[0001] 本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种家居体验馆的导购机器人。

[0002] 家居体验馆作为一种购物体验商场，其导购在我们生活中扮演的角色也越来越重要。但目前家居导购的物品多、面积大，难以快速的找到家居体验馆中指定商品的位置，且导购一般是通过导购人员或指示牌来实现。

[0003] 随着智能化家居及智能机器人的发展，目前已有一些导购机器人，能够方便地在商场中进行商品位置的查询、购物的跟随等。其主要功能包括用户定位、跟随用户、引领用户、查询商品位置、路径规划等多个方面。

[0004] 但家居导购机器人的定位导航技术一般采用基于超声与红外传感器导航、GPS、视觉固定坐标和捷联惯导等导航技术，其技术缺点在于导航的精度不高，或者采用磁条方式，但往往其灵活度性不能满足实际需求。

[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0028] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0029] 图1是本发明导购机器人的原理框图。本发明的导购机器人，包括以下模块：

[0030] 激光导航模块，用于通过激光进行测距，进行目标跟随。优选的，本发明的激光导航模块包括面向定位的激光雷达进行测距。二维激光雷达对环境离散化程度高，受遮蔽等影响大。面向定位的激光雷达数据通用特征提取方法利用环境的先验知识可以很容易的解决这些问题，提高特征提取的精度，但在环境不符合先验知识的情况下，将产生大量不稳定的特征，严重影响定位系统的鲁棒性。

[0031] 超声导航模块，用于在激光导航模块失效时，采用超声与红外传感方式进行测距，并进行目标跟随。本发明的超声导航模块在激光导航模块功能失效的情况下，通过使用超声与红外传感器相互配合完成机器人在相对复杂的室内环境中的自主运动。并通过传感器融合与运动规划，保证机器人运动时的安全性，即不能撞坏家具、电器以及儿童。从而提高了感知环境及导航的准确性。

[0032] 地图创建模块，用于创建环境局部地图和全局地图。优选的，局部地图和所述全局地图为栅格地图，并且地图创建模块还可进行地图切换，并在地图上设置禁止所述导购机器人禁止通行的虚拟墙。优选的，地图创建模块采用基于特征的SLAM方法获取所述导购机器人的周围环境的地图。机器人只能在已创建地图的环境中进行定位，因此实现底盘导航控制的第一步是创建地图。基于地图创建实现的多地图切换和虚拟墙功能可以使机器人运行在更复杂的环境中。对于地图切换功能，导购机器人的工作环境可能有多个房间(较大区域的房间)，创建一张地图无法满足存储空间和定位的要求，或者一个机器人要在不同楼层工作，每一层的地图信息都不一样。因此设计地图切换功能是机器人可以在不同地图间转换。对于虚拟墙功能，针对导购机器人的工作现场环境有需要禁止机器人通过的地方，如地下一层的楼梯入口或激光无法辨识的透明玻璃等，因此设计虚拟墙功能。虚拟墙的设置使导购机器人在运动过程中绕过事先在地图上设定的虚拟墙，并在无法避让时紧急避停。请参阅图2，位姿SLAM与基于特征SLAM的关系图对比。三角表示机器人位姿，五角星表示路标点，黑线表示状态变量之间的联系。一个路标点在机器人的多个位姿被观测到时，在基于特征的SLAM方法中会产生一个有O(n)条边的连接关系图(右图)，而在等效的基于位姿的方法的连接关系图中则有O(n2)条边(左图)。比较而言，基于特征的SLAM方法具有更低的时间、空间复杂度，因此，本系统将首先构建基于特征的SLAM系统。受环境的复杂程度影响，基于特征的SLAM系统难以胜任在复杂环境中(特别是复杂室内环境中)的地图创建工作。

