[發明專利]一種基于ROS的機器人物品傳送方法和控制系統

在審

• 申請號: 201710084042.1
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106708058A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 曾丹;李陽;陳帥軍;張之江;沈為
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種機器人物品傳送方法和控制系統，特別是一種基于ROS（Robot Operating System，機器人操作系統）的機器人物品傳送方法和控制系統，屬于機器人操作系統應用技術領域。

背景技術

信息的傳送在移動互聯網的發展推動下得到了快速的發展，人們可以方便地利用社交軟甲、電子郵件等方式進行信息的交流，相比之下，以人工為主的實物交付方式與當今信息社會的發展極不相稱。人工派送貨運時間長，時效性差，工作效率低下。經濟的發展、生活水平的提高使得物件傳送的需求在人們的日常生活中越來越高，現代物件的運送情況主要表現為遠距離傳送和近距離傳送交付兩種方式。

遠距離的物件傳送主要依托于鐵路、公路、航空等公共交通網絡，隨著人們網購熱情的提升，快遞行業在近幾年得到了迅猛的發展，但其受到“隔夜送達難”、“服務態度難保證”以及“人力成本高”等因素的制約，無法滿足現代人快節奏、高質量生活水平的需求。相比之下，小物件、近距離、高頻次的物件傳送需求在人們的日常生活中則顯得更加迫切，辦公室、學校、醫院等室內環境以及樓宇之間頻繁的物件交付很大程度上影響了人們的工作效率，迫切需要一種更加便捷智能的物件傳送方式來將人們從繁瑣的實物交付工作中解脫出來。

針對上述更加便捷智能的物件傳送方式，無人機派送是人們所做的一次嘗試。無人機配送作為一種創意配送方式還未真正投入商業使用，近日亞馬遜“無人機配送”或將結合貨車配送，從而有望讓無人機送貨成為現實。無人機配送具有速度快等優點，但是在操作、成本和管制方便還存在諸多問題。無人機的運載能力僅為幾斤，而網點對網點之間的準運需求以百斤計，且室內的實物交付不可能通過無人機實現；而且無人機續航能力僅20分鐘上下，配送范圍很受限制。此外，天氣影響、電磁干擾、安全問題等都是需要考慮的因素。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種基于ROS的機器人物品傳送方法和控制系統。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于ROS的機器人物品傳送方法，包括如下步驟：

步驟1、Nvidia Jetson TK1中安裝ROS操作系統，利用Kinect獲取帶有深度信息的RGB-D圖像，在ROS中利用RTAB-Map算法進行處理建立二維導航地圖，將二維導航地圖存儲到Nvidia Jetson TK1中；

步驟2、在客戶端中輸入自己的位置和目的地位置，并將位置信息傳送服務器，服務器將位置信息發送到Nvidia Jetson TK1；

步驟3、Nvidia Jetson TK1將位置信息與二維導航地圖中的位置數據進行匹配，得到匹配結果后利用Dijkstra算法生成規劃路徑，并根據規劃路徑生成序列操作指令；

步驟4、Nvidia Jetson TK1將生成的序列操作指令發送到單片機，單片機根據序列操作指令控制機器人按序列執行命令，以完成客戶端指定的取件和送件操作，完成客戶端指定操作后，機器人返回初始位置；

步驟5、通過服務器向客戶端推送取件和送件完成信息；

步驟6、通過機器人攜帶的Kinect檢測機器人在按序執行命令過程中碰到的障礙物，并將數據發送給Nvidia Jetson TK1，Nvidia Jetson TK1中的ROS操作系統利用動態窗口法（DWA）來進行局部路徑規劃，以避開障礙物。

進一步的，客戶端界面，通過輸入自己和目的地的位置，以發送請求指令至服務器，服務器接收指令后發送至Nvidia Jetson TK1，Nvidia Jetson TK1根據指令改變機器人的行走方向，完成到指定地點取件和送件的動作。

進一步的，在步驟3中，Nvidia Jetson TK1獲取服務器發送的文本指令中的位置信息后與后臺儲存的二維導航地圖中的位置數據進行匹配，得到匹配結果后生成規劃路徑，并根據規劃路徑生成序列操作指令。

進一步的，在步驟6中，Nvidia Jetson TK1獲取Kinect的RGB-D圖像數據、單片機的里程計數據， ROS操作系統根據讀取的數據利用動態窗口法（DWA）來進行局部路徑規劃并將發送路徑信息給單片機，單片機根據路徑信息和IMU慣性測量單元的機器人姿態數據運用PID算法進行運算，將計算得到的PWM值賦予給電機以調整驅動輪的轉速，以控制機器人的行走速度和轉向。