[發明專利]一種基于履帶式救援機器人的自主定位導航方法

在審

• 申請號: 201910804102.1
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110632919A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 梁士流;張學習;盧國昆
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達律師事務所
• 代理人: 楊曉松

本發明公開了一種基于履帶式救援機器人的自主定位導航方法，包括以下步驟：S1.以履帶機器人作為移動機器人平臺，進行必要零件的配置和傳感器擴展；S2.設置TF變換，采集里程計，激光雷達數據；S3.采用Hector_Slam地圖構建開源包建圖及應用KLD采樣，采用微粒濾波器定位；S4.利用路由器搭建的WIFI作為履帶機器人與PC上位機之間的無線通訊，實現PC上位機對履帶機器人傳感器數據信息的提取以及觀察者對履帶機器人運行狀態的實時監控；S5.打開自主定位與建圖、導航的工作節點，對模擬環境中的任意自定義目標點指明，履帶機器人自動根據算法規劃的路徑接收到控制指令，完成自主定位導航任務。

技術領域

本發明涉及機器人的技術領域，尤其涉及到一種基于履帶式救援機器人的自主定位導航方法。

背景技術

90年代來，移動機器人在控制技術、傳感器與信息處理技術等方面迎來重大發展，開始了在未知環境探索、王業產品輸送、災難救援、軍事偵察及家庭服務等領域的研究和應用，并展現出無法估量的應用前景。移動機器人在災難救援領域的應用，即救援機器人，是一種為了在地震、火災、核福射或人為恐怖活動等災難環境中實施救援而設計研發的機器人。眾所周知，災難現場復雜程度高，危險性大，緊迫感強，為救援工作帶來了極大的困難。救援機器人其體積小、靈活等諸多優點成為災難輔助救援的有效工具。一方面救援機器人能輔助救援人員在災后更高效地開展救援工作，在有限的時間內救助更多的受困者，另一方面能替代救援人員深入到危險的環境中，減少在救援過程中人員的二次傷。救援機器人的研究始于1995年日本神戶－大阪地震及美國阿爾弗德聯邦大樓爆炸案發生之后。限于當時的移動機器人技術，救援機器人很難實現完全自主化，因此應用于救援的機器人多為遙控型的機器人。然而，實際救援環境復雜程度高，為了提髙救援水平，縮短搜救時間，要求機器人能自主或者半自主地完成作業任務，而不是完全依賴于遠程手動操控。另一方面，人工智能、機器視覺和其他相關領域技術的研究和發展推動了機器人自主化或半自主化進程。具有感知能力、自主行為能力及智能決策和規劃能力的自主式機器人成了救援機器人未來發展的趨勢。

為了順應人工智能時代崛起態勢,適應救援機器人發展態勢,本發明針對其中救援機器人體系中常見的履帶機器人在室內救援環境當中進行自主定位導航，機器人硬件設計主要是雙電機差分驅動的履帶機器人配有STM32底層驅動模塊、電源模塊、WIFI網絡發射模塊、傳感器模塊等。軟件設計主要是采用ROS機器人操作系統,ROS提供了許多強大的工具程序和硬件驅動程序和許多非常實用的工具包程序,具有優秀的分布式處理框架和通信架構，良好的兼容性，集成度高。

發明內容

為了實現上述目的，本發明提供一種基于履帶式救援機器人的自主定位導航方法。

具體的技術方案為：

包括以下步驟：

S1.以履帶機器人作為移動機器人平臺，進行必要零件的配置和傳感器擴展；

S2.設置TF變換，采集里程計，激光雷達數據；

S3.采用常用得Hector_Slam地圖構建開源包建圖及應用KLD采樣，采用微粒濾波器定位；

S4.利用路由器搭建的WIFI作為履帶機器人與PC上位機之間的無線通訊，實現PC上位機對履帶機器人傳感器數據信息的提取以及觀察者對履帶機器人運行狀態的實時監控；

S5.打開自主定位與建圖、導航的工作節點，對模擬環境中的任意自定義目標點指明，履帶機器人自動根據算法規劃的路徑接收到控制指令，完成自主定位導航任務。

進一步地，所述步驟S1的具體配置過程如下：