基于机器人的室内定位导航系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种机器人的室内定位导航系统及其方法，该系统包括主控计算机和具有机器人、第一摄像头和光线发生器的移动装置，第一摄像头和光线发生器设置在机器人上；室内地面上有设定光线照射下显示的坐标系；光线发生器用于发出设定光线至室内地面上；第一摄像头用于获取显示的坐标图像并发送给机器人；机器人用于识别坐标图像得到机器人在室内坐标系上的当前位置数字坐标并发送给主控计算机；主控计算机用于根据当前位置数字坐标和预存储的坐标系确定机器人的当前位置；还用于将目标位置根据预存储的坐标系转换为目标位置数字坐标并根据当前位置数字坐标和目标位置数字坐标生成导航信号。该系统使得机器人在室内地面上准确地定位导航。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，特别地，涉及一种基于机器人的室内定位导航系统及其方法。
技术介绍
自主移动机器人由于其具有自主定位功能，得到了越来越广泛的应用，其中又以室内机器人为研究热点。然而由于机器人并未实现完全智能化，因此定位与导航技术又是机器人实现智能化和完全自主移动的关键，尤其是当机器人需要完成室内运动时，解决机器人位置的确定和导航问题成为关键。目前，虽然随着人们对定位与导航技术的深入研究，逐步的实现了机器人在无人干预的条件下使其沿规划的任意路径移动并完成指定的任务，但是却存在缺陷。在传统的定位过程中，一般采用电磁导航、声纳、激光测距或全球定位系统(GlobalPositioningSystem，简称GPS)等方法获取机器人的位置信息。上述所提到的方法使用广泛，在结构化环境下可以获得令人满意的准确性和可靠性，但是这些方法获得的环境信息十分有限，基本只能用于简单而固定的环境，并且由于室内运动的空间的遮蔽性，以及对定位精度的要求，目前传统方法如卫星定位往往不能满足要求。例如选用GPS无法在室内正常工作，在这种环境中，GPS定位很慢甚至不可能，而且不够准确。此外，还可通过采用其他技术如设置固定的信号发生器定位，红外光线投影等进行定位，但定位精度也不够理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于机器人的室内定位导航系统，能够使得机器人在室内进行准确定位导航。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：基于机器人的室内定位导航系统，其特征在于，包括移动装置和主控计算机，所述移动装置包括机器人、第一摄像头和光线发生器，所述第一摄像头和所述光线发生器均设置在所述机器人上；且室内地面上构建有在设定光线照射下显示的坐标系；所述光线发生器，用于发出设定光线至室内地面上；所述第一摄像头，用于获取所述设定光线照射下室内地面显示的坐标图像，并发送给所述机器人；所述机器人，用于识别所述坐标图像，得到所述机器人在室内坐标系上的当前位置数字坐标，并发送给所述主控计算机；所述主控计算机，用于根据所述当前位置数字坐标和预存储的坐标系，确定所述机器人的当前位置；还用于将目标位置根据所述预存储的坐标系转换为目标位置数字坐标，并根据所述当前位置数字坐标和目标位置数字坐标生成导航信号。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。优选地，所述机器人还包括驱动控制单元和驱动机构；所述驱动控制单元接收由所述主控计算机发出的所述导航信号生成相应的驱动控制信号，发送给所述驱动机构；所述驱动机构根据所述驱动控制信号在室内地面上行进。优选地，所述驱动机构包括驱动电机和机轮，所述驱动控制信号包括转速信号，所述驱动电机根据所述转速信号驱动所述机轮以相应的转速转动。优选地，所述移动装置还包括第二摄像头，所述第二摄像头设置在所述机器人上，用于获取机器人行进路径前方的障碍物，以避开障碍物。