附图说明

[0021] 图I为一实施例的室内机器人的定位和导航系统模块图；

[0022] 图2为是机器人的俯视结构示意图；

[0023] 图3为是机器人的后视结构示意图；

[0024] 图4是光标记发射及检测原理图；

[0025] 图5是帧间坐标变化时的位置变化示意图；

[0026] 图6是导航参数分析示意图。

具体实施方式

[0027] 如图I所示，为一实施例的室内机器人的定位和导航系统模块图。该定位和导航系统10包括可自由移动的机器人100和固定的定位导航器200。机器人100在其运动区域内自由移动，定位导航器200对机器人100进行定位和导航。

[0028] 机器人100包括光标记发射器101、无线模块102、运动控制模块103以及运动机构 104。

[0029] 光标记发射器101用于向固定的表面300发射光线形成光标记,机器人移动时,带动光标记发射器101移动,光标记在固定的表面300的位置也随之移动。光标记在固定的表面300的位置与机器人100在其运动区域内所处的位置一一对应，从而通过对光标记在固定的表面300的位置的确定，可以确定机器人100在运动区域内的位置。在室内运动的机器人，其运动区域就是房间里的地面，因此将与地面相对的天花板作为光标记投射的表面，并且自地面向天花板垂直投射可以非常简单地实现机器人所处位置与光标记的位置一一对应。优选地，光标记发射器101为红外激光器。红外激光器发射的红外光形成光标记用于位置检测，不会受到照明条件的限制。在其他实施例中，光标记发射器101还可以是可见光发射器或者其他形式的不可见光发射器，只要其发射的光标记可被相应的光标记检测器检测到即可。

[0030] 请参考图2，是机器人的俯视结构示意图。本实施例的红外激光器的数量为2个，相隔一定距离设置在机器人100顶部，并且出光方向与地面垂直。两个红外激光器可以在天花板上形成2个光标记。红外激光器发射的光标记可以为光栅、光斑或条码等易于识别的光图案。在其他实施例中光标记的数量也可以是一个，或者3个及以上。

[0031] 无线模块102用于接收导航信号。无线模块102用于接收来自定位导航器200的导航信号。无线模块102可以采用符合多种无线通信协议的网络模块、例如WIFI模块、红外通信模块、蓝牙通信模块等。优选地，无线模块102采用无线串口通信模块。 [0032] 运动控制模块103用于根据接收到的导航信号生成相应的驱动控制信号。导航信号为规划的路径信息，例如转向角度、行进距离等，由定位导航器200提供。导航信号经运动控制模块103处理后形成用于驱动运动机构104的驱动控制信号，例如电机驱动信号。此时运动控制模块103可以选用单片机，利用预先存储的程序对路径信息进行处理。导航信息也可以是已经经过定位导航器200处理后得到驱动控制数据，运动控制模块103直接应用该驱动控制数据驱动运动机构。此时运动控制模块103可以采用小型的专用驱动控制板，以减小机器人的体积和重量。

[0033] 运动机构104用于根据所述驱动控制信号运行以带动机器人100移动。结合图I和图3，运动机构104包括电机141和由电机141驱动的车轮142。此时驱动控制信号就是电机控制信号，具体是电机的转速信号，电机则根据该转速信号以相应的转速运转，以驱动车轮142。在其他实施例中，运动结构104还可以是其他形式，例如电机驱动履带。如图3所示，运动机构104包括左右两对电机141和车轮142。对左右两个车轮分别用不同的速度驱动，可以让机器人100转向。

[0034] 进一步地，运动结构104还包括转向轮143。转向轮143用于辅助机器人100转向。

[0035] 进一步地，机器人100还包括用于探测运动路径上的障碍物的超声探测器105。超声探测器105在行进方向上不断发射超声波，并检测回波信号，通过计算回波信号返回的时间判定前方是否有障碍物，将判定结果发送到运动控制模块103，由运动控制模块103控制运动机构104转向绕障。

[0036] 定位导航器200包括光标记检测器201、定位导航模块202以及无线模块203。

[0037] 光标记检测器201用于检测所述光标记，并确定所述光标记的坐标。光标记检测器201优选为红外摄像机，用以检测前述的红外光标记。红外摄像机采用CMOS广角摄像头加上红外滤波片构成，并且将镜头进行畸变校正，使得拍摄图像点位置与实际空间点位置(即天花板上的坐标位置)呈线性对应关系。。在利用天花板作为光标记投射面时，定位导航器200固定在地面上，红外摄像机拍摄整个天花板(或者覆盖机器人活动区域的大部分天花板）的视频图像。当前述的光标记发射器101采用其他形式的光源时，光标记检测器201也相适应地采取可检测该光源的摄像机或其他形式的图像设备。