一种基于地理信息的机器人及其控制方法与流程

1.本发明涉及机器人技术领域，特别是一种基于地理信息的机器人及其控制方法。


背景技术：

2.目前，地理信息采集多数由卫星导航定位系统(gps)实现或人力工作实现，但受其定位方式的限制使得其在很多环境下无法使用，如灾后地区，地下溶洞等。人力勘探成本较高，消耗大量的物力财力，且环境适用性较差，无法适用于较为恶劣的勘察环境。因此，针对上述不足，如何提供一种环境适用性强、平台搭载兼容能力强的地理信息采集是本领域技术人员待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于地理信息的机器人及其控制方法。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
5.一种基于地理信息的机器人，包括所述机器人内设置有计算控制单元、地理信息定位终端设备、电子罗盘磁场传感器和采集机构，所述地理信息定位终端设备与所述电子罗盘磁场传感器均与所述计算控制单元电连接，所述采集机构设置在所述计算器控制单元的上部，且所述采集机构与所述计算控制单元电连接，在所述计算器控制单元的一侧设置有目标点。
6.更进一步的技术方案是，所述采集机构机构包括：包括固定架，所述固定架的下方安装有用于控制机器人头部水平方向旋转的第二高速电机，所述第二高速电机的转轴端与所述固定架进行连接，固定架的上端通过轴承与信息采集装置以及控制所述信息采集装置进行垂直方向旋转的第一高速电机进行连接，所述第一高速电机和所述第二高速电机均采用直驱方式进行负载的驱动。
7.更进一步的技术方案是，所述第一高速电机和所述第二高速电机中均安装有编码器。
8.更进一步的技术方案是，所述第一高速电机和所述第二高速电机均采用每分钟120转以上的高速电机，以达到每秒720
°
以上的超高转速。
9.本技术还提供了一种上述基于地理信息的机器人的控制方法，包括以下步骤：
10.s1：设置目标点，确定目标点的坐标系和摄像机自身的坐标系；
11.s2：通过电子罗盘磁场传感器确定北极方向，时传递给计算控制单元，由计算控制单元准确计算出机器人头部主要功能部件中心位置初始零点位置的朝向与正北方向的夹角，并进行存储处理；
12.s3：根据目标点和摄像机的经纬度和海拔信息，从而确定出目标点和摄像机当前位置形成的直线，以及该直线与摄像机中心初始位置直线的水平夹角；
13.s4：根据目标点和摄像机的经纬度和海拔信息，从而确定出目标点和摄像机当前
位置形成的直线，以及该直线与水平方向的垂直夹角；
14.s5：根据目标点的坐标系和摄像机自身的坐标系，通过计算控制单元计算，确定两坐标的距离信息；
15.s6：将计算出的水平夹角与垂直夹角转换为用于控制第一高速电机旋转的角度，以及第二高速电机旋转的角度，从而使机器人头部朝向该目标位置、机器人头部主要功能部件对焦锁定该目标位置；
16.s7：根据上述计算出的目标点与机器人头部摄像机当前位置的实际距离，计算出目标周边便于侦查锁定目标的关键位置的经纬度与海拔信息，并控制机器人移动至该关键位置。
17.本发明具有以下优点：
18.通过计算控制单元与所述地理信息定位终端设备、电子罗盘磁场传感器、信息采集装置进行通讯连接，计算出的目标与机器人头部主要功能部件当前位置的实际距离，计算出目标周边便于侦查锁定目标的关键位置的经纬度与海拔信息，并控制机器人移动至该关键位置，根据所采集的图像信息并基于即时定位与地图构建技术确定地理信息，将所采集的地理信息存储于存储器中，该控制系统环境适用性强，满足多种勘察环境的要求。
附图说明
19.图1为本发明的俯视结构示意图
20.图2为本发明的正视结构示意图
21.图3为本发明的信息采集装置结构示意图
22.图中，1-计算控制单元，2-地理信息定位终端设备，3-电子罗盘磁场传感器，4-主要功能部件，5-垂直线，6-目标点，7-直射线，8-水平夹角，9-水平线，11-垂直夹角，21-第一高速电机，22-转轴端，23-固定架，24-第二高速电机，25-信息采集装置。
