一種基于ros操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，包括如下步驟：步驟(1)、微型主機(jī)內(nèi)安裝ROS操作系統(tǒng)，利用ROS操作系統(tǒng)建立二維導(dǎo)航地圖；或人工繪制二維導(dǎo)航地圖，將二維導(dǎo)航地圖儲存至服務(wù)器后臺；步驟(2)、按住客戶端的語音按鈕輸入語音指令，并將語音指令傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器接收語音指令后獲取語音指令內(nèi)的位置信息，生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令；步驟(3)、微型主機(jī)根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令；步驟(4)、通過語音播報裝置語音播報需要執(zhí)行的命令以及命令執(zhí)行結(jié)果。本發(fā)明客戶端輸入語音指令，生成規(guī)劃路徑，完成語音指令的任務(wù)并返回初始點(diǎn)，且能遠(yuǎn)程遙控室內(nèi)家電。
【專利說明】
一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]移動機(jī)器人是一種可在復(fù)雜環(huán)境下工作，具有自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力的機(jī)器人，具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢，目前在國內(nèi)外正在被廣泛的應(yīng)用。
[0003]在移動機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究中，導(dǎo)航技術(shù)屬于其核心技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)智能化和自主移動的關(guān)鍵技術(shù)。目前常見的導(dǎo)航方式有電磁導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、無線導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)航等等。傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式或多或少存在著一些弊端，電磁導(dǎo)航靈活性差，定位不準(zhǔn)確，智能性不高且大面積磁條鋪設(shè)維護(hù)成本高。如專利號201210083407.6公開的一種磁導(dǎo)航巡檢機(jī)器人，包括:可見光攝像機(jī)、云臺、紅外熱成像儀、托臺、電機(jī)驅(qū)動器、計算機(jī)、聲音采集器、交換機(jī)、無線接收器WCB、聲音采集器、前避碰傳感器、前導(dǎo)航傳感器、履帶、道路攝像機(jī)、煙霧探測器、后避碰傳感器、環(huán)境檢測器、后導(dǎo)航傳感器、地標(biāo)傳感器，機(jī)器人由四部分組成，分別是磁導(dǎo)航部分、履帶行走結(jié)構(gòu)部分、控制和采集部分、無線通訊部分結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)檢測，所述的磁導(dǎo)航部分包含前導(dǎo)航傳感器和后導(dǎo)航傳感器，導(dǎo)航傳感器用于接收地面機(jī)器人行走軌跡的磁條信號;所述的履帶行走結(jié)構(gòu)部分，包含履帶、避碰傳感器、電機(jī)驅(qū)動器、地標(biāo)傳感器、急停開關(guān)、輪子;所述的無線通訊部分，包含交換機(jī)、無線接收器、全向擴(kuò)展天線;所述的控制和采集部分，包含一個微處理器和多個傳感器，通過連接伺服驅(qū)動器控制車體的移動;傳感器與處理器相連，處理器與無線網(wǎng)橋相連，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的PC，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)控。
[0004]而慣性導(dǎo)航靈活性好，但定位準(zhǔn)確度差，運(yùn)動過程中容易產(chǎn)生并積累偏差，適合于短距離移動。傳統(tǒng)的視覺導(dǎo)航一般采用多目視覺的方式，定位精度可以達(dá)到很高，但在運(yùn)動過程中的實(shí)時運(yùn)算量很大，不夠靈活，且受光照等周圍環(huán)境的影響比較大;其他導(dǎo)航方式或多或少存在著穩(wěn)定性差、定位精度低、或布設(shè)維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。
