助行机器人导航与远程监护系统的设计与实现.pdf

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1、112传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第l0期助行机器人导航与远程监护系统的设计与实现李传格，韦巍(浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027)摘要：针对助行机器人在室外未知环境中的导航需求，分析了不同导航方式的优缺点，设计并实现基于全球定位系统(GPS)的机器人定位导航系统。详细地描述了室外环境地图的创建过程和地图精度的控制。为了提高定位的精度，利用地图匹配修正GPS定位误差，同时融合机器人实时速度数据，得到最终的机器人位置。在机器人定位的基础上，实现助行机器人的半自主或手动的导航模式。同时，通过

2、GSM／GPRS无线传输系统，将机器人的实时数据传输到监控设备，实现远程监护功能。实验表明：导航与远程监护系统能实现准确可靠的定位导航和实时的远程监护。关键词：助行机器人；定位导航；远程监护；全球定位系统；通用分组无线业务中图分类号：TP242．6文献标识码：B文章编号：1000—9787(2011)10-43112-03DesignandimplementationofwalkingaidrobotnavigationandremotemonitoringsystemL1Chuan—ge，WEIWei(SchoolofElectricalEngineering，Zheji

3、angUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Aimingattherequirementofnavigationofwalkingaidrobotinoutdoorunknownenvironment，robotnavigationtechnologyisanalyzed，navigationofwalkingaidrobotbasedonGPSisdesignedandrealize．Thecreationprocessofoutdoorenvironmentmapisdescribed．TheGPSlocationeirorw

4、ithmapmatchandrobotspeedinformationarerectified．Onthebasisofrobotlocation，semi—autonomousormanualnavigationmodeofwalkingaidrobotisrealized．WithGSM／GPRSwirelesstransmissiontechnology，remotemonitoringisrealized．Keywords：walkingaidrobot；positioningnavigation：remotemonitoring；globalpositioning

5、system(GPS)；GPRS0引言的绝对位置信息，同时适合室外环境。综上，助行机器人主智能搀扶助行机器人，简称助行机器人，是帮助行走困要采用GPS导航方式，但GPS定位的精度受环境的影响较难的老人和残疾人，以及感知困难人群等更加舒适、安全地大，因此，利用地图匹配修正GPS定位误差，并融合机器人行走的具有自主动力的轮式机器人。助行机器人需要在室的速度信息，最终确定机器人的位置。外未知环境的空间中，实现机器人的准确定位和在用户的为了保证机器人使用的安全性和可靠性，利用GPRS操控下实现半自主或手动导航。目前，常见的机器人导的无线通信技术，在助行机器人和远程监控设备之问搭建航

6、方式有惯性导航、视觉导航、激光导航、磁导航、超声波导无线数据传输系统。远程监控终端可以实时地监控机器人航、GPS导航等0J。惯性导航能获取较精确地相对位置，定位信息和使用情况，监测异常信息或报警信息，确保助行但其误差容易累积。视觉导航通过获取多个路标在视觉中机器人的安全使用。位置，从而计算出机器人的位置，但其计算量往往较大，对1助行机器人的硬件结构硬件的要求较为苛刻，不适用于嵌入式系统。磁导航技术助行机器人导航与远程监护系统的整体框架如图1所已经比较成熟，可以较为精确地定位，但其安装和维护较为示。远程通信模块采用SIM300C模块，这是高性能的麻烦J。超声波导航能检测局部的

7、障碍物，但只能提供相GPRS模块，支持GPRS／GSM网络，内置TCP／1P协议栈。对位置信息，不适用于全局定位。GPS导航可以提供实时GPS模块采用Ublox公司的LEA～5s模块，其具有高性能、收稿日期：2011_ol—l7基金项目：国家“863”计划资助项目(2006AA040202)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目114传感器与微系统第30卷系统上电后，先对SIM300C模块初始化，设置相应的参位数据通过地图匹配，结合机器人速度信息得以修正，修正数，包括短消息服务中心、GPRS网络接入点、链路层连接