一種可重構(gòu)室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航性能測評儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及移動機(jī)器人導(dǎo)航性能指標(biāo)測評裝置，特別涉及一種可重構(gòu)室內(nèi)移 動機(jī)器人導(dǎo)航性能測評儀，屬于測試與控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已成為世界各國高度關(guān)注的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，多個國家已提出機(jī)器人 發(fā)展國家戰(zhàn)略，推動本國機(jī)器人和自主系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。如何檢測和評價機(jī)器人的 質(zhì)量，對提到機(jī)器人性能、和應(yīng)用具有重要意義。我國正在積極籌建國家機(jī)器人質(zhì)量監(jiān)督 檢驗中心。自主導(dǎo)航技術(shù)是實現(xiàn)機(jī)器人在未知環(huán)境中自主運動能力的一項最為關(guān)鍵的技 術(shù)，自主導(dǎo)航技術(shù)能力的檢測和評價是推進(jìn)自主系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的核心內(nèi)容。
[0003] 目前，世界范圍內(nèi)系統(tǒng)性的自主移動平臺性能測試與評價研宄工作，僅體現(xiàn)在美 國國家標(biāo)準(zhǔn)研宄院應(yīng)急響應(yīng)機(jī)器人測試、以及無人車大賽車輛性能評測2個方面。美國國 家標(biāo)準(zhǔn)研宄院2005年開展了一項應(yīng)急響應(yīng)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)測試方法的研宄項目，其目標(biāo)是開 發(fā)機(jī)器人性能測試標(biāo)準(zhǔn)。涉及導(dǎo)航性能測試項目主要隨機(jī)迷宮、復(fù)雜地形的迷宮走廊地圖 構(gòu)建、稀疏特征迷宮地圖構(gòu)建等任務(wù)。評價機(jī)器人導(dǎo)航性能的核心是跟蹤路徑、識別標(biāo)志并 進(jìn)行不同響應(yīng)，目標(biāo)遍歷程度和完成任務(wù)時間是性能評價的主要指標(biāo)。世界范圍內(nèi)舉辦的 歷屆無人車挑戰(zhàn)賽直接將安全、快速地到達(dá)目的地作為考核指標(biāo)，通過比賽規(guī)則裁判組進(jìn) 行評分來評價安全性、平穩(wěn)性、智能性，以及速度指標(biāo)。
[0004] 文獻(xiàn)資料調(diào)研結(jié)果表明：如何定量的、客觀的評價導(dǎo)航技術(shù)的性能尚缺少相關(guān)的 專用測量設(shè)備。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 為解決室內(nèi)大范圍測試環(huán)境下，移動機(jī)器人導(dǎo)航性能指標(biāo)測評問題，本實用新型 提供了一種具有可重構(gòu)能力的移動機(jī)器人導(dǎo)航性能評測儀。
[0006] 本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種可重構(gòu)室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo) 航性能測評儀，包括定位傳感器、攝影測量系統(tǒng)、計算機(jī)、移動機(jī)器人以及設(shè)置于移動機(jī)器 人上的測量標(biāo)靶；所述定位傳感器和攝影測量系統(tǒng)均與計算機(jī)連接；所述定位傳感器設(shè)置 于測試區(qū)域的上面或側(cè)面。
[0007] 所述定位傳感器為多個；多個定位傳感器為縱向和/或橫向排列。
[0008] 所述定位傳感器的探測區(qū)域與相鄰的定位傳感器的探測區(qū)域有重疊。
[0009] 所述測量標(biāo)靶為兩個，通過測量桁架固定于移動機(jī)器人上。
[0010] 所述測量桁架包括支架和伸縮桿；伸縮桿通過支架水平固定于移動機(jī)器人上；伸 縮桿兩端分別固定有測量標(biāo)靶。
[0011] 所述測量標(biāo)靶包括半球體以及均勻設(shè)置于其表面的多個反射靶。
[0012] 本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點：
[0013] 1、本實用新型中多臺式定位傳感器可進(jìn)行重新組合適應(yīng)不同面積大小的測試環(huán) 境。
