[發明專利]輪式智能自主移動服務機器人

在審

• 申請號: 201710945667.2
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107696042A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長沙展朔軒興信息科技有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J5/00;B25J9/16;B25J19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機電一體化和計算機技術的智能移動服務機器人平臺，特別涉及一種具有自主性的智能移動機器人。

背景技術

美國、德國、英國等歐美發達國家在服務機器人產品研制開發方面起步于20世紀70年代中期，他們開發的工作站式機器人和搭載式機器人是當時進入市場比較成功的服務機器人之一。20世紀90年代初，歐盟提出了TIDE計劃，旨在促進幫助技術研發以滿足社會和工業要求，改進殘疾人和老年人的生活質量，提高歐洲工業和服務業市場的發展水平。進入21世紀，法國科學院和德國聯邦研究會分別提出Bobea、GURP計劃，積極推動服務機器人的研究.美國政府對于服務機器人的支持集中在作戰機器人、反恐機器人方面，推出的“護士助手”機器人，在醫院廣泛應用。

在我國，機器人技術研究本身起步較晚，智能服務機器人的研究與世界先進水平有很大的差距。近年來，隨著人工智能技術研究的廣泛深入，我國對服務機器人技術的理論研究正逐漸深入，隨著經濟的發展和老齡化人口的劇增，對于服務機器人的需求也越來越大。為此，2005年6月，國家科技部高新技術與產業化司就國家863計劃先進制造和自動化技術領域邀請有關企業、業內專家在北京召開了“服務機器人”發展戰略研討會。專家組針對國內需求進行分析，考慮到我國現實的技術基礎，提出了“十一五”期間服務機器人的發展目標，國內不少科研機構開始著手于這一方面的研究。2007年4月，哈爾濱工業大學繼研制出智能服務機器人“青青”后，又研制出一種新型智能服務機器人，這種機器人可以自主避障，自由行走，而且可以與人簡單對話，在國內屬于領先水平。但它的活動范圍十分有限，離高智能化的目標相距甚遠。

但是，隨著計算機技術和人工智能技術的進一步發展，智能移動服務機器人的研究不可否認的成為機器人研究的一個重要領域，成為研究領域的熱點，研究方向主要包括機器視覺、多傳感器融合技術，機器人的導航與定位技術、自主人-機協作、人-機交互等，而這些研究內容都需要一個開放性和可靠性較高的實驗平臺，來對這些方法和理論加以實踐證明，所以開發以家庭服務和高校實用的具有高可靠性、開放性的機器人實驗平臺具有很大市場潛力和研究意義。

輪式智能自主移動機器人的關鍵技術主要包括，基于機器視覺的導航定位和運動物體跟蹤、基于機器人平臺的語音交互技術、移動機器人的控制技術、機器人運動機構的控制技術，傳感器技術等等。

機器視覺是一門相當前沿的科技，也是人工智能研究的熱點，也是機器人獲得大量周圍環境信息的傳感器，機器視覺運算過程中數據量較大，實時性較差，影響了機器視覺的實際應用，且好多基于路標的機器視覺導航系統采用人工路標的方法，實用性也較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用機器視覺實時定位導航的方法，利用該方法實時的得到機器人所在周圍環境的拓撲地圖，主要通過機器人在環境中漫游時利用機器視覺對周圍環境的自然顯著性路標進行識別，構建拓撲節點，形成環境的拓撲地圖。

本發明是采用以下技術手段實現的：

一種輪式智能自主移動服務機器人，分為上部和設置于底盤上的下部，包括：控制系統、運動機構、嵌入式單板計算機、云臺攝像機和傳感器；運動機構，通過電機驅動和/或控制器進行控制；工控機，通過串口連接電機驅動和/或控制器；云臺攝像機，通過串口控制云臺攝像機的方位和角度，提供機器人周圍的環境信息，并將其采集的信息通過圖像采集卡連接到嵌入式單板計算機；傳感器設置在機器人的上部與下部，通過信息處理后連接到嵌入式計算機；機器人上部和下部通過上連接板和下連接板進行折疊連接，在上下連接板之間設有橫向折疊軸和/或抽插；

前述的傳感器分布為下部五個構成半圓，上面兩個并排。

前述的傳感器分布在平分180°的五個棱柱上，各自占據36°的范圍。

前述的底盤左右兩側安裝有光電編碼器、減速器的直流有刷伺服電機，在驅動輪軸線的中垂線上各安裝一個萬向的隨動輪。

本發明與現有技術相比，具有以下明顯的優勢和有益效果：

本發明機器人能夠根據超聲傳感器實現自主避障，在環境中漫游，同時通過云臺攝像頭記錄周圍環境信息，構建環境的拓撲地圖，也可以實現特定目標的識別和跟蹤，此外，本機器人具有良好的人機交互性功能，可以通過機器人自身攜帶的麥克進行語音控制，以及進行簡短對話和自我介紹等。提高了在一些非人造環境中的定位導航以及地圖構建的能力，使得機器人的活動范圍有室內走向更為寬廣的室外，這也為機器人更好的服務于人類提供了理論基礎和一些方法。

附圖說明