[0005]隨著機(jī)器人朝著復(fù)雜化、通用化以及工作環(huán)境不確定化發(fā)展，對代碼的復(fù)用性、模塊化提出了較高的要求?，F(xiàn)有的Player、MOOS、CARMEN、YARP、Orocos、微軟RoboticsStudiο等操作系統(tǒng)無法滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。R0S(Robot Operating System)是一種開源機(jī)器人操作系統(tǒng)，能夠提供類似于操作系統(tǒng)的功能，為機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)提供硬件抽象、底層驅(qū)動、消息傳遞和包管理，以及一些輔助開發(fā)工具，例如建立、編寫和運(yùn)行多機(jī)通信系統(tǒng)整合的程序。ROS操作系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)就是為了提高代碼的復(fù)用性，所以采用一種分布式的進(jìn)程架構(gòu)，使得程序具有高度的獨(dú)立性和低耦合性。針對ROS操作系統(tǒng)的優(yōu)勢，如何提供一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程語音輸入指令，機(jī)器人根據(jù)輸入的語音指令規(guī)劃路徑到達(dá)目的地，完成語音指令的相應(yīng)操作，定位精度高，且能遠(yuǎn)程遙控開啟或關(guān)閉室內(nèi)家電，其有待進(jìn)一步研究解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，本發(fā)明通過客戶端輸入語音指令，機(jī)器人內(nèi)的微型主機(jī)在ROS操作系統(tǒng)的作用下繪制二維導(dǎo)航地圖或人工繪制二維導(dǎo)航地圖，服務(wù)器獲取客戶端輸入的語音指令中的位置信息，并與二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配以生成規(guī)劃路徑，根據(jù)規(guī)劃路徑到達(dá)指點(diǎn)目的地，通過語音播報裝置語音播報需要執(zhí)行的命令以及命令執(zhí)行結(jié)果，任務(wù)完成后返回初始位置，具有定位精度高，機(jī)器人軌跡運(yùn)動偏差小，且配合萬能紅外遙控功能，通過客戶端輸入控制設(shè)備名稱，通過機(jī)器人紅外開啟或關(guān)閉控制設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控開啟或關(guān)閉室內(nèi)家電。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，包括如下步驟:
[0008]步驟(I)、微型主機(jī)內(nèi)安裝ROS操作系統(tǒng)，利用ROS操作系統(tǒng)中的xt1n采集到的攝像頭數(shù)據(jù)生成二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并利用gmapping框架和粒子濾波算法進(jìn)行局部優(yōu)化建立二維導(dǎo)航地圖；或人工繪制二維導(dǎo)航地圖，并將二維導(dǎo)航地圖導(dǎo)入到微型主機(jī)內(nèi)的ROS操作系統(tǒng)中，最后將二維導(dǎo)航地圖儲存至服務(wù)器后臺；
[0009]步驟(2)、按住客戶端的語音按鈕輸入語音指令，并將語音指令傳輸至服務(wù)器，月艮務(wù)器接收語音指令后獲取語音指令內(nèi)的位置信息，并將位置信息與服務(wù)器后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令；
[0010]步驟(3)、服務(wù)器將生成的序列操作指令發(fā)送到微型主機(jī)，微型主機(jī)根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令，以完成客戶端語音指令中的相應(yīng)操作，完成語音指令中指定操作后機(jī)器人返回初始位置；
[0011]步驟(4)、通過語音播報裝置語音播報需要執(zhí)行的命令以及命令執(zhí)行結(jié)果；
[0012]步驟(5)、通過底座上的紅外檢測傳感器、里程計和碰撞檢測傳感器檢測機(jī)器人在按序執(zhí)行命令過程中碰到的障礙物，并將檢測數(shù)據(jù)通過微處理器發(fā)送給微型主機(jī)，微型主機(jī)內(nèi)的ROS操作系統(tǒng)根據(jù)檢測數(shù)據(jù)重新規(guī)劃路徑，以繞開障礙物。