[0014] 2、本實用新型采用的測量桁架可伸縮，標(biāo)定簡單，適用于體積大、中、小型號的室 內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航性能測試。
[0015]3、本實用新型具有測量精度高、動態(tài)特性好等優(yōu)點，水平定位精度±1厘米、航向 精度±0.6度。
[0016] 4、本實用新型涉及一種可重構(gòu)室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航性能評測儀器，實現(xiàn)移動機(jī)器 人導(dǎo)航性能的測量和綜合評估，提供科學(xué)的依據(jù)，促進(jìn)機(jī)器人和自主系統(tǒng)的創(chuàng)新。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)組成圖。
[0018] 圖2為多臺定位傳感器可重構(gòu)示意圖。
[0019] 圖3為不規(guī)則測試環(huán)境下的多臺定位傳感器可重構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本實用新型的測量桁架結(jié)構(gòu)示縮短狀態(tài)示意圖。
[0021] 圖5本實用新型的測量桁架結(jié)構(gòu)伸長狀態(tài)示意圖。
[0022] 圖6為任意相鄰兩臺定位傳感器的被測機(jī)器人位置確定示意圖。
[0023]其中，1、定位傳感器，2、攝影測量系統(tǒng)，3、計算機(jī)，4、移動機(jī)器人，5、測量標(biāo)靶，6、 測量桁架，7、支架，8、伸縮桿，9、反射靶，10、標(biāo)靶安裝座，11、直線軸承。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025] 圖1為可重構(gòu)室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航性能測評儀組成圖，包括多個定位傳感器、測 量桁架、攝影測量系統(tǒng)以及計算機(jī)。定位傳感器、攝影測量系統(tǒng)采用專用電纜與計算機(jī)連 接。圖1組成圖僅給出了2臺定位傳感器布置圖。
[0026] 定位傳感器為跟蹤反射靶標(biāo)識裝置，精確測量反射靶的位置；采用雙攝像頭傳感 器（Handyprobe780,CreaformInc.Canada)。雙攝像頭傳感器設(shè)于測試區(qū)域的上方或側(cè)面， 可進(jìn)行任意的串行、并行排列組合適應(yīng)任意范圍的測試環(huán)境，任意相鄰的兩臺定位傳感器 之間存在測量重疊區(qū)域。相鄰定位傳感器間被測機(jī)器人的位置通過放置在重疊區(qū)域的標(biāo)定 革巴位置來確定的。
[0027] 圖2為多臺定位傳感器可重構(gòu)示意圖，雙像頭傳感器可進(jìn)行串行、并行排列，測量 范圍的長度和寬度分別為N(4-L) +L，M(4-L)+L(單位為米），其中單臺定位傳感器測量范圍 為4米X4米；沿長度方向排列N個傳感器；沿寬度方向排列M個傳感器；L為兩個定位傳 感器重合區(qū)域的寬度。
[0028] 圖3為不規(guī)則測試環(huán)境下，多臺定位傳感器可重構(gòu)示意圖，本專利所述的導(dǎo)航性 能測評儀可重構(gòu)特性體現(xiàn)在：可根據(jù)測試環(huán)境的覆蓋區(qū)域進(jìn)行定位傳感器任意的布置，布 置時必須保證任意相鄰的兩臺定位傳感器之間存在測量重疊區(qū)域。
[0029] 圖4-5為可伸縮式測量桁架圖，作為定位傳感器實時跟蹤的測量靶。測量桁架安 裝于被測機(jī)器人本體上，可依據(jù)被測移動機(jī)器人的體積大小，調(diào)整兩端測量標(biāo)靶的距離。
[0030] 如圖4-5所示，伸縮式測量桁架兩端安裝有測量標(biāo)靶，作為測量被測機(jī)器人航跡 和航向跟蹤目標(biāo)靶；測量桁架安裝在被測機(jī)器人本體上，伸縮式結(jié)構(gòu)設(shè)計改變桁架的尺寸 可滿足不同體積大小的移動機(jī)器人的測試需求；測量桁架包括支架和長度方向可伸縮的靶 標(biāo)，兩端安裝有測量標(biāo)靶，測量標(biāo)靶上均布有12個反射靶作為目標(biāo)跟蹤標(biāo)識。
[0031] 測量桁架由四根伸縮桿、兩側(cè)的標(biāo)靶安裝座、以及中間的方盒、支架組成。桁架左/ 右的兩根伸縮桿的一端與標(biāo)靶安裝座相連，另一端通過直線軸承與中間的方盒相連并能夠 在直線軸承中左右移動。中間方盒的左右兩側(cè)對稱安裝四個直線軸承對應(yīng)四根伸縮桿，方 盒的底面有四個螺紋孔用來安裝固定頂絲，實現(xiàn)導(dǎo)向桿的位置鎖定。當(dāng)需要調(diào)整桁架兩端 標(biāo)靶安裝座的距離時，擰松固定頂絲并將安裝座向內(nèi)/外拉出，到達(dá)指定位置后，將固定頂 絲擰緊固定伸縮桿。
[0032] 攝影測量系統(tǒng)采用手持式攝影測量