具体实施方式
23.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该
发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.如图1所示，一种基于地理信息的机器人及其控制方法，包括所述机器人内设置控制单元、地理信息定位终端设备2、电子罗盘磁场传感器3和采集机构，所述地理信息定位终端设备2与所述电子罗盘磁场传感器3均与所述计算控制单元1电连接，所述采集机构设置在所述计算器控制单元的上部，且所述采集机构与所述计算控制单元1电连接。
30.根据上述实施例所述的一种基于地理信息的机器人中所述计算控制单元1，用于进行机器人实时信息的接收与传递，以及机器人各种数据资源、配置参数等信息的汇总、计算与存储，机器人控制指令的推演与生成，还有对控制指令的输出与反馈数据的接收；本发明的机器人还安装有地理信息定位终端设备2，用于实时采集机器人自身的经纬度与海拔(或基于某坐标参考点的大地坐标系中的x、y、z方向的坐标)，并传递给计算控制单元1，继而由计算控制单元1计算出机器人头部主要功能部件4中心位置的经纬度与海拔(或基于某坐标参考点的大地坐标系中的x、y、z方向的坐标)；本发明的机器人还安装有电子罗盘磁场传感器3，准确定位北极方向，同时传递给计算控制单元1，由计算控制单元1准确计算出机器人头部主要功能部件4中心位置、初始零点位置的朝向与正北方向的夹角，并进行存储处理；
31.通过计算控制单元1根据目标点6的经纬度与海拔信息(或大地坐标系中x、y、z的坐标值)
32.和机器人头部主要功能部件4当前位置的经纬度与海拔信息(或大地坐标系中x、y、z的坐标值)，计算出该目标点6和机器人头部主要功能部件4当前位置所在的直线，以及直线与机器人头部主要功能部件4中心位置、初始零点位置的朝向所在直线的水平夹角8和水平方向的垂直夹角11；
33.所述主要功能部件4是指机器人头部可挂载的设备，如：摄像机、激光发射器、激光探测器、超声波探测器、热成像探测仪、激光测距仪、聚光灯、定向拾音器等设备。
34.根据上述计算出的水平夹角8与垂直夹角11，转换为用于控制机器人头部水平旋转电机的旋转角度，以及控制机器人头部主要功能部件4垂直旋转电机的旋转角度，继而控制机器人的头部旋转上述水平角度、控制机器人头部主要功能部件4旋转上述垂直角度，从而使机器人头部朝向该目标位置、机器人头部主要功能部件4对焦锁定该目标位置。
35.作为一种优选实施例，如图3中所示，所述采集机构机构包括：第一高速电机21和所述第二高速电机24，所述第一高速电机21垂直连接有连接组件，所述连接组件从下穿入所述头部壳体内，所述头部壳体内设置有固定架23，所述固定架23上设置有摄像机。
36.作为一种优选实施例，所述摄像机与所述第二高速电机24的转轴端22连接，第二
驱动电机驱动转摄像机在所述固定架23上转动。
37.本技术还提供了一种上述基于地理信息的机器人控制方法，包括以下步骤：
38.s1：设置目标点，确定目标点的坐标系和摄像机自身的坐标系；
39.s2：通过电子罗盘磁场传感器确定北极方向，时传递给计算控制单元，由计算控制单元准确计算出机器人头部主要功能部件中心位置初始零点位置的朝向与正北方向的夹角，并进行存储处理；
40.s3：根据目标点和摄像机的经纬度和海拔信息，从而确定出目标点和摄像机当前位置形成的直线，以及该直线与摄像机中心初始位置直线的水平夹角；
41.s4：根据目标点和摄像机的经纬度和海拔信息，从而确定出目标点和摄像机当前位置形成的直线，以及该直线与水平方向的垂直夹角；
42.s5：根据目标点的坐标系和摄像机自身的坐标系，通过计算控制单元计算，确定两坐标的距离信息；
43.s6：将计算出的水平夹角与垂直夹角转换为用于控制第一高速电机旋转的角度，以及第二高速电机旋转的角度，从而使机器人头部朝向该目标位置、机器人头部主要功能部件对焦锁定该目标位置；
44.s7：根据上述计算出的目标点与机器人头部摄像机当前位置的实际距离，计算出目标周边便于侦查锁定目标的关键位置的经纬度与海拔信息，并控制机器人移动至该关键位置。
