一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺的製作方法

2023-09-11 19:22:10

專利名稱：一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺的製作方法
技術領域：
該實用新型涉及一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺，屬於電子技術、傳感技術和計算機技術等領域。
背景技術：
近年來，在許多研究項目中出現了各類移動機器人實驗平臺和各類移動傳感器實驗平臺。然而這些平臺無法全部滿足自主性、可重構性、魯棒性、可擴展性、可移植性和兼容性這些準則的要求。一些平臺是基於小型化且資源受到嚴格限制的簡易移動機器人搭建起來的。它們缺少足夠的計算能力和傳感能力進行準確的導航或者實現期望的圖像處理和協作算法；一些機器人平臺是由硬體拼湊而來。由於它們專用的硬體設計，使得它們很難較快 地被移植；一些平臺基於全套的商用機器人，它們缺乏可重構性並且在構建大規模移動傳感器網絡時價格昂貴。
發明內容針對現有技術的缺點，本實用新型的目的是提出一種模塊化的低成本、可移植性強和結構簡單的移動機器人傳感器實驗平臺。該移動機器人傳感器實驗平臺包括硬體架構和軟體系統。一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺硬體部分主要包括Mobotix Q24360°全景攝像頭(I)、上層有機玻璃擋板(2)、右支撐架(3)、中層擋板(4)、下層擋板(5)、移動機器車iRobot Create (6)、右車輪(7)、Fitpc2供電電源(8)、左車輪(9)、冷卻風扇
(10)、微型計算機Fitpc2 (11)、左支撐架(12)和Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀(13)。移動機器車iRobot Create (6)設有左右兩根支撐架(12) (3)，它們將上層玻璃擋板(2)、中層玻璃擋板(4)和下層玻璃擋板(5)垂直連接並固定在移動機器車iRobot Create (6)上。全景攝像頭Mobotix Q24 360°全景攝像頭(I)固定在上層有機玻璃擋板(2)上，它能提供不同視圖，包括一張全景圖，因此它能覆蓋移動平臺周圍的環境。攝像頭能提供最高3百萬像素，另外彩色圖像的解析度可以從160 X 120增加到2048 X 1536。它使用一種基於乙太網的界面，攝像頭的特徵(包括解析度、幀速率等)可以通過發送一個網絡請求調整。另夕卜，攝像頭本身就是一個網絡伺服器，因此活動目標影像流可以通過設置一個連接插口來獲得；固定在中層有機玻璃擋板(4)上的是Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀(13)，它的測量範圍在20mm到4094mm之間，掃描範圍240°，掃描速率100 ms/scan，距離精確度±3%，角解析度為0. 36° ;固定在中層有機玻璃擋板(4)和下層玻璃擋板(5)之間的是微型計算機Fitpc2 (11),它是一臺輕巧的微處理計算機。由於微型計算機Fitpc2 (11)內部沒有散熱風扇，無法散熱。因此為其配備一臺冷卻風扇(10),使其能長時間工作。冷卻風扇(10)固定在移動機器車iRobot Create (6)上；移動機器車iRobot Create (6)是一個商業化的移動平臺。通過它的串口可以讀到傳感器數據，並且可以使用iRobot Roomba開放接口協議發送對馬達的控制命令。[0005]一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺軟體部分由機器人作業系統(Robot Operating System, R0S)構成。這是一種開源的元作業系統,它提供的服務類似於真實作業系統，包括硬體抽象、低端設備控制、常用函數實現、進程之間的信息傳輸以及軟
件包管理。ROS有兩個基本的部分，一部分是ROS的核心部分，它的作用相當於一個「作業系統」。這部分的基本功能是可以跟一臺帶有無線通信功能並運行ROS作業系統的電腦進行無線通信，並能遠程遙控移動機器人運動。另一個部分的程序包是為整個ROS社區服務。ROS社區指的是所有使用ROS作業系統的個人、研究團體和科研院所都可以將開源的代碼共享到ROS社區中。並且這些代碼可以很容易的下載並移植到其他移動機器人平臺或傳感器平臺上。利用這些代碼就能在這個平臺上實現目標檢測、目標追蹤、目標識別、定位、建圖以及自動導航等功能。ROS的網絡結構包括外部計算機網絡(45)、無線通信(46)和移動機器人車載計算機網絡(47)。外部計算機網絡(45)內的計算機通過乙太網連接。外部計算機網絡(45)和 移動機器人車載計算機網絡(47)之間通過無線區域網連接。移動機器人車載計算機網絡
(47)中的每臺計算機都處理計算量很大的不同任務，如機器視覺、語音識別、目標檢測等。該裝置的有益之處是設計一種模塊化的低成本、可移植性和結構簡單的移動機器人傳感器實驗平臺，為移動機器人或移動傳感器進行目標檢測識別、目標追蹤、同步定位與建圖以及自動導航研究提供了一種新的研究平臺。
以下結合附圖
對本實用新型做進一步描述。圖I全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺結構圖；圖2移動機器車iRobot Create結構圖主視圖和俯視圖；圖3 MobotixQ24 360°全景攝像頭結構圖俯視圖和底部俯視圖；圖4微型計算機Fitpc2的主視圖和背面的主視圖；圖5 Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀的左視圖；圖6移動機器人車載計算機網絡與外部計算機網絡無線通信示意圖。圖中1是Mobotix Q24 360°全景攝像頭，2是上層擋板，3是右支撐架，4是中層擋板，5是下層擋板，6是移動機器車iRobot Create，7是右車輪，8是攝像頭供電電源，9是左車輪，10是冷卻風扇，11是微型計算機Fitpc2，12是左支撐架，13是Hokuyo LRFURG-04LX雷射測距儀，14是全方向紅外接收器，15是控制面板，16是螺絲孔，17是串行口，18是充電插口，19是裝載艙連接口，20是裝載艙，21是擋板，22是邊緣傳感器埠，23是地基接觸點，24是左右車輪，25是電池，26是後輪，27是360°鏡片組，28是揚聲器，29是網絡連接，30是微型USB 口，31是總線，32是電源開關，33是SD存儲卡卡槽，34是RS232接口，35是USB接口，36是電源，37是無線區域網(WLAN)，38是語音輸入，39是網口，40是語音輸入，41是USB 口，42是重置鍵，43是數字視頻系統，44是USB接口，45是外部計算機網絡，46是無線網絡，47是移動機器人車載計算機網絡。
