖更新本周期的觀測信息并通過用戶交互模塊進行交互顯示，路徑規劃與導航模塊使用觀測信息實時規劃控制行走于環境中的機器人的導航任務，并生成運動指令，分發給射頻地址管理模塊，射頻地址管理模塊根據行走于環境中的機器人的位置和速度指令生成最終的控制指令并通過網絡通訊模塊發送給相應的智能監測控制節點。