本發(fā)明涉及機器人控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展機器人智能技術(shù)發(fā)展迅速，自動駕駛技術(shù)更能滿足人們的生產(chǎn)和生活要求，由于其受環(huán)境影響較大常常需要人為的設(shè)定標(biāo)志物，并采用圖像處理技術(shù)提取有效道路信息，圖像提取算法雖然原理上可行但運用實際中不盡然人意。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的汲取人自動駕駛技術(shù)所存在的應(yīng)用效果無法滿足使用要求的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統(tǒng)，包括：

傳感器系統(tǒng)，用于獲取移動機器人的定位信息以及采集周圍環(huán)境的圖像信息；

電子地圖模塊，為嵌入在客戶端監(jiān)控平臺的應(yīng)用程序上的一套組件庫，用于根據(jù)移動機器人當(dāng)前的定位信息及設(shè)定的目標(biāo)位置規(guī)劃出一條道路；

客戶端監(jiān)控平臺，將所述道路進行分離處理為離散的點數(shù)據(jù)庫，并基于所述點數(shù)據(jù)庫中各點的位置及來自機器人控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息處理得到控制信息；

機器人控制系統(tǒng)，設(shè)于移動機器人上，并與所述移動機器人的運動模塊相連，用于實時獲取來自客戶端監(jiān)控平臺的控制信息，以控制運動模塊使所述移動機器人移動以到達所述目標(biāo)位置。

較佳地，所述傳感器系統(tǒng)包括：

gps模塊，用于進行定位以獲取所述移動機器人的定位信息；

陀螺儀，用于獲取所述移動機器人的加速度；

超聲波傳感器，用于獲取所述移動機器人距離障礙物的距離信息；

云臺攝像頭，采集周圍環(huán)境的圖像信息；

電子羅盤，用于獲取所述移動機器人的當(dāng)前姿態(tài)。

較佳地，所述電子地圖模塊加載在所述客戶端監(jiān)控平臺處，所述電子地圖模塊為基于百度api開發(fā)的一套組件庫，其中，電子地圖模塊包括通過添加overviewmapscontrol()、scalecontrol()函數(shù)以支持鼠標(biāo)滑輪、放縮和交互功能。

較佳地，所述客戶端監(jiān)控平臺分別通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與所述機器人控制系統(tǒng)及傳感器系統(tǒng)進行遠程通信及控制，所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的通信協(xié)議為tcp/ip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并設(shè)為服務(wù)器模式，所述機器人控制系統(tǒng)及對應(yīng)的傳感器系統(tǒng)設(shè)置為客戶端模式。

較佳地，所述移動機器人為履帶式移動機器人，所述運動模塊用于驅(qū)動所述履帶使機器人移動；所述機器人控制系統(tǒng)包括微控制器，所述微控制器為st公司的32位微處理器stm32f103zet6，所述微控制器與所述運動模塊相連。

較佳地，所述傳感器系統(tǒng)中的gps、超聲、陀螺儀、電子羅盤通過rs232標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與所述微控制器進行數(shù)據(jù)通訊；所述傳感器系統(tǒng)中的云臺攝像頭通過rs485與所述微控制器進行圖像傳輸。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)該控制系統(tǒng)可以不依賴于復(fù)雜的圖像處理技術(shù)，可以有限的避免路途障礙帶來的技術(shù)難題，并且大大減少硬件處理器的負(fù)擔(dān)；

(2)利用本發(fā)明的控制系統(tǒng)，可以有效的控制機器人在行駛過程中實現(xiàn)按地圖路線行走不需要任何的人為控制，更加智能化；

(3)利用本發(fā)明的控制系統(tǒng)，利用百度地圖的路徑選擇，選擇出最適合的運動路徑，工作重點放在正運動學(xué)控制和逆運動學(xué)控制，從而進行路徑選擇和路徑優(yōu)化，為機器人系統(tǒng)節(jié)能；

(4)利用本發(fā)明設(shè)計的控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)機器人路徑優(yōu)化的同時實現(xiàn)無人駕駛技術(shù)；

