[發明專利]一種農業溫室環境的機器人定位系統

在審

• 申請號: 202011004019.5
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112113565A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 高子航;林嬋娟;畢小明;鄭金銘
• 申請（專利權）人: 溫州科技職業學院
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/18;G01D21/02;G01S17/88;G01S17/93;G01S19/42
• 代理公司: 杭州廣奧專利代理事務所(特殊普通合伙) 33334
• 代理人: 尹建民

1.一種農業溫室環境的機器人定位系統，其特征在于：由SLAM機器人、遠程控制臺、云監測平臺和移動監控端，所述SLAM機器人包括機器人主體及動力設備，所述機器人主體內部設有中控單元，所述動力設備由中控單元實現控制，所述中控單元由樹莓派3B和STM32相結合組成，樹莓派3B和STM32中分別燒寫ROS系統和驅動程序，運行SLAM機器人的中控端程序，樹莓派3B主要負責運行EFK多傳感器姿態融合算法、激光雷達構建地圖算法、實時避障算法以及基于深度攝像頭的圖像處理，STM32則作為大負載驅動電機的外接板，主要負責ROS里程反饋、動態PID參數調整、電機PID調整、IMU自動校正；所述中控單元包括定位信息采集單元、深度信息采集單元、障礙物檢測單元、行駛輔助單元、信號收發單元，中控端負責匯總定位信息采集單元、深度信息采集單元、障礙物檢測單元、行駛輔助單元、信號收發單元回傳數據，并向發送端發送輸出結果，并實時運算機器人狀態，向動力設備發送后續行進命令。

2.根據權利要求1所述的一種農業溫室環境的機器人定位系統，其特征在于：所述定位信息采集單元用于SLAM機器人運行過程中采集實時環境信息，定位信息采集單元由激光雷達模塊、電流傳感器、電壓傳感器組成，電流傳感器、電壓傳感器監測自身的運行狀態，并采集到土壤環境等數據后返回給中控單元進行進一步的數據處理，中控單元計算傳感器返回值，并記錄入本地數據庫，以供后續對溫室環境的查詢與分析。

3.根據權利要求2所述的一種農業溫室環境的機器人定位系統，其特征在于：所述深度信息采集單元包括深度攝像頭模組，采集前方實時的深度圖像，并在本地存儲，同時將深度圖像實時推送給遠程監測單元，對前方深度狀態進行實時監控；同時，在SLAM機器人的中控單元運行即時圖像處理算法，結合改進的深度視覺分析算法，對采集到深度圖像進行實時圖像分析，發現前方障礙物時返回給中控單元，對路徑進行重新規劃。

4.根據權利要求3所述的一種農業溫室環境的機器人定位系統，其特征在于：所述障礙物檢測單元由深度攝像頭模塊和激光雷達模塊組合而成，深度攝像頭模組可以通過深度數據計算出前方障礙物的大致距離，并結合激光雷達數據，可對障礙物的檢測更加精準，同時中控單元融合激光雷達測距結果，結合深度攝像頭返回的前方障礙物距離，組合計算作為障礙無物檢測的依據。

5.根據權利要求1所述的一種農業溫室環境的機器人定位系統，其特征在于：所述行駛輔助單元包括GPS模塊以及9軸IMU模塊，無人車使用GPS模塊實現定位功能，可以得到實時的經度、緯度和海拔數值，IMU模塊實時監測車體的三維運動狀態，使用陀螺儀及加速度計輸出的九軸角度加速度數值，計算出車體實時的俯仰角和橫滾角，回傳數據監測車體在視距范圍外時的運行狀態，并將九軸加速度數據與電子羅盤輸出結合，精確計算出車體的行駛方向，經自動導航算法計算后，可以精準地給出車體的行駛規劃路線，并在監測端實時觀測車體的位置、狀態和路線信息。

6.根據權利要求1所述的一種農業溫室環境的機器人定位系統，其特征在于：所述信號收發單元包括Wi-Fi通信模塊和4G傳輸模塊，Wi-Fi接收端收到控制信號后傳遞給中控單元進行后續的分析處理，同時也可以作為發送端做出命令的反饋，通過4G傳輸模塊可與遠程控制臺完成數據交互，可在4G基站覆蓋范圍內，對當前位置、周邊環境地圖以及不同地區的行駛的軌跡和采集到的定位信息進行傳輸，實現存儲歷史行駛線路和歷史定位信息的存儲與查看。

7.根據權利要求1-6所述的一種農業溫室環境的機器人定位系統，其特征在于：所述遠程控制臺負責對SLAM機器人進行實時監控、命令下發以及數據處理操作，遠程控制臺是基于ROS操作系統之上開發的控制臺程序，提供給遠程操作者可視化的界面來觀測機器人的狀態和采集到的數據，以構建SLAM地圖，實現機器人定位功能。