具體實施方式
參見附圖，包括參見附圖，包括Mobotix Q24 360°全景攝像頭(I)包括360°鏡片組(27);移動機器車iRobot Create (6)包括全方向紅外接收器(14)、控制面板(15)、串行口(17)和邊緣傳感器埠(22);微型計算機Fitpc2 (11)包括USB接口(35)、無線區域網(WLAN) (37)和 USB 口 (41) ；Hokuyo LRF URG-04LX 雷射測距儀(13)包括 USB 接口
(44);外部計算機網絡(45)，無線網絡(46)，移動機器人車載計算機網絡(47)。啟動微型計算機Fitpc2 (11)，啟動移動機器車iRobot Create (6),開啟Mobotix Q24 360°全景攝像頭(I)和Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀(13)。微型計算機Fitpc2 (11)將運行機器人作業系統R0S，並能控制移動機器車iRobot Create (6)的運動；通過USB 口與微型計算機 Fitpc2 (11)相連的 Mobotix Q24 360° 全景攝像頭(I)和 Hokuyo LRF URG-04LX 雷射測距儀(13)都可以在ROS系統中使用。微型計算機Fitpc2 (11)具有Wi-Fi功能，通過Ad-hoc無線區域網(46)與外部計算機(45)通信。外部計算機(45)同樣也運行機器人作業系統R0S，並將Mobotix Q24 360°全景攝像頭(I)和Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀(13)得到的圖像和數據進行處理，將處理以後的結果和指令通過Ad-hoc無線區域網(46)發送給微型計算機Fitpc2 (11)。移動機器人傳感器實驗平臺將根據外部計算機(45)的指令進行相應的動作。本實施例中，上層擋板(2)、中層擋板(4)、下層擋板(5)均為有機玻璃製成，具有 堅固和重量輕的特點。另外根據需要可以不斷增加擋板的數量，以便放置更多的硬體設備。本實施例中，攝像頭(I)採用M0B0TIX公司生產的半球形Q24 360°全景攝像頭。本實施例中，微型計算機(11)採用CompuLab公司生產的Fitpc2微型計算機,該型計算機能運行Windows和Linux兩類作業系統。這裡用到了 Linux版本的Fitpc2微型計算機(11)運行機器人作業系統R0S。本實施例中,Mobotix Q24 360°全景攝像頭(I)和Fitpc2微型計算機(11)採用12V直流電源供電，Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀(13)採用USB接口供電。
權利要求1.一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺，其特徵是該裝置包括Mobotix Q24360°全景攝像頭(I)、上層有機玻璃擋板(2)、右支撐架(3)、中層擋板(4)、下層擋板(5)、移動機器車iRobot Create (6)、右車輪(7)、Fitpc2供電電源(8)、左車輪(9)、冷卻風扇(10)、微型計算機Fitpc2 (11)、左支撐架(12)和Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀(13)；移動機器車iRobot Create (6)設有左右兩根支撐架(12)，它們將上層玻璃擋板(2)、中層玻璃擋板(4)和下層玻璃擋板(5)垂直連接並固定在移動機器車iRobot Create (6)上。
2.權利要求I所述的一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺，其特徵是微型計算機Fitpc2 (11)具有Wi-Fi功能,通過Ad-hoc無線區域網(46)與外部計算機(45)通信；外部計算機(45)同樣也運行機器人作業系統R0S，並處理Mobotix Q24 360°全景攝像頭(I)和Hokuyo LRF URG-04LX雷射測距儀(13)得到的圖像和數據，接著將處理以後的結果 和指令通過Ad-hoc無線區域網(46)發送給微型計算機Fitpc2 (11);移動機器人傳感器實驗平臺將根據外部計算機(45)的指令進行相應的動作。
專利摘要該實用新型涉及一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺，該裝置主要包括MobotixQ243600全景攝像頭、移動機器車iRobotCreate(6)、微型計算機Fitpc2(11)和URG-04LX雷射測距儀(13)。微型計算機Fitpc2(11)運行機器人作業系統ROS，並控制移動機器車iRobotCreate(6)的運動；通過USB口與微型計算機Fitpc2(11)相連的攝像頭Q24(1)和雷射測距儀(13)都可以在ROS系統中使用。微型計算機Fitpc2(11)具有Wi-Fi功能，通過Ad-hoc無線區域網(46)與外部計算機(45)通信。外部計算機(45)同樣也運行機器人作業系統ROS，並將攝像頭Q24(1)和Hokuyo雷射測距儀(13)得到的圖像和數據進行處理，將處理以後的結果和指令通過Ad-hoc無線區域網(46)發送給微型計算機Fitpc2(11)。移動機器人傳感器實驗平臺將根據外部計算機(45)的指令進行相應的動作。
文檔編號G01D18/00GK202511816SQ20122004353
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月11日 優先權日2012年2月11日
發明者陶重犇 申請人:陶重犇