[0013]進(jìn)一步的，客戶端登陸控制界面，通過按下控制界面上的方向鍵，以發(fā)送請求指令至服務(wù)器，服務(wù)器接收指令并解析后發(fā)送至微型主機(jī)，微型主機(jī)根據(jù)指令改變機(jī)器人的行走方向。
[0014]進(jìn)一步的，通過客戶端的控制界面能顯示基于ROS操作系統(tǒng)生成的二維導(dǎo)航地圖，在二維導(dǎo)航地圖標(biāo)記規(guī)劃路徑，同時能看到機(jī)器人在二維導(dǎo)航地圖中所處的實(shí)時位置。
[0015]進(jìn)一步的，在步驟(2)中，客戶端利用科大訊飛SDK進(jìn)行語音交互，SDK(將客戶端輸入的語音指令轉(zhuǎn)化成文本指令后傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器獲取文本指令中的位置信息后與服務(wù)器后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令。
[0016]進(jìn)一步的，在步驟(5)中，微型主機(jī)讀取底座上的紅外檢測傳感器的高低電平數(shù)據(jù)、里程計數(shù)據(jù)和碰撞檢測傳感器的高低電平數(shù)據(jù)，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)通過ROS操作系統(tǒng)中cmd_vel發(fā)布Twi st消息，Twist消息包括機(jī)器人期望的前進(jìn)速度和轉(zhuǎn)向速度，通過微處理器解算Twist消息后，傳輸給底座上的電機(jī)，調(diào)整電機(jī)的輸入電壓或頻率，以調(diào)整驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速，以控制機(jī)器人的行走速度。
[0017]進(jìn)一步的，按住客戶端的語音按鈕輸入控制設(shè)備位置和控制設(shè)備名稱的語音指令，并將語音指令傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器接收語音指令后獲取語音指令中控制設(shè)備位置的位置信息，并將位置信息與服務(wù)器后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令；同時獲取語音指令中控制設(shè)備名稱的紅外發(fā)送率;服務(wù)器將生成的序列操作指令和紅外發(fā)送率發(fā)送至微型主機(jī)，微型主機(jī)根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令以到達(dá)控制設(shè)備的位置處，到達(dá)后紅外控制裝置輸出紅外發(fā)送率以開啟或關(guān)閉控制設(shè)備。
[0018]另外，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括客戶端、服務(wù)器，以及安裝于機(jī)器人上的微型主機(jī)、攝像頭和語音播報裝置，還包括安裝于機(jī)器人底座上的微處理器、紅外檢測傳感器、里程計和碰撞檢測傳感器，所述客戶端與所述服務(wù)器相通訊，所述服務(wù)器與所述微型主機(jī)相通訊，所述微型主機(jī)分別與所述攝像頭、語音播報裝置和微處理器相連接，所述微處理器分別與所述紅外檢測傳感器、里程計和碰撞檢測傳感器相連接。
[0019]進(jìn)一步的，所述底座上還安裝有電機(jī)和驅(qū)動輪，所述微處理器與所述電機(jī)相連接，所述電機(jī)與所述驅(qū)動輪相連接。
[0020]進(jìn)一步的，所述微型主機(jī)通過功率放大器與所述語音播報裝置相連接。
[0021]進(jìn)一步的，所述機(jī)器人上還安裝有紅外控制裝置，所述微型主機(jī)與所述紅外控制裝置相連接。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過客戶端輸入語音指令，機(jī)器人內(nèi)的微型主機(jī)在ROS操作系統(tǒng)的作用下繪制二維導(dǎo)航地圖或人工繪制二維導(dǎo)航地圖，服務(wù)器獲取客戶端輸入的語音指令中的位置信息，并與二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配以生成規(guī)劃路徑，根據(jù)規(guī)劃路徑到達(dá)指點(diǎn)目的地，通過語音播報裝置語音播報需要執(zhí)行的命令以及命令執(zhí)行結(jié)果，任務(wù)完成后返回初始裝置，具有定位精度高，機(jī)器人軌跡運(yùn)動偏差小，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程輸入語音指令，機(jī)器人根據(jù)語音指令完成相應(yīng)操作，智能化程度高。同時配合萬能紅外遙控功能，通過客戶端輸入控制設(shè)備名稱，通過機(jī)器人紅外開啟或關(guān)閉控制設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控開啟或關(guān)閉室內(nèi)家電。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的框架原理圖。
