[實用新型]一種基于仿生SLAM的移動機器人特能分析實驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820578509.8
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN208126153U
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 刁海婷;李勁松;卞程遠;陳孟元
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產(chǎn)權代理有限公司 34138
• 代理人: 楊濤

本實用新型公開了一種基于仿生SLAM的移動機器人特能分析實驗平臺，涉及機器人航位推算領域，包括移動機器人和機器人系統(tǒng)，所述機器人系統(tǒng)分為用戶層、決策控制層、傳感信息層和運動控制層，選取加速度計、磁力計和陀螺儀等傳感器，彌補了純視覺導航固有的缺陷，增強了系統(tǒng)的魯棒性，多傳感器融合的RatSLAM模型框架，在傳統(tǒng)RatSLAM模型基礎上利用加速度計、磁力計、陀螺儀等慣性導航設備采集機器人速度和航向等參數(shù)實現(xiàn)航位推算，路徑綜合進行路徑更新以實現(xiàn)經(jīng)歷制圖的構建，增強了系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，通過激光測距儀構建地圖并繪制移動機器人實際走出的基準軌跡。

技術領域

本實用新型涉及機器人航位推算領域，具體涉及一種基于仿生 SLAM的移動機器人特能分析實驗平臺。

背景技術：

導航是機器人領域中一個值得研究的問題，一般而言有電磁導航、磁帶導航、視覺導航和激光導航，電磁導航是較為傳統(tǒng)的導航方式之一，目前仍被許多系統(tǒng)采用，它是在行駛路徑上埋設金屬線，并在金屬線上加載導引頻率，通過對導引頻率的識別來實現(xiàn)導航；磁帶導航技術與電磁導航相近，不同之處在于采用了在路面上貼磁帶替代在地面下埋設金屬線，通過磁帶感應信號實現(xiàn)導引；視覺導航是在行駛路徑上涂刷與地面顏色反差大的油漆或粘貼顏色反差大的色帶，通過攝圖傳感器將不斷拍攝的圖片與存儲圖片進行對比，偏移量信號輸出給驅動控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過計算糾正行走方向，實現(xiàn)導航；激光導航是在行駛路徑的周圍安裝位置精確的反射板，通過發(fā)射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當前的位置和方向，而RatSLAM模型的純視覺導航，是基于純視覺導航的一種模型，該模型路徑需要維護系統(tǒng)穩(wěn)定性不足，對于航向和速度的判斷及控制不夠理想，因此在此基礎上對RatSLAM模型的純視覺導航進行改進，彌補純視覺導航固有的缺陷，增強系統(tǒng)的魯棒性，增強系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。

如申請?zhí)枮镃N201710320077.0公開了一種基于單目視覺和IMU 信息的機器人定位與地圖構建系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用純視覺導航信息對 IMU偏差模型、絕對尺度以及重力加速度方向等進行估計；在視覺導航中，使用高效的ORB特征提取算法，對圖像幀提取豐富的ORB特征；利用基于預積分的IMU動力學模型建立相機的運動模型，對相機位置進行實時初步估計；在初步估計的基礎上對兩個圖像幀之間的ORB特征進行更為精確的估計，再利用多目幾何知識，實現(xiàn)對空間地圖點三維重構；在融合IMU信息的視覺信息匹配的基礎之上，采用基于因子圖的后端優(yōu)化算法，實時對地圖位置進行精確和實時的估計。該系統(tǒng)能夠對機器人運動和周圍環(huán)境信息進行精確的估計，但是該系統(tǒng)并未公開如何采集機器人速度和航向等參數(shù)并實現(xiàn)航位推算。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種基于仿生SLAM的移動機器人特能分析實驗平臺，以解決現(xiàn)有技術中導致的上述多項缺陷。

一種基于仿生SLAM的移動機器人特能分析實驗平臺，包括移動機器人和機器人系統(tǒng)，所述機器人系統(tǒng)分為用戶層、決策控制層、傳感信息層和運動控制層，所述用戶層包括PC上位機，所述決策控制層包括車載筆記本，所述PC上位機與車載筆記本通過無線連接，所述傳感信息層包括傳感器和運動控制設備，所述傳感器包括激光測距儀、加速度計、陀螺儀和磁力計，所述運動控制層包括光電編碼器1、光電編碼器2、電機1、電機2、電機控制器1和電機控制器2，所述光電編碼器1與電機控制器1電性連接，所述光電編碼器2與電機控制器2電性連接，所述電機控制器1電性連接電機1，所述電機控制器2電性連接電機2，所述移動機器人包括運動控制卡和傳感器主板，所述傳感器主板上設有各種傳感器擴展卡，每個傳感器擴展卡的主控芯片根據(jù)需求選配AVR系列單片機Mega16或Mega8，所述傳感器主板上設有RS-232轉RS-485電路，所述車載筆記本通過RS-485 與傳感信息層通訊，所述傳感信息層通過RS-232與電機控制器1和電機控制器2連接。

優(yōu)選的，所述運動控制卡主控芯片采用PHILIPS公司提供的ARM7 系列的芯片，所述運動控制卡嵌入式CPU芯片選型為PHILIPS公司提供的LPC2129芯片。