优选地，所述坐标系的坐标轴在所述室内地面的最长尺寸和最宽尺寸所形成的矩形范围内离散为m行和n列，形成m×n个坐标点并将所述室内地面覆盖，每一个坐标点表示成(x,y)，其中，m、n、x、y均为自然数，且1≤x≤m，1≤y≤n。优选地，所述设定光线为紫外光线，所述光线发生器为紫外线灯。优选地，所述机器人还包括识别单元和第一通讯单元，其中，所述识别单元分别与所述第一摄像头和所述第一通讯单元相连，所述识别单元用于将所述第一摄像头获取的坐标图像识别为当前位置数字坐标，所述第一通讯单元，用于将所述识别单元识别的当前位置数字坐标发送到所述主控计算机中。优选地，所述机器人还包括数字坐标选择单元，所述数字坐标选择单元分别与所述识别单元和所述第一通讯单元相连，所述坐标图像内包括至少一个数字坐标，当包括多个数字坐标时，所述数字坐标选择单元用于选择坐标图像中心位置的数字坐标作为当前位置数字坐标，发送到第一通讯单元，以确定所述机器人的当前位置。优选地，所述主控计算机包括中央处理单元、存储单元、第二通讯单元和定位导航单元，其中所述存储单元、所述第二通讯单元和所述定位导航单元均与所述中央处理单元相连，所述存储单元用于存储构建在室内地面上的坐标系和可执行程序指令，所述中央处理单元用于调用所述存储器单元中存储的可执行程序指令，所述定位导航单元根据接收所述当前位置数字坐标和预存储的坐标系，确定所述机器人的当前位置，还用于将目标位置根据所述预存储的坐标系转换为目标位置数字坐标，并根据所述当前位置数字坐标和目标位置数字坐标生成导航信号，所述第二通讯单元与所述定位导航单元相连且与所述第一通讯单元通讯连接，将所述导航信号通过所述第一通讯单元发送到所述机器人。优选地，所述导航信号包括预设行进路径，所述定位导航单元还用于根据预设行进路径和机器人实时坐标对所述机器人的行进路径进行矫正。一种室内定位导航的方法，利用上述所提供的基于机器人的室内定位导航系统实现，包括如下步骤：在室内地面上构建在设定光线照射下显示的坐标系；发出设定光线至室内地面上；获取所述设定光线照射下室内地面显示的坐标图像；识别所述坐标图像，得到机器人在室内坐标系上的当前位置数字坐标；根据所述当前位置数字坐标和预存储的坐标系，确定所述机器人的当前位置；并将目标位置根据所述预存储的坐标系转换为目标位置数字坐标，并根据所述当前位置数字坐标和目标位置数字坐标生成导航信号。基于上述技术方案，本方法还可以做如下改进。优选地，所述设定光线为紫外光线。优选地，当坐标图像内包括多个数字坐标时，选择坐标图像中心位置的数字坐标作为当前位置数字坐标，以确定所述机器人的当前位置。优选地，还包括：根据预设行进路径和机器人实时坐标对所述机器人的行进路径进行矫正。本专利技术提供的基于机器人的室内定位导航系统，既方便简单，又能够使得机器人准确地在室内地面上进行定位导航，与此同时，成本低廉。鉴于此，利用本专利技术提供的室内定位导航系统进行定位导航方法，也能够使得机器人准确的在室内地面上进行定位导航，且该方法简单方便便于操作。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的基于机器人的室内定位导航系统的整体结构示意图；图2为用于根据本专利技术实施例所提供的基于机器人的室内定位导航系统的配置示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：10-移动装置；100-机器人；1000-识别单元；1002-第一通讯单元；1003-驱动控制单元；1004-驱动机构；1005-数字坐标选择单元；1007-驱动电机；1008-机轮；102-第一摄像头；103-第二摄像头；104-光线发生器；12-主控计算机；120-中央处理单元；121-存储单元；122-第二通讯单元；123-定位导航单元；124-计时单元；125-警报单元。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。