第3期 曹卫华，等：无路标环境下遥操作机器人SLAM系统 ·243· 在第3)步绘图过程中，以机器人出发点为参考 测亚传感器1 测距传感器2 测距传感器n 原点，可利用机器人反馈信息，提取障碍物的直线特 征与点特征，并显示在绘图窗口. 下位机（传感器模块 2 实验结果与分析 激光发生器 传感器模央 为验证以上提出的未知环境探索技术，使用基 摄像头】 于嵌入式系统的自主式移动机器人完成对预设目标 上位机 的探索及实时路径规划，通过实验测试实时定位、路 IC电源) 无线网卡 控制与决策模块 径规划及远程地图构建方法的有效性， 串电子罗 2.1实验平台 车中口 控制与决策模块/ 本文所述的机器人采用ARM9体系的嵌入式 处理器作为主控制器，并移植了具有较高实时性的 电机 下位机（驱动模块 动电源 iux(2.6.14内核)作为其操作系统，配备摄像头、 无线网卡、激光发生器、红外测距传感器和电子罗 左轮电机（里程计佑轮电机 盘.机器人平面长宽分别为0.2m、0.16m,其整体 驭动模块 硬件结构如图4所示.监视系统通过无线网络与机 器人建立连接，并负责向机器人传送控制者设定的 图5机器人总体结构图 目标点，显示机器人传送上来的视频信息和机器人 Fig.5 Configuration of the robot system 的运行参数，且可利用相关传感器采集的信息绘制 2.2激光测距实验 机器人运行轨迹和环境地图.机器人负责在未知环 激光测距效果直接影响实时地图绘制的精确 境中移动到目标点过程的探索，并将传感器采集的 度，首先对激光测距效果进行测试.结合激光的图像 相关信息发送给监视系统，机器人在探索过程中需 处理测距法，对图像进行二值化处理后得到只有亮 要具备：无线网卡实现网络通信，摄像头实现视频监 斑的图片，将亮斑的位置放大处理，可清晰看到亮 视，摄像头、激光、电子罗盘实现扫描测距和路径规 点，如图6所示.由此，便可得出亮点在图片的像素 划，里程计和电子罗盘实现自身定位 点坐标，经过比例运算，可得亮斑与发生器的距离， 无线网卡 即机器人与障碍物的距离。 摄像头 值化 激光传感器 值化 红外传感器 图4机器人硬件结构 图6图像处理效果图 Fig.4 Robot hardware Fig.6 Results of image processing 机器人需要一个多控制器协作与多传感器信息 表1中显示所测距离与实际距离的比较.可以 融合的结构实现所需的功能.可将其为3个模块：嵌 发现，在机器人与障碍物相距0.74m之内时，该测距 入式系统为上位机的控制与决策模块；单片机为控 方法具有较高精度，但个别测量数据精度略有跳动： 制传感器信息融合传递的传感器模块；单片机为控 当实际距离超过0.9m的时候，误差增大.究其原因， 制电机转动并对电机做速度反馈检测的驱动模块. 在0.74m之内时，机器人运动造成激光与摄像头轻 控制与决策模块通过串口分别与传感器模块和驱动 微晃动，而使测量精度产生跳动.而当实际距离超过 模块进行交互.整个硬件控制系统结构如图5所示. 0.9m时，由于图像上的激光亮班移动变缓，图像处 理精度下降，使其测距误差增大