自導向運載平臺及該運載平臺導航控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自導向運載平臺，包括依次相連接的位置信息采集裝置、控制器、電機驅動器、電機及滾輪和為信息采集裝置、控制器、電機驅動器和電機供電的電池。該運載平臺，通過位置采集裝置準確地感知周圍環(huán)境，通過控制器的控制來調整平臺的運行路徑。本發(fā)明還提供一種運載平臺導航控制方法，能為運載平臺選擇最優(yōu)路徑來引導其順利到達目標點。
【專利說明】自導向運載平臺及該運載平臺導航控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人領域，具體涉及一種自導向運載平臺及該運載平臺導航控制方法。
【背景技術】
[0002]當今機器人技術已經深入工業(yè)自動化領域，各種機器人在工業(yè)生產中起到了越來越大的作用。作為移動機器人的關鍵技術之一，對環(huán)境感知并通過周圍的信息進行導航避障以及執(zhí)行任務已經成為自主移動機器人平臺研究的重點。目前的機器人無法很好地做到準確感知周圍的環(huán)境、在避障的基礎上規(guī)劃好行走路徑。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種自導向運載平臺，通過位置采集裝置準確地感知周圍環(huán)境，通過控制器的控制來調整平臺的運行路徑。本發(fā)明還提供一種運載平臺導航控制方法，能為運載平臺選擇最優(yōu)路徑來引導其順利到達目標點。
[0004]為了達到上述技術目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]本發(fā)明提供一種自導向運載平臺，包括依次相連接的位置信息采集裝置、控制器、電機驅動器、電機及滾輪和為信息采集裝置、控制器、電機驅動器和電機供電的電池。
[0006]作為上述方案的優(yōu)選，所述的位置信息采集裝置包括激光雷達、里程計與陀螺儀。
[0007]作為上述方案的優(yōu)選，所述的電機為直流無刷電機。
[0008]作為上述方案的優(yōu)選，所述的滾輪為麥克納姆全向輪。
[0009]本發(fā)明提供的一種自導向運載平臺相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
[0010]1、通過位置采集裝置準確地感知周圍環(huán)境，通過控制器控制電機的轉動從而調整滾輪的運動，最終達到選擇最佳路徑行走的目的。
[0011]2、位置信息采集裝置包括多種傳感器及測量設備，使位置信息測量更加準確。
[0012]3、電機選用直流無刷電機，使對滾輪的調速及控制更加靈敏和準確。
[0013]4、滾輪采用麥克納姆全向輪，具有零轉彎半徑、橫向平移的能力，可以在狹窄空間內或惡劣環(huán)境中自由全向移動。
[0014]本發(fā)明還提供一種運載平臺導航控制方法，用于控制上述自導向運載平臺的運動，步驟包括
[0015]構建全局地圖，使運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，位置信息采集裝置隨著運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，根據位置信息采集裝置采集的全局環(huán)境范圍內的位置信息，獲得移動范圍內的全局地圖；
[0016]對運載平臺進行自定位，當運載平臺運行到某一固定位置時，位置信息采集裝置采集運載平臺在這一固定位置的位置信息，從而得到處于該固定位置的運載平臺在全局地圖中所在的自身點；
[0017]構建運行路徑，規(guī)劃運載平臺從自身點到目標點的最優(yōu)行走路徑。[0018]作為上述方案的優(yōu)選，所述的構建運行路徑包括構建全局路徑與構建局部路徑，
[0019]構建全局路徑，粗略地確定運載平臺從自身點到目標點的最優(yōu)路徑的大致方向；
[0020]構建局部路徑，運載平臺在最優(yōu)路徑的大致方向上移動的過程中，根據運載平臺所處的具體位置來確定運載平臺下一步的最佳行走路徑。
[0021]作為上述方案的優(yōu)選，所述的構建局部路徑這一步驟中還包括避障，在確定運載平臺下一步的最佳行走路徑的過程中，給路徑上的環(huán)境邊緣加入一定的膨脹系數，即向路徑內擴大環(huán)境邊緣的厚度、縮小運載平臺有效運行寬度，避免運載平臺在路徑中運行時撞擊障礙物或者環(huán)境邊緣。