45.通过计算控制单元1与所述地理信息定位终端设备2、电子罗盘磁场传感器3、信息采集装置25进行通讯连接，计算出的目标与机器人头部主要功能部件4当前位置的实际距离，计算出目标周边便于侦查锁定目标的关键位置的经纬度与海拔信息，并控制机器人移动至该关键位置，根据所采集的图像信息并基于即时定位与地图构建技术确定地理信息，将所采集的地理信息存储于存储器中，该控制系统环境适用性强，满足多种勘察环境的要求。
46.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于地理信息的机器人，其特征在于：所述机器人内设置有计算控制单元、地理信息定位终端设备、电子罗盘磁场传感器和采集机构，所述地理信息定位终端设备与所述电子罗盘磁场传感器均与所述计算控制单元电连接，所述采集机构设置在所述计算器控制单元的上部，且所述采集机构与所述计算控制单元电连接，在所述计算器控制单元的一侧设置有目标点。2.根据权利要求1所述的一种基于地理信息的机器人，其特征在于：所述采集机构机构包括：包括固定架，所述固定架的下方安装有用于控制机器人头部水平方向旋转的第二高速电机，所述第二高速电机的转轴端与所述固定架进行连接，固定架的上端通过轴承与信息采集装置以及控制所述信息采集装置进行垂直方向旋转的第一高速电机进行连接，所述第一高速电机和所述第二高速电机均采用直驱方式进行负载的驱动。3.根据权利要求2所述的一种基于地理信息的机器人，其特征在于：所述第一高速电机和所述第二高速电机中均安装有编码器。4.根据权利要求2所述的一种基于地理信息的机器人，其特征在于：所述第一高速电机和所述第二高速电机均采用每分钟120转以上的高速电机，以达到每秒大于720
°
的超高转速。5.根据权利要求1—4任一项所述的一种基于地理信息的机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：设置目标点，确定目标点的坐标系和摄像机自身的坐标系；s2：通过电子罗盘磁场传感器确定北极方向，时传递给计算控制单元，由计算控制单元准确计算出机器人头部主要功能部件中心位置初始零点位置的朝向与正北方向的夹角，并进行存储处理；s3：根据目标点和摄像机的经纬度和海拔信息，从而确定出目标点和摄像机当前位置形成的直线，以及该直线与摄像机中心初始位置直线的水平夹角；s4：根据目标点和摄像机的经纬度和海拔信息，从而确定出目标点和摄像机当前位置形成的直线，以及该直线与水平方向的垂直夹角；s5：根据目标点的坐标系和摄像机自身的坐标系，通过计算控制单元计算，确定两坐标的距离信息；s6：将计算出的水平夹角与垂直夹角转换为用于控制第一高速电机旋转的角度，以及第二高速电机旋转的角度，从而使机器人头部朝向该目标位置、机器人头部主要功能部件对焦锁定该目标位置；s7：根据上述计算出的目标点与机器人头部摄像机当前位置的实际距离，计算出目标周边便于侦查锁定目标的关键位置的经纬度与海拔信息，并控制机器人移动至该关键位置。

技术总结
本发明公开了一种基于地理信息的机器人及其控制方法，所述机器人内设置有计算控制单元、地理信息定位终端设备、电子罗盘磁场传感器和采集机构，所述地理信息定位终端设备与所述电子罗盘磁场传感器均与所述计算控制单元电连接，所述采集机构设置在所述计算器控制单元的上部，且所述采集机构与所述计算控制单元电连接，在所述计算器控制单元的一侧设置有目标点。本发明计算出目标周边便于侦查锁定目标的关键位置的经纬度与海拔信息，并控制机器人移动至该关键位置，根据所采集的图像信息并基于即时定位与地图构建技术确定地理信息，将所采集的地理信息存储于存储器中，该控制系统环境适用性强，满足多种勘察环境的要求。满足多种勘察环境的要求。满足多种勘察环境的要求。


技术研发人员：魏冀
受保护的技术使用者：河南弘兴电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/7/25