图1示出了本专利技术实施例所提供的基于机器人的室内定位导航系统的整体结构示意图。如图1中所示，该室内定位导航系统，包括移动装置10和主控计算机12，其中移动装置10包括机器人100、第一摄像头102和光线发生器104，机器人100包括驱动控制单元1003和驱动机构1004。对机器人100、第一摄像头102、光线发生器104、驱动控制单元1003和驱动机构1004随后进行详细的描述。图2示出了用于根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于机器人的室内定位导航系统，其特征在于，包括移动装置和主控计算机，所述移动装置包括机器人、第一摄像头和光线发生器，所述第一摄像头和所述光线发生器均设置在所述机器人上；且室内地面上构建有在设定光线照射下显示的坐标系；所述光线发生器，用于发出设定光线至室内地面上；所述第一摄像头，用于获取所述设定光线照射下室内地面显示的坐标图像，并发送给所述机器人；所述机器人，用于识别所述坐标图像，得到所述机器人在室内坐标系上的当前位置数字坐标，并发送给所述主控计算机；所述主控计算机，用于根据所述当前位置数字坐标和预存储的坐标系，确定所述机器人的当前位置；还用于将目标位置根据所述预存储的坐标系转换为目标位置数字坐标，并根据所述当前位置数字坐标和目标位置数字坐标生成导航信号。

【技术特征摘要】
1.基于机器人的室内定位导航系统，其特征在于，包括移动装置和主控计算机，所述移动装置包括机器人、第一摄像头和光线发生器，所述第一摄像头和所述光线发生器均设置在所述机器人上；且室内地面上构建有在设定光线照射下显示的坐标系；所述光线发生器，用于发出设定光线至室内地面上；所述第一摄像头，用于获取所述设定光线照射下室内地面显示的坐标图像，并发送给所述机器人；所述机器人，用于识别所述坐标图像，得到所述机器人在室内坐标系上的当前位置数字坐标，并发送给所述主控计算机；所述主控计算机，用于根据所述当前位置数字坐标和预存储的坐标系，确定所述机器人的当前位置；还用于将目标位置根据所述预存储的坐标系转换为目标位置数字坐标，并根据所述当前位置数字坐标和目标位置数字坐标生成导航信号。2.根据权利要求1所述的基于机器人的室内定位导航系统，其特征在于，所述机器人还包括驱动控制单元和驱动机构；所述驱动控制单元接收由所述主控计算机发出的所述导航信号生成相应的驱动控制信号，发送给所述驱动机构；所述驱动机构根据所述驱动控制信号驱动所述机器人在室内地面上行进；所述驱动机构包括驱动电机和机轮，所述驱动控制信号包括转速信号，所述驱动电机根据所述转速信号驱动所述机轮以相应的转速转动。3.根据权利要求1所述的基于机器人的室内定位导航系统，其特征在于，所述移动装置还包括第二摄像头，所述第二摄像头设置在所述机器人上，用于获取机器人行进路径前方的障碍物，并把信号发送给机器人，以避开障碍物。4.根据权利要求1所述的室内定位导航系统，其特征在于，所述坐标系的坐标轴在所述室内地面的最长尺寸和最宽尺寸所形成的矩形范围内离散为m行和n列，形成m×n个坐标点并将所述室内地面覆盖，每一个坐标点表示成(x,y)，其中，m、n、x、y均为自然数，且1≤x≤m，1≤y≤n。5.根据权利要求1所述的室内定位导航系统，其特征在于，所述设定光线为紫外光线，所述光线发生器为紫外线灯。6.根据权利要求1所述的室内定位导航系统，其特征在于，所述机器人还包括识别单元和第一通讯单元，其中，所述识别单元分别与所述第一摄像头和所述第一通讯单元相连，所述识别单元用于将所述第一摄像头获取的坐标图像识别为当前位置数字坐标，所述第一通讯单元，用于将所述识别单元识别的当前位置数字坐标发送到所述主控计算机中。7.根据权利要求6所述的室内定位导航系统，其特征在于，所述机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张满仓，熊珍，
申请(专利权)人：张满仓，
类型：发明
国别省市：北京;11