深谷技术 | 基于多传感器信息融合的智能跟踪机器人及其控制方法

       随着科学技术的进步，各高性能传感器、处理器被广泛应用于移动机器人领域，使其逐渐成为了集环境感知、动态决策和行为控制为一体的综合智能体。在工作、生活、娱乐过程中的许多场景，都存在着某个载体跟随人类运动的情况，如机场的行李箱、广场上的婴儿车、超市购物车、高尔夫球场小车及工业生产中的物流小车等。如果能够研制一种在多场景下的智能跟随的机器人，将能够解放人的双手，使人享受到智能跟随机器人带来的便利。

       但现有的智能跟随技术大多是利用GPS定位或视觉跟踪，但二者都存在着一定的弊端。如GPS定位只适用于室外场景，且民用精度不高；而视觉跟踪受环境影响较大，识别精度不高，且受视距传播限制，无法解决狭小空间的直角转弯问题。仓储物流系统常用的AGV小车只能按照固定路线行驶，智能化程度不高。

       为了克服上述缺陷，本文介绍了一种发明专利，提供实现机器人的智能跟随、且解决狭小空间的直角转弯问题、适用于室内、室外多场景的基于多传感器信息融合的智能跟随机器人及控制方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

       一种基于多传感器信息融合的智能跟踪机器人，包括机器人本体和人体携带模块，其特征在于：所述的机器人本体包括机器人主控单元、测距传感器，所述的人体携带模块包括携带端主控单元、导航模块、通信模块，导航模块集成有陀螺仪、加速度计和地磁场传感器，机器人本体接收到蓝牙传输的人体携带端姿态数据，融合测距传感器信息，将控制指令发送给驱动器，由驱动器控制驱动前轮前进、后退与转向。

跟踪机器人硬件组成

       所述的蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块、RFID模块或红外传感器。所述的测距传感器为超声传感器、红外传感器或激光传感器。以主人随身携带的人体携带模块为跟踪目标，利用磁场传感器、陀螺仪、加速度传感器、测距传感器的信息融合，确定主人与机器人本体的相对位置，运用通信模块传输给机器人主控单元，通过驱动器控制电机转动，从而实现机器人跟随主人前进、转弯与后退。

目标识别软件仿真

       控制方法方面，使机器人端控制单元、驱动器、电机、测距传感器处于工作状态，并使陀螺仪与通信模块开始工作；由测距传感器检测到主人与机器人本体之间的距离，导航模块集成陀螺仪、加速度计和地球磁场传感器，采用高性能的微处理器和先进的动力学解算和卡尔曼动态滤波算法，能够实现快速获得人体携带模块实时运动状态，通过通信模块实时传输，实时反馈给主控单元。当机器人与主人距离大于一米时，机器人跟随前进，并配有四级调速机制，以实现根据主人行进速度确保机器人有效跟随；当机器人据主人一米时，停止前进，如果角度不变，则机器人保持静止；当机器人距离主人小于0.5米时，机器人倒退行驶；机器人通过超声传感器检测障碍并附有急停功能。

实物展示

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

       本发明为基于多传感器信息融合的智能跟随机器人，是一个集环境感知、规划决策、自动行驶于一体的综合系统，它集中地运用了计算机技术、传感技术、信息技术、通信技术、导航以及自动控制技术等。智能跟随机器人可适应餐厅、机场、超市、游乐场、公园、海滩、步行街等室内、室外多种环境，真正做到解放人类的双手、双眼，免除人类劳动力，具有广泛的应用、可观的经济效益和较大的社会影响力。

深谷学院

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