[發(fā)明專利]一種機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810548890.8
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN109001676B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉彤;蘇偉;麻付強;白紅英;李毅萍;張希
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括：機器人、1個或多個光定位解算裝置、設(shè)于所述機器人頂部的基于DLP的定位信息投影裝置；其中，

所述定位信息投影裝置，用于投影包含坐標(biāo)信息和機器人ID的圖像序列，其中，所述坐標(biāo)信息是光定位解算裝置在投影圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息；

位于所述定位信息投影裝置投影區(qū)域內(nèi)的一個或多個光定位解算裝置，用于根據(jù)接收到的所述定位信息投影裝置投影的圖像序列，確定自身與機器人之間的相對坐標(biāo)和機器人ID，并根據(jù)確定的機器人ID，將自身與機器人之間的相對坐標(biāo)發(fā)送給對應(yīng)的機器人，以便于對應(yīng)的機器人通過坐標(biāo)變換實現(xiàn)實時定位和導(dǎo)航；

其中，所述定位信息投影裝置，用于按照固定頻率在水平方向循環(huán)投影包含坐標(biāo)信息和機器人ID的圖像序列；

位于所述定位信息投影裝置投影區(qū)域內(nèi)的一個或多個光定位解算裝置，用于按照與所述定位信息投影裝置投影相同的頻率接收圖像序列并解碼，得到自身與機器人的相對坐標(biāo)、機器人姿態(tài)以及機器人ID；

其中，在所述定位信息投影裝置按照固定頻率在水平方向循環(huán)投影包含坐標(biāo)信息和機器人ID的圖像序列之前，所述定位信息投影裝置，還用于生成包含坐標(biāo)信息和機器人ID的m+1位BMP位圖文件；

其中，BMP位圖文件中每個像素點的前m位用于存儲坐標(biāo)信息和機器人ID的格雷碼序列，最后一位為保留位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述定位信息投影裝置包括：投影機、固定所述投影機的固定支架和為所述定位信息投影裝置供電的電源；

其中，所述投影機與支架固定后安裝在機器人頂部；

所述定位信息投影裝置與機器人之間的相對坐標(biāo)和姿態(tài)已知。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置每一次定位的投影周期為N幀時間，其中，Nm+1，前m幀順序選擇BMP位圖文件的前m位，后N-m幀重復(fù)選擇BMP位圖文件的第m+1位；

其中，前m位為數(shù)據(jù)位，包含坐標(biāo)信息和機器人ID的格雷碼序列；后N-m位為標(biāo)志位，用以劃分相鄰的兩個圖像序列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，每個光定位解算裝置的全局坐標(biāo)已知，四個光電傳感器的安裝位置已知；

所述光定位解算裝置包括：設(shè)于預(yù)設(shè)位置的4個光電傳感器和處理器；

每個光電傳感器，用于按照與所述定位信息投影裝置投影相同的頻率接收圖像序列，所述圖像序列包括：坐標(biāo)信息和機器人ID的格雷碼序列；

所述處理器，用于讀取4個光電傳感器接收到的格雷碼序列并進行解碼，確定當(dāng)前光定位解算裝置與所述定位信息投影裝置之間的相對坐標(biāo)，并結(jié)合已知的定位信息投影裝置與機器人之間的相對坐標(biāo)和姿態(tài)，得到機器人的三維坐標(biāo)和三個自由度的姿態(tài)角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人，用于通過坐標(biāo)變換進行實時定位，并通過多個光定位解算裝置的位置構(gòu)建環(huán)境地圖，實現(xiàn)機器人的自主導(dǎo)航。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：設(shè)于機器人上的無線通信收發(fā)裝置；

當(dāng)環(huán)境中只有一個機器人時，機器人上的無線通信裝置作為主節(jié)點，每一個光定位解算裝置為一個子節(jié)點，在主節(jié)點與子節(jié)點建立的無線通信網(wǎng)絡(luò)中，每一個光定位解算裝置獨立的將數(shù)據(jù)發(fā)送至機器人，所述數(shù)據(jù)包括：機器人的三維坐標(biāo)和三個自由度的姿態(tài)角。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)環(huán)境中有多個機器人時，添加一個無線通信裝置作為主節(jié)點，每個機器人上的無線通信收發(fā)裝置和光定位解算裝置均為子節(jié)點，光定位解算裝置將數(shù)據(jù)發(fā)送至主節(jié)點，主節(jié)點收到數(shù)據(jù)后按照機器人ID將數(shù)據(jù)重新打包發(fā)送至對應(yīng)的機器人。