[0025]上述附圖標(biāo)記:
[0026]I客戶端，2服務(wù)器，3攝像頭，4微型主機(jī)，5語音播報裝置，6微處理器，7紅外控制裝置，8紅外檢測傳感器，9里程計，1碰撞檢測傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對發(fā)明進(jìn)一步說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028]實(shí)施例
[0029]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種本發(fā)明的一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，包括如下步驟:
[0030]步驟(I)、微型主機(jī)4內(nèi)安裝ROS操作系統(tǒng)，利用ROS操作系統(tǒng)中的xt1n(華碩深度攝像頭)采集到的攝像頭3數(shù)據(jù)生成二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并利用gmapping(導(dǎo)航繪圖)框架和粒子濾波算法進(jìn)行局部優(yōu)化建立二維導(dǎo)航地圖；或人工繪制二維導(dǎo)航地圖，并將二維導(dǎo)航地圖導(dǎo)入到微型主機(jī)4內(nèi)的ROS操作系統(tǒng)中，最后將二維導(dǎo)航地圖儲存至服務(wù)器2后臺；
[0031]步驟(2)、按住客戶端I的語音按鈕輸入語音指令，并將語音指令傳輸至服務(wù)器2，服務(wù)器2接收語音指令后獲取語音指令內(nèi)的位置信息，并將位置信息與服務(wù)器2后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令；
[0032]步驟(3)、服務(wù)器2將生成的序列操作指令發(fā)送到微型主機(jī)4，微型主機(jī)4根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令，以完成客戶端I語音指令中的相應(yīng)操作，完成語音指令中指定操作后機(jī)器人返回初始位置；
[0033]步驟(4)、通過語音播報裝置5語音播報需要執(zhí)行的命令以及命令執(zhí)行結(jié)果；
[0034]步驟(5)、通過底座上的紅外檢測傳感器8、里程計9和碰撞檢測傳感器10檢測機(jī)器人在按序執(zhí)行命令過程中碰到的障礙物，并將檢測數(shù)據(jù)通過微處理器6發(fā)送給微型主機(jī)4，微型主機(jī)4內(nèi)的ROS操作系統(tǒng)根據(jù)檢測數(shù)據(jù)重新規(guī)劃路徑，以繞開障礙物。
[0035]客戶端I登陸控制界面，通過按下控制界面上的方向鍵，以發(fā)送請求指令至服務(wù)器2，服務(wù)器2接收指令并解析后發(fā)送至微型主機(jī)4，微型主機(jī)4根據(jù)指令改變機(jī)器人的行走方向。
[0036]通過客戶端I的控制界面能顯示基于ROS操作系統(tǒng)生成的二維導(dǎo)航地圖，在二維導(dǎo)航地圖標(biāo)記規(guī)劃路徑，同時能看到機(jī)器人在二維導(dǎo)航地圖中所處的實(shí)時位置。
[0037]在步驟(2)中，客戶端I利用科大訊飛SDK(Software Development Kit,即軟件開發(fā)工具包)進(jìn)行語音交互，SDK將客戶端I輸入的語音指令轉(zhuǎn)化成文本指令后傳輸至服務(wù)器2，服務(wù)器2獲取文本指令中的位置信息后與服務(wù)器2后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令。
