室内机器人的定位与导航系统及方法

摘要

本发明公开一种室内机器人的定位和导航系统，包括光标记发射器，用于向固定的表面形成光标记，光标记在所述固定的表面的位置与机器人在其运动区域内所处的位置一一对应；无线模块，用于接收导航信号；运动控制模块，用于根据接收到的导航信号生成相应的驱动控制信号；运动机构，用于根据驱动控制信号运行以带动机器人移动；光标记检测器，用于检测光标记，并确定光标记的坐标；定位导航模块，用于根据光标记的坐标定位机器人在其运动区域内的位置，并且根据目标位置和机器人的位置规划和修正移动路径，生成导航信号；无线模块，用于发送所述导航信号。还公开一种应用于上述系统的方法。上述方法和系统定位准确、路径规划灵活且成本较低。

主权项

一种室内机器人的定位和导航系统，包括可自由移动的机器人和固定的定位导航器，其特征在于，所述机器人包括：光标记发射器，用于向固定的表面形成光标记，所述光标记在所述固定的表面的位置与机器人在其运动区域内所处的位置一一对应；所述机器人的运动区域为室内的地面，所述固定的表面为与地面相对的天花板；所述光标记发射器将光标记自地面向天花板垂直投射；所述光标记发射器对称安装于机器人左右两侧；无线模块，用于接收导航信号；运动控制模块，用于根据接收到的导航信号生成相应的驱动控制信号；运动机构，用于根据所述驱动控制信号运行以带动机器人移动；所述定位导航器包括：光标记检测器，用于检测所述光标记，并确定所述光标记的坐标；所述光标记检测器确定两个光标记的位置(X₁,Y₁),(X₂,Y₂)；定位导航模块，用于根据所述光标记的坐标定位机器人在其运动区域内的位置，并且根据目标位置和机器人的位置规划和修正移动路径，生成导航信号；其中，所述机器人的位置为：$(X,Y)=(\frac{X_1+X_2}{2},\frac{Y_1+Y_2}{2})$所述定位导航模块根据相邻两帧获得的机器人的位置(X,Y)(X′,Y′)获得机器人运动的方向角：$\alpha ={\tan }^{-1}\frac{Y-Y^{\prime }}{X-X^{\prime }};$所述机器人的运动方向为：或者机器人当前时刻实际的运动方向角θ取与α夹角小于90°的那个方向；所述定位导航模块根据当前运动方向θ与到目标位置的方向β的夹角e进行躲避障碍物的导航，其中:$e=\theta -\beta =\theta -{\tan }^{-1}\frac{Y_0-Y}{X_0-X};$无线模块，用于发送所述导航信号。