[發(fā)明專利]機器人的導(dǎo)航控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410476309.8
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104181926B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱珍偉;袁洪良;趙平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海畔慧信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海晨皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31260
• 代理人: 成麗杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)，特別涉及機器人的行走控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的群體機器人的控制系統(tǒng)如圖1所示，在該框架中，一般是把任務(wù)調(diào)度和任務(wù)分配模塊在服務(wù)器上實現(xiàn)，在機器人本身的計算機上實現(xiàn)路徑規(guī)劃、運動控制、障礙物避讓等功能。比如，通過機器人本身的傳感器探測地圖的變化、障礙物的存在及運動，并使用機器人自身的計算機計算行進的路線。機器人之間通過無線網(wǎng)絡(luò)互相通信，根據(jù)需要分享相互之間的位置、速度、姿態(tài)、及探測到的障礙物信息等。

為了保證機器人按照規(guī)劃的路線行走，通常需要在機器人中設(shè)計一個用于測距的紅外線檢測模塊，通過該模塊對外界物體的測距，控制機器人的行走。

然而，在上述方案中，不但需要對機器人增設(shè)紅外線檢測模塊，導(dǎo)致機器人的制造成本上升。而且，僅根據(jù)對外界物體的測距控制機器人的行走，也無法保證其行進路線的準確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種機器人的導(dǎo)航控制方法，不但可以降低機器人的制造成本，同時保證了對機器人行進路線的精準控制。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種機器人的導(dǎo)航控制方法，包含以下步驟：

機器人在根據(jù)制定的導(dǎo)航指令進行行走的過程中，周期性地獲取位于機器人前方的路面圖像；

在每一次獲取到所述路面圖像后，檢測所述路面圖像中是否存在地面標志；

如果存在所述地面標志，則根據(jù)以路面圖像建立的坐標系，計算所述機器人的位置和方向；如果不存在所述地面標志，則根據(jù)航位推測法計算所述機器人的位置和方向；

所述機器人根據(jù)所述計算的位置和方向，控制所述機器人的行走方向和速度。

本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過周期性地獲取位于機器人前方的路面圖像，檢測獲取的路面圖像中是否存在地面標志，并根據(jù)地面標志存在與否的檢測結(jié)果分兩種情況計算機器人的位置和方向，進而再根據(jù)計算的位置和方向，控制所述機器人的行走方向和速度。由于是利用了存在于地面上的地面標志，進行機器人當前位置和方向(姿態(tài))的計算，因此無需對機器人增設(shè)紅外線檢測模塊，降低了機器人的制造成本，而且坐標系的位置檢測以及航位推測法的位置檢測都是相對紅外檢測更為精準的位置計算方式，從而保證了對機器人行進路線的精準控制。另外，由于針對是否能檢測到地面標志，分兩種情況進行處理，可使得獲取路面圖像的周期時長不受限制，從而保證了對機器人行進方向與位置的實時計算。

優(yōu)選地，在根據(jù)以路面圖像建立的坐標系，計算所述機器人的位置和方向時，以所述路面圖像的垂直方向為x軸方向，水平方向為y軸方向，建立坐標系；在建立的所述坐標系中，獲取所述所述機器人的中心點K和所述地面標志的中心點T；判斷所述K的y軸坐標與所述T的y軸坐標是否相同，如果相同，則判定所述機器人的行走方向未發(fā)生偏移；如果不相同，則判定所述機器人的行走方向發(fā)生偏移，計算所述機器人偏移的距離x和角度θ。在檢測到地面標志的情況下，進一步根據(jù)路面圖像的中軸線和地面標志的中軸線是否一致，判斷機器人的行走方向是否發(fā)生偏移，計算簡單，簡化了機器人的運算負荷。

優(yōu)選地，在根據(jù)航位推測法計算機器人的位置和方向時，根據(jù)以下公式計算機器人偏移的距離x和角度θ：

其中，所述v₀表示機器人的行進速度；所述r表示機器人左右側(cè)的輪距；所述θ₀表示最近一次根據(jù)以路面圖像建立的坐標系，計算到的機器人的偏移角度；所述x₀表示最近一次根據(jù)以路面圖像建立的坐標系，計算到的機器人的偏移距離；所述Δv表示根據(jù)最近一次以路面圖像建立的坐標系，計算到的機器人的偏移角度和偏移距離，在機器人的兩個輪子上施加的糾正偏差的控制量，所述dt表示對時間的積分。進一步保證了在未檢測到地面標志時，對機器人位置和方向的計算準確性。

優(yōu)選地，機器人利用自身攜帶的攝像頭周期性地拍攝前方路面，得到所述路面圖像。由于攝像頭是機器人本身會配備的設(shè)備，因此，本發(fā)明實施方式的機器人的導(dǎo)航控制方法，無需對機器人增設(shè)額外的設(shè)備，易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的群體機器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明第一實施方式所涉及的機器人群體的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的機器人的導(dǎo)航控制方法流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的地圖柵格化示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的行進路線示意圖；