[0038]在步驟(5)中，微型主機(jī)4讀取底座上的紅外檢測傳感器8的高低電平數(shù)據(jù)、里程計9數(shù)據(jù)和碰撞檢測傳感器10的高低電平數(shù)據(jù)，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)通過ROS操作系統(tǒng)中cmd_vel(速度指令)發(fā)布Twi st (轉(zhuǎn)動)消息，Twi st (轉(zhuǎn)動)消息包括機(jī)器人期望的前進(jìn)速度和轉(zhuǎn)向速度，通過微處理器6解算Twist(轉(zhuǎn)動)消息后，傳輸給底座上的電機(jī)，調(diào)整電機(jī)的輸入電壓或頻率，以調(diào)整驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速，以控制機(jī)器人的行走速度。
[0039]按住客戶端I的語音按鈕輸入控制設(shè)備位置和控制設(shè)備名稱的語音指令，并將語音指令傳輸至服務(wù)器2，服務(wù)器2接收語音指令后獲取語音指令中控制設(shè)備位置的位置信息，并將位置信息與服務(wù)器2后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令；同時獲取語音指令中控制設(shè)備名稱的紅外發(fā)送率;服務(wù)器2將生成的序列操作指令和紅外發(fā)送率發(fā)送至微型主機(jī)4，微型主機(jī)4根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令以到達(dá)控制設(shè)備的位置處，到達(dá)后紅外控制裝置7輸出紅外發(fā)送率以開啟或關(guān)閉控制設(shè)備。
[0040]本發(fā)明通過客戶端I輸入語音指令，機(jī)器人內(nèi)的微型主機(jī)4在ROS操作系統(tǒng)的作用下繪制二維導(dǎo)航地圖或人工繪制二維導(dǎo)航地圖，服務(wù)器2獲取客戶端I輸入的語音指令中的位置信息，并與二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配以生成規(guī)劃路徑，根據(jù)規(guī)劃路徑到達(dá)指點(diǎn)目的地，通過語音播報裝置5語音播報需要執(zhí)行的命令以及命令執(zhí)行結(jié)果，任務(wù)完成后返回初始位置，具有定位精度高，機(jī)器人軌跡運(yùn)動偏差小，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程輸入語音指令，機(jī)器人根據(jù)語音指令完成相應(yīng)操作，智能化程度高。同時配合萬能紅外遙控功能，通過客戶端I輸入控制設(shè)備名稱，通過機(jī)器人紅外開啟或關(guān)閉控制設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控開啟或關(guān)閉室內(nèi)家電。
[0041]另外，本發(fā)明提供的一種實(shí)現(xiàn)基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括客戶端1、服務(wù)器2，以及安裝于機(jī)器人上的微型主機(jī)4、攝像頭3和語音播報裝置5，還包括安裝于機(jī)器人底座上的微處理器6、紅外檢測傳感器8、里程計9和碰撞檢測傳感器10，所述客戶端I與所述服務(wù)器2相通訊，所述服務(wù)器2與所述微型主機(jī)4相通訊，所述微型主機(jī)4分別與所述攝像頭3、語音播報裝置5和微處理器6相連接，所述微處理器6分別與所述紅外檢測傳感器8、里程計9和碰撞檢測傳感器10相連接。
[0042]本發(fā)明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的所述底座上還安裝有電機(jī)和驅(qū)動輪，所述微處理器6與所述電機(jī)相連接，所述電機(jī)與所述驅(qū)動輪相連接。
[0043]本發(fā)明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的所述微型主機(jī)4通過功率放大器與所述語音播報裝置5相連接。
[0044]本發(fā)明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的所述機(jī)器人上還安裝有紅外控制裝置7，所述微型主機(jī)4與所述紅外控制裝置7相連接。
[0045]通過以下實(shí)施例進(jìn)行具體說明:
[0046]—、要求機(jī)器人到某地拿東西的語音指令:客戶端I語音輸入目的地，服務(wù)器2獲取語音指令中的位置信息，根據(jù)ROS操作系統(tǒng)生成的二維導(dǎo)航地圖規(guī)劃路徑并生成序列操作指令，同時語音播報裝置5語音播放出“我將要去某地”的指令;機(jī)器人根據(jù)序列操作指令到達(dá)目的地后，語音播報裝置5語音播放出“我要拿東西”的指令，以提示操作人員將東西放置機(jī)器人貨架上；當(dāng)操作人員放好東西后，語音播報裝置5語音播放出“已拿取東西”的指令，同時微型主機(jī)4接收語音播報裝置5語音播放出的“已拿取東西”的指令后，微型主機(jī)4控制機(jī)器人返回初始位置。