[0033] 地图匹配模块，用于进行地图匹配，将所述局部地图合并入所述全局地图。优选的，地图匹配模块通过在地图中查找相似目标，计算地图转移量，计算合并后的似然函数，从而将所述局部地图匹配及合并到所述全局地图中。在地图创建后(或在已知环境中)，利用数据关联方法，可以对移动机器人进行定位。这个问题称作全局定位问题。由于数据关联的复杂性和数据关联具有的指数复杂度，全局定位问题被看做是一个复杂的问题。传统的数据关联方法要求移动机器人对位置先验信息具有很高的确定度。但是，在一般的定位应用中，这是难以满足的。同样的，利用基于后验概率的数据关联方法，可以在位置先验信息不确定度较差的情况下，准确的获取数据关联结果。地图匹配与合并可以将创建的局部地图合并入全局地图中，或将多个局部地图合并创建全局地图。地图匹配与合并的核心是计算正确的地图转移量。在二维环境中，这个地图转移量包含在X和Y方向的平移距离以及一个旋转角。地图转移量的计算需要找到地图之间的相似目标，进而验证地图根据该相似目标进行合并后的似然函数。

[0034] 路径规划模块，用于根据所述地图创建模块的地图信息以及所述激光导航模块的数据信息，得到所述机器人的当前位姿及全局路径。优选的，路径规划模块采用Wavefront进行路径规划。根据地图信息和激光数据得到机器人当前位姿和全局路径，并根据导航定位信息，控制机器人按照指定路径或直接行走到目标点，在行走过程中如果遇到障碍物可以避停或绕行。行走的速度、行走的方式、到达精度、到达后是否调整角度、避障的范围等属性都可设置。Wavefront方法将地图看做一个可导热的物体，环境中的障碍物为热绝缘体；出发点被看做热源，热量从热源散布开去。当热量到达目标点时，热量停止扩散，同时产生有效路径。然而，由于计算复杂度的原因，Wavefront方法不适用于大规模环境之中。利用这种方法，可以确保有效路径的探测率达到100％，同时可以根据应用需求，在安全性和能量效率之间进行平衡，从而产生定义的最优路径。

[0035] 控制模块，用于根据所述路径规划模块的全局路径以及激光导航模块或超声导航模块的导航定位信息，控制所述导购机器人行进到目标点。

[0036] 请结合参阅图3和图4，图3为本发明导购机器人一个实施例的系统硬件系统整体框图；图4是本发明导购机器人控制系统结构框图。在该实施例中，导购机器人还包括机器人控制器、遥控器、UI(显示界面)、PC(计算机)、底盘平台及手臂平台。其中遥控器、UI(显示界面)及PC(计算机)与机器人控制器之间采用WIFI(无线网络)进行通信。地面平台包括双轴控制板、电量监控板、传感器采集板。手臂平台包括双轴控制板、表情控制板等。

[0037] 本实施例中的导购机器人控制系统平台主要分为两部分，一是功能控制部分，二是信号转接部分。其中，第一部分是整个系统的核心部件，控制着整个机器人的运动动作和完成全部的信息处理。而信号转接部分主要完成将机器人本体的相关信号转接和转换后输出给系统平台控制器。

[0038] 导购机器人平台内部的功能控制系统采用E600板卡为控制器，同时配以电池电量监控模块、传感器采集模块、电机双轴驱动模块和信号转接模块等板卡完成整体机器人的运动控制和信息处理。各板卡之间均采用CAN通讯方式，机器人控制系统与外部终端采用无线路由器进行组网并进行通讯功能。本实施例的导购机器人中分别设置有电池电量监控板、传感器采集板、双轴驱动板和平台接口板。电池电量监控板实现服务机器人电池的恒压横流充电，具有热插拔保护功能。传感器采集板，为减小平台体积，精简平台内部连线，将传感器采集板就近放置于传感器附近。双轴驱动板实现驱动底部行走电机。平台接口板基于通用化设计思想，为使平台能够应用到不同机器人上，设计了平台接口板，对外预留了通用的接口，充分满足了各种服务机器人的不同使用需求。优选的，本实施例中，导购机器人还包括语音识别模块，用于识别外界用户语音命令。

[0039] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0040] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0041] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0042] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0043] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

[0044] 以上对本发明所提供的一种频率自适应滤波器及电磁法接收机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。