[0022]作為上述方案的優(yōu)選，所述的構建全局地圖這一步驟中，運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，通過疊加運載平臺在每一位置的位置信息獲得全局地圖，若運載平臺重復經過某一位置，則自動將重復的位置信息合并為一處來計算全局地圖。
[0023]作為上述方案的優(yōu)選，所述的對運載平臺進行自定位這一步驟中，位置信息采集裝置采集運載平臺在某一固定位置的位置信息，當采集的位置信息為多個時，綜合考慮這些位置信息，從而對運載平臺作出其位于全局地圖中自身點的最優(yōu)估計。
[0024]本發(fā)明提供的一種運載平臺導航控制方法相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
[0025]1、從構建全局地圖-對運載平臺進行自定位-構建運行路徑，從而完成運載平臺的路徑規(guī)劃。
[0026]2、構建運行路徑的步驟中分為構建全局路徑與局部路徑，使路徑的構建更加系統(tǒng)與細致，使路徑規(guī)劃更準確、合理。
[0027]3、在構建局部路徑的步驟中加入避障，使運載平臺有效地避開障礙物，并防止其撞到環(huán)境邊緣。
[0028]4、構建全局地圖時，將位置信息采用疊加的方式，不僅保證全局地圖的完整性，同時提高了全局地圖的創(chuàng)建效率。
[0029]5、對運載平臺進行自定位時，將采集的多個位置信息綜合考慮，使運載平臺得到自身點的最優(yōu)估計，對規(guī)劃最優(yōu)路徑做好鋪墊，減少路徑規(guī)劃中的誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明提供的自導向運載平臺的實施例的結構框圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提供一種自導向運載平臺，包括依次相連接的位置信息采集裝置、控制器、電機驅動器、直流無刷電機及麥克納姆全向輪和為信息采集裝置、控制器、電機驅動器和直流無刷電機供電的電池；所述的位置信息采集裝置包括激光雷達、里程計與陀螺儀。
[0034]本發(fā)明提供的一種自導向運載平臺，通過位置采集裝置準確地感知周圍環(huán)境，通過控制器控制電機的轉動從而調整滾輪的運動，最終達到選擇最佳路徑行走的目的；位置信息采集裝置包括多種傳感器及測量設備，使位置信息測量更加準確；電機選用直流無刷電機，使對滾輪的調速及控制更加靈敏和準確；滾輪采用麥克納姆全向輪，具有零轉彎半徑、橫向平移的能力，可以在狹窄空間內或惡劣環(huán)境中自由全向移動。
[0035]本發(fā)明提供一種自導向運載平臺的工作原理為，當平臺運行到某一位置時，激光雷達采集平臺現(xiàn)在所處的位置與周圍物體的相對距離信息、里程計采集平臺走過的距離信息、陀螺儀采集平臺目前的角度信息，激光雷達、里程計與陀螺儀將采集到的位置信息傳送到控制器中，控制器根據位置信息對平臺的下一步運動做出指示，該指示指導電機驅動器控制直流無刷電機的轉速，從而控制麥克納姆全向輪的轉向與速度，電池為激光雷達、里程計、陀螺儀、控制器、電機驅動器和直流無刷電機供電，保證整個平臺的正常供電需求。
[0036]本發(fā)明還提供一種運載平臺導航控制方法，用于控制上述自導向運載平臺的運動，步驟包括:構建全局地圖，使運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，位置信息采集裝置隨著運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，根據位置信息采集裝置采集的全局環(huán)境范圍內的位置信息，通過疊加運載平臺在每一位置的位置信息獲得全局地圖，若運載平臺重復經過某一位置，則自動將重復的位置信息合并為一處，從而獲得移動范圍內的全局地圖；對運載平臺進行自定位，當運載平臺運行到某一固定位置時，位置信息采集裝置采集運載平臺在這一固定位置的位置信息，當采集的位置信息為多個時，綜合考慮這些位置信息，從而得到處于該固定位置的運載平臺在全局地圖中所在的自身點的最優(yōu)估計；構建運行路徑，規(guī)劃運載平臺從自身點到目標點的最優(yōu)行走路徑。
[0037]本發(fā)明提供的一種運載平臺導航控制方法，從構建全局地圖-對運載平臺進行自定位-構建運行路徑，從而完成運載平臺的路徑規(guī)劃。構建全局地圖時，將位置信息采用疊加的方式，不僅保證全局地圖的完整性，同時提高了全局地圖的創(chuàng)建效率；對運載平臺進行自定位時，將采集的多個位置信息綜合考慮，使運載平臺得到自身點的最優(yōu)估計，對規(guī)劃最優(yōu)路徑做好鋪墊，減少路徑規(guī)劃中的誤差。