[0047]二、要求機(jī)器人去某地叫人的語音指令:客戶端I語音輸入目的地和人名，服務(wù)器2獲取語音指令中的位置信息以及人名，根據(jù)ROS操作系統(tǒng)生成的二維導(dǎo)航地圖規(guī)劃路徑并生成序列操作指令，同時將人名數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為語境文本，機(jī)器人根據(jù)序列操作指令到達(dá)目的地后，將語境文本通過語音播報裝置5語音播放出來，完成后返回初始位置。
[0048]三、要求機(jī)器人紅外開啟或關(guān)閉室內(nèi)家電的語音指令:客戶端語音輸入控制設(shè)備位置和控制設(shè)備名稱，服務(wù)器2獲取語音指令中控制設(shè)備位置的位置信息，根據(jù)ROS操作系統(tǒng)生成的二維導(dǎo)航地圖規(guī)劃路徑并生成序列操作指令;同時獲取語音指令中控制設(shè)備名稱的紅外發(fā)送率;服務(wù)器2將生成的序列操作指令和紅外發(fā)送率發(fā)送至微型主機(jī)4，微型主機(jī)4根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令以到達(dá)控制設(shè)備的位置處，到達(dá)后紅外控制裝置7輸出紅外發(fā)送率以開啟或關(guān)閉控制設(shè)備，同時紅外控制裝置7成功開啟或關(guān)閉控制設(shè)備后，將結(jié)果返回服務(wù)器2，服務(wù)器2根據(jù)返回結(jié)果，以提示客戶端I發(fā)出下一個語音指令。
[0049]本發(fā)明將服務(wù)器2生成的按序操作指令，將任務(wù)抽象為串行任務(wù)和并行任務(wù)，簡化任務(wù)管理流程，實(shí)現(xiàn)高實(shí)時性任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)。將任務(wù)進(jìn)行抽象，簡化任務(wù)添加流程，降低任務(wù)編寫復(fù)雜度。在保證任務(wù)調(diào)度效率的同時，保證了任務(wù)調(diào)度的可靠性，充分考慮了異常處理，保證程序的穩(wěn)健性。
[0050]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項】
1.一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟(I )、微型主機(jī)內(nèi)安裝ROS操作系統(tǒng)，利用ROS操作系統(tǒng)中的xt 1n采集到的攝像頭數(shù)據(jù)生成二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并利用gmapping框架和粒子濾波算法進(jìn)行局部優(yōu)化建立二維導(dǎo)航地圖；或人工繪制二維導(dǎo)航地圖，并將二維導(dǎo)航地圖導(dǎo)入到微型主機(jī)內(nèi)的ROS操作系統(tǒng)中，最后將二維導(dǎo)航地圖儲存至服務(wù)器后臺； 步驟(2)、按住客戶端的語音按鈕輸入語音指令，并將語音指令傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器接收語音指令后獲取語音指令內(nèi)的位置信息，并將位置信息與服務(wù)器后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令； 步驟(3)、服務(wù)器將生成的序列操作指令發(fā)送到微型主機(jī)，微型主機(jī)根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令，以完成客戶端語音指令中的相應(yīng)操作，完成語音指令中指定操作后機(jī)器人返回初始位置； 步驟(4)、通過語音播報裝置語音播報需要執(zhí)行的命令以及命令執(zhí)行結(jié)果； 步驟(5)、通過底座上的紅外檢測傳感器、里程計和碰撞檢測傳感器檢測機(jī)器人在按序執(zhí)行命令過程中碰到的障礙物，并將檢測數(shù)據(jù)通過微處理器發(fā)送給微型主機(jī)，微型主機(jī)內(nèi)的ROS操作系統(tǒng)根據(jù)檢測數(shù)據(jù)重新規(guī)劃路徑，以繞開障礙物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，客戶端登陸控制界面，通過按下控制界面上的方向鍵，以發(fā)送請求指令至服務(wù)器，服務(wù)器接收指令并解析后發(fā)送至微型主機(jī)，微型主機(jī)根據(jù)指令改變機(jī)器人的行走方向。