(5)基于電子地圖組件可以提供gps定位系統(tǒng)，通過結(jié)合移動機器人運動系統(tǒng)來實現(xiàn)自動駕駛，在設(shè)計方面驅(qū)動了自動駕駛的技術(shù)進步，同時設(shè)計簡單操作準(zhǔn)確，可行性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)組成示意圖；

圖2為優(yōu)選實施例的客戶端監(jiān)控平臺控制過程示意圖；

圖3為優(yōu)選實施例的機器人控制系統(tǒng)的控制過程示意圖；

圖4為優(yōu)選實施例的系統(tǒng)工作流程示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實例，并不是全部的實例，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

為了便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實施例為例作進一步的解釋說明，且各個實施例不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

如圖1所示，本實施例提供了一種基于電子地圖的移動機器人自動行駛控制系統(tǒng)，包括：

傳感器系統(tǒng)1，用于獲取移動機器人的定位信息以及采集周圍環(huán)境的圖像信息；

電子地圖模塊2，為嵌入在客戶端監(jiān)控平臺的應(yīng)用程序上的一套組件庫，用于根據(jù)移動機器人當(dāng)前的定位信息及設(shè)定的目標(biāo)位置規(guī)劃出一條道路；

客戶端監(jiān)控平臺3，將所述道路進行分離處理為離散的點數(shù)據(jù)庫，并基于點數(shù)據(jù)庫中各點的位置及來自機器人控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息處理得到控制信息；

機器人控制系統(tǒng)4，設(shè)于移動機器人上，并與移動機器人的運動模塊相連，用于實時獲取來自客戶端監(jiān)控平臺的控制信息，以控制運動模塊使移動機器人移動以到達目標(biāo)位置。

其中，客戶端監(jiān)控平臺3分別通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊5與機器人控制系統(tǒng)4及傳感器系統(tǒng)1進行遠程通信及控制，這里的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊5的通信協(xié)議為tcp/ip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并設(shè)為服務(wù)器模式，則機器人控制系統(tǒng)4及對應(yīng)的傳感器系統(tǒng)1設(shè)置為客戶端模式。

具體地，上述的客戶端監(jiān)控平臺的具體工作過程如下：地圖上的每一條道路線條是一個點集，每一個點代表與實際地理相對應(yīng)的地理坐標(biāo)，提取出所有的點作為系統(tǒng)的點數(shù)據(jù)庫，則在行駛過程中下位機系統(tǒng)的移動機器人反饋的實時gps數(shù)據(jù)作為起始點并找出數(shù)據(jù)庫中與其最相近的點，至此即可知道下一刻機器人的目標(biāo)位置。再找到數(shù)據(jù)庫中該目標(biāo)位置相對應(yīng)的點，即可得出下一時刻的控制命令，例如一條道路的某段有a、b、c三點構(gòu)成，則機器人從a點附近出發(fā)，b點就是下一刻的目標(biāo)值，經(jīng)過下位機反饋的gps數(shù)據(jù)來閉環(huán)控制機器人直至到達b點位置，此時b點就成了初始點，c點為下一刻的目標(biāo)值。

本實施例中的傳感器系統(tǒng)1包括：

gps模塊，用于進行定位以獲取所述移動機器人的定位信息；

陀螺儀，用于獲取所述移動機器人的加速度；

超聲波傳感器，用于獲取所述移動機器人距離障礙物的距離信息；

云臺攝像頭，采集周圍環(huán)境的圖像信息；

電子羅盤，用于獲取所述移動機器人的當(dāng)前姿態(tài)。

進一步地，本實施例中的電子地圖模塊加載在客戶端監(jiān)控平臺處，電子地圖模塊為基于百度api開發(fā)的一套組件庫。其中，電子地圖模塊包括通過添加overviewmapscontrol()、scalecontrol()函數(shù)以支持鼠標(biāo)滑輪、放縮和交互功能。

本實施例中的移動機器人為履帶式移動機器人，所述運動模塊用于驅(qū)動所述履帶使機器人移動；所述機器人控制系統(tǒng)包括微控制器，所述微控制器為st公司的32位微處理器stm32f103zet6，所述微控制器與所述運動模塊相連。