[0038]優(yōu)選地，所述的構建運行路徑包括構建全局路徑與構建局部路徑，構建全局路徑，粗略地確定運載平臺從自身點到目標點的最優(yōu)路徑的大致方向；構建局部路徑，運載平臺在最優(yōu)路徑的大致方向上移動的過程中，根據運載平臺所處的具體位置來確定運載平臺下一步的最佳行走路徑，在確定運載平臺下一步的最佳行走路徑的過程中，還包括避障，給路徑上的環(huán)境邊緣加入一定的膨脹系數，即向路徑內擴大環(huán)境邊緣的厚度、縮小運載平臺有效運行寬度，避免運載平臺在路徑中運行時撞擊障礙物或者環(huán)境邊緣。
[0039]本發(fā)明提供的一種運載平臺導航控制方法，構建運行路徑的步驟中分為構建全局路徑與局部路徑，使路徑的構建更加系統(tǒng)與細致，使路徑規(guī)劃更準確、合理。在構建局部路徑的步驟中加入避障，使運載平臺有效地避開障礙物，并防止其撞到環(huán)境邊緣。
[0040]本發(fā)明提供的一種運載平臺導航控制方法，可以由自導向運載平臺里的控制器來完成，由控制器接收來自位置信息采集裝置的位置信息，根據該位置信息做出導航控制，規(guī)劃出最優(yōu)路徑，從而控制電機驅動器驅動電機的轉速來調整滾輪的運動方向及速度。
[0041]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種自導向運載平臺，其特征在于，包括依次相連接的位置信息采集裝置、控制器、電機驅動器、電機及滾輪和為信息采集裝置、控制器、電機驅動器和電機供電的電池。
2.根據權利要求1所述的自導向運載平臺，其特征在于，所述的位置信息采集裝置包括激光雷達、里程計與陀螺儀。
3.根據權利要求1所述的自導向運載平臺，其特征在于，所述的電機為直流無刷電機。
4.根據權利要求1所述的自導向運載平臺，其特征在于，所述的滾輪為麥克納姆全向輪。
5.一種運載平臺導航控制方法，其特征在于，用于控制權利要求1-4中任一自導向運載平臺的運動，步驟包括 構建全局地圖，使運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，位置信息采集裝置隨著運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，根據位置信息采集裝置采集的全局環(huán)境范圍內的位置信息，獲得移動范圍內的全局地圖； 對運載平臺進行自定位，當運載平臺運行到某一固定位置時，位置信息采集裝置采集運載平臺在這一固定位置的位置信息，從而得到處于該固定位置的運載平臺在全局地圖中所在的自身點； 構建運行路徑，規(guī)劃運載平臺從自身點到目標點的最優(yōu)行走路徑。
6.根據權利要求5所述的運載平臺導航控制方法，其特征在于，所述的構建運行路徑包括構建全局路徑與構建局部路徑， 構建全局路徑，粗略地確定運載平臺從自身點到目標點的最優(yōu)路徑的大致方向；構建局部路徑，運載平臺在最優(yōu)路徑的大致方向上移動的過程中，根據運載平臺所處的具體位置來確定運載平臺下一步的最佳行走路徑。
7.根據權利要求6所述的運載平臺導航控制方法，其特征在于，所述的構建局部路徑這一步驟中還包括避障，在確定運載平臺下一步的最佳行走路徑的過程中，給路徑上的環(huán)境邊緣加入一定的膨脹系數，即向路徑內擴大環(huán)境邊緣的厚度、縮小運載平臺有效運行寬度，避免運載平臺在路徑中運行時撞擊障礙物或者環(huán)境邊緣。
8.根據權利要求7所述的運載平臺導航控制方法，其特征在于，所述的構建全局地圖這一步驟中，運載平臺在全局環(huán)境范圍內移動，通過疊加運載平臺在每一位置的位置信息獲得全局地圖，若運載平臺重復經過某一位置，則自動將重復的位置信息合并為一處來計算全局地圖。
9.根據權利要求1所述的運載平臺導航控制方法，其特征在于，所述的對運載平臺進行自定位這一步驟中，位置信息采集裝置采集運載平臺在某一固定位置的位置信息，當采集的位置信息為多個時，綜合考慮這些位置信息，從而對運載平臺作出其位于全局地圖中自身點的最優(yōu)估計。
【文檔編號】G05D1/02GK103777629SQ201310401457
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2013年9月5日
【發(fā)明者】杜驍釋, 謝凱文, 胡建軍, 徐曙, 湯章銀 申請人:武漢漢迪機器人科技有限公司