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，通過客戶端的控制界面能顯示基于ROS操作系統(tǒng)生成的二維導(dǎo)航地圖，在二維導(dǎo)航地圖標(biāo)記規(guī)劃路徑，同時能看到機(jī)器人在二維導(dǎo)航地圖中所處的實(shí)時位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，在步驟(2)中，客戶端利用科大訊飛SDK進(jìn)行語音交互，SDK將客戶端輸入的語音指令轉(zhuǎn)化成文本指令后傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器獲取文本指令中的位置信息后與服務(wù)器后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，在步驟(5)中，微型主機(jī)讀取底座上的紅外檢測傳感器的高低電平數(shù)據(jù)、里程計數(shù)據(jù)和碰撞檢測傳感器的高低電平數(shù)據(jù)，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)通過ROS操作系統(tǒng)中cmd_vel發(fā)布Twist消息，Twist消息包括機(jī)器人期望的前進(jìn)速度和轉(zhuǎn)向速度，通過微處理器解算Twist消息后，傳輸給底座上的電機(jī)，調(diào)整電機(jī)的輸入電壓或頻率，以調(diào)整驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速，以控制機(jī)器人的行走速度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ROS操作系統(tǒng)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，按住客戶端的語音按鈕輸入控制設(shè)備位置和控制設(shè)備名稱的語音指令，并將語音指令傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器接收語音指令后獲取語音指令中控制設(shè)備位置的位置信息，并將位置信息與服務(wù)器后臺儲存的二維導(dǎo)航地圖中的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果后生成規(guī)劃路徑，并根據(jù)規(guī)劃路徑生成序列操作指令;同時獲取語音指令中控制設(shè)備名稱的紅外發(fā)送率；服務(wù)器將生成的序列操作指令和紅外發(fā)送率發(fā)送至微型主機(jī)，微型主機(jī)根據(jù)序列操作指令控制機(jī)器人按序執(zhí)行命令以到達(dá)控制設(shè)備的位置處，到達(dá)后紅外控制裝置輸出紅外發(fā)送率以開啟或關(guān)閉控制設(shè)備。7.—種采用權(quán)利要求1?6任一項所述遠(yuǎn)程控制方法的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于:包括客戶端、服務(wù)器，以及安裝于機(jī)器人上的微型主機(jī)、攝像頭和語音播報裝置，還包括安裝于機(jī)器人底座上的微處理器、紅外檢測傳感器、里程計和碰撞檢測傳感器，所述客戶端與所述服務(wù)器相通訊，所述服務(wù)器與所述微型主機(jī)相通訊，所述微型主機(jī)分別與所述攝像頭、語音播報裝置和微處理器相連接，所述微處理器分別與所述紅外檢測傳感器、里程計和碰撞檢測傳感器相連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述底座上還安裝有電機(jī)和驅(qū)動輪，所述微處理器與所述電機(jī)相連接，所述電機(jī)與所述驅(qū)動輪相連接。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微型主機(jī)通過功率放大器與所述語音播報裝置相連接。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器人上還安裝有紅外控制裝置，所述微型主機(jī)與所述紅外控制裝置相連接。
【文檔編號】G05D1/02GK106020208SQ201610599824
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月27日
【發(fā)明人】楊燕, 劉名運(yùn), 申穎, 夏鋒, 李朝暉, 李景龍
【申請人】湖南暉龍股份有限公司