其中，傳感器系統(tǒng)中的gps、超聲、陀螺儀、電子羅盤通過rs232標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與所述微控制器進行數(shù)據(jù)通訊；所述傳感器系統(tǒng)中的云臺攝像頭通過rs485與所述微控制器進行圖像傳輸。

如圖2所示，為客戶端監(jiān)控平臺的上位機程序的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，客戶端監(jiān)控平臺通過電子地圖組件獲得各種電子地圖模塊提供的功能，如電子地圖通過添加overviewmapscontrol()、scalecontrol()等組件支持客戶端的鼠標(biāo)滑輪、放縮曾強人機交互功能。而應(yīng)用程序中嵌入webbrowser控件為webbrowseractive()提供托管封裝實現(xiàn)客戶端程序中顯示網(wǎng)頁功能。同時，客戶端監(jiān)控平臺通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊基于tcp/ip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行tcp/ip的數(shù)據(jù)接收及數(shù)據(jù)發(fā)送，實現(xiàn)與機器人控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互和運動控制。其中，客戶端監(jiān)控平臺通過遠程控制模塊控制調(diào)整機器人控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息，如運動方向、車體功能狀態(tài)及運動速度等。

圖3是機器人控制系統(tǒng)的信息傳輸示意圖，機器人控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊反饋當(dāng)前運動狀態(tài)和傳感器采集的信息，而運動模塊接收網(wǎng)絡(luò)控制信息，通過電機驅(qū)動控制板驅(qū)動該移動機器人履帶的電機調(diào)整其轉(zhuǎn)速，以及調(diào)整該移動機器人的運動方向。其中，本實施例中的機器人控制系統(tǒng)采用嵌入式操作技術(shù)，核心為微控制器，該微控制器選用st公司的32位微處理器stm32f103zet6，此外，該移動機器人的機器人系統(tǒng)至少要有電源模塊，運動模塊，傳感器采集與通訊模塊，視頻處理模塊，傳感器外設(shè)部件等。其中，微控制器運用現(xiàn)場總線can通訊方式與運動模塊進行運動控制。而在傳感器系統(tǒng)中的gps、超聲、陀螺儀、電子羅盤分別通過rs232標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與微控制器進行數(shù)據(jù)通訊，而云臺攝像頭的運動通過rs485與微控制器進行數(shù)據(jù)通訊，圖像通過網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)缴衔粰C顯示界面。

圖4是整個自動行駛系統(tǒng)的工作流程圖，具體控制流程見圖4，首先，系統(tǒng)進行初始化，設(shè)定目標(biāo)位置，然后機器人控制系統(tǒng)接收來自傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以獲取機器人的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如未接收到，則繼續(xù)等待接收狀態(tài)數(shù)據(jù)；如接收到，則將接收的數(shù)據(jù)上傳到客戶端監(jiān)控平臺，由電子地圖模塊從狀態(tài)數(shù)據(jù)中提取gps的位置信息，找出機器人所在地圖上的位置；然后由電子地圖模塊對目標(biāo)位置進行解析，根據(jù)移動機器人當(dāng)前的定位信息及設(shè)定的目標(biāo)位置規(guī)劃出一條道路；再由客戶端監(jiān)控平臺(也即上位機)將道路進行分離處理為離散的點數(shù)據(jù)庫，并基于點數(shù)據(jù)庫中各點的位置及來自機器人控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息處理得到控制信息；客戶端監(jiān)控平臺通過網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信息數(shù)據(jù)到機器人控制系統(tǒng)，同時機器人系統(tǒng)實時反饋自己的當(dāng)前位置，上位機對機器人的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置做計算，得出控制命令發(fā)送給機器人控制系統(tǒng)，機器人控制系統(tǒng)再控制運動模塊的電機驅(qū)動系統(tǒng)運動，同時采集當(dāng)前的狀態(tài)信息反饋給上位機。如到達目標(biāo)位置，則由客戶端監(jiān)控平臺顯示移動機器人到達了目標(biāo)位置狀態(tài)，如未到達目標(biāo)位置，則上位機系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送控制命令進行運動控制，繼續(xù)進行自動行駛。

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，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明所做的變形或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述的權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。