专利名称：一种激光影像定位导航装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光影像定位导航装置，尤其涉及一种适用于轮式机器人精确定位导航的定位导航装置。
背景技术：
近年来，国内机器人技术有了迅速的发展，特别是轮式机器人，可靠性高，适应性强，在家庭服务、医院巡护和娱乐方面应用极其广泛。然而，定位导航技术对于移动机器人是至关重要的，它增强了机器人的自主性和智能性，对机器人技术的发展起着不可或缺的作用。目前，针对轮式机器人的定位导航技术主要有视觉导航、里程计定位导航和基于 标志物的定位导航等。其中，视觉导航对环境变化的抗干扰能力很差，而且定位精度很低，故此很少使用视觉定位导航；里程计是轮式机器人定位导航中常用的技术，它是对固定在轮子上的码盘进行脉冲计数，由于胎压、地面打滑等因素会导致里程计存在严重的积累误差，需要其他传感器技术对其修正，定位精度不是很理想；基于标志物的定位技术是在已知固定位置贴上人工标志物，通过相应传感器对标志物进行识别间接获得位置信息，如专利号为201110260388. 5的中国专利，使用红外发射二极管制作点阵路标，并贴附于室内天花板上，广角红外摄像机固定在移动机器人身上，向上拍摄红外路标，通过机器人身上的计算机进行图像分析、实时计算出机器人的位姿。这种方法具有一定的局限性，其点阵路标属于有源标签，每一个标签都是一块电路板，并需要电源供电，成本高，安装、使用不方便，其次，其图像处理使用机载工控计算机，体积较大，成本较高，对不配置工控计算机的中小型机器人根本无法使用。

发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供了一种激光影像定位导航装置，它适用于轮式机器人的室内外定位导航，具有提高定位的精度、稳定性和普适性的优点，并且该装置对实施环境无特殊要求。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种激光影像定位导航装置，它包括控制板，在控制板上设有DSP图像处理器，DSP图像处理器分别与CXD感光器件和主控制器连接，主控制器与串口输出端子连接，将解算的位置和航向信息通过串口输出端子输出；CCD感光器件的周向均匀分布有多个激光组件，各激光组件发出的激光束在地面汇聚成一个光斑，该光斑与CCD感光器件处于同一轴线上并保证CCD感光器件感光效果最好，DSP图像处理器对每帧光斑图像分析对比，分别计算出帧与帧之间在X和Y方向的像素偏移量，根据CCD感光器件的分辨率计算出定位装置的实际位移偏量。所述激光组件为激光管，激光管焦距可调。所述CXD感光器件的拍摄速度为2000帧/秒。
所述控制板的四角设有定位孔。所述定位装置的实际位移偏量的计算为光斑图像帧与帧之间在X和Y方向的像素偏移量VPix和VPiy，根据CXD感光器件的分辨率F计算出定位装置的实际位移偏量Vx和Vy
权利要求
1.一种激光影像定位导航装置，其特征是，它包括控制板，在控制板上设有DSP图像处理器，DSP图像处理器分别与C⑶感光器件和主控制器连接，主控制器与串口输出端子连接，将解算的位置和航向信息通过串口输出端子输出；CCD感光器件的周向均匀分布有多个激光组件，各激光组件发出的激光束在地面汇聚成一个光斑，该光斑与CXD感光器件处于同一轴线上并保证CXD感光器件感光效果最好，DSP图像处理器对每帧光斑图像分析对t匕，分别计算出帧与帧之间在X和Y方向的像素偏移量，根据CCD感光器件的分辨率计算出定位装置的实际位移偏量。
2.如权利要求I所述的一种激光影像定位导航装置，其特征是，所述激光组件为激光管，激光管焦距可调。
3.如权利要求I所述的一种激光影像定位导航装置，其特征是，所述CCD感光器件的拍摄速度为2000帧/秒。
4.如权利要求I所述的一种激光影像定位导航装置，其特征是，所述控制板的四角设有定位孔。
5.如权利要求I所述的一种激光影像定位导航装置，其特征是，所述定位装置的实际位移偏量的计算为 光斑图像帧与帧之间在X和Y方向的像素偏移量VPix和VPiy,根据CCD感光器件的分辨率F计算出定位装置的实际位移偏量Vx和Vy
6.如权利要求I所述的一种激光影像定位导航装置，其特征是，所述主控制器根据几何关系确定出轮式机器人的准确航向和位置
全文摘要
本发明公开了一种激光影像定位导航装置，由若干个激光管、CCD感光器件、DSP图像处理器、主控制器和串口输出端子、定位孔组成；所述CCD感光器件与DSP图像处理器连接，DSP图像处理器与主控制器连接，主控制器将解算的位置和航向信息通过串口输出端子输出。所述若干个激光管产生的若干个激光束在地面汇聚成一个光斑，CCD感光器件对激光斑进行快速成像，DSP图像处理器对每帧图像分析对比，分别计算出帧与帧之间在X和Y方向的像素偏移量，根据CCD感光器件的分辨率计算出定位装置的实际位移偏量，主控制器根据几何关系确定出轮式机器人的准确航向和位置，快速的成像和高度的分辨率使得该定位装置的精度非常高。该定位导航装置不需要人工标志物，对几乎所有路况环境都能实现准确定位，普适性很强，整个装置结构相对简单，稳定性很高。
文档编号G01C21/00GK102798391SQ201210295078
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者田国会, 周风余, 张庆宾, 李健, 丁娜娜, 袁通 申请人:山东大学