一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及移动机器人导航性能指标测评装置，特别涉及一种可重构室内移 动机器人导航性能测评仪，属于测试与控制领域。
【背景技术】
[0002] 机器人产业已成为世界各国高度关注的战略性新兴产业，多个国家已提出机器人 发展国家战略，推动本国机器人和自主系统技术的研发与创新。如何检测和评价机器人的 质量，对提到机器人性能、和应用具有重要意义。我国正在积极筹建国家机器人质量监督 检验中心。自主导航技术是实现机器人在未知环境中自主运动能力的一项最为关键的技 术，自主导航技术能力的检测和评价是推进自主系统技术发展的核心内容。
[0003] 目前，世界范围内系统性的自主移动平台性能测试与评价研宄工作，仅体现在美 国国家标准研宄院应急响应机器人测试、以及无人车大赛车辆性能评测2个方面。美国国 家标准研宄院2005年开展了一项应急响应机器人标准测试方法的研宄项目，其目标是开 发机器人性能测试标准。涉及导航性能测试项目主要随机迷宫、复杂地形的迷宫走廊地图 构建、稀疏特征迷宫地图构建等任务。评价机器人导航性能的核心是跟踪路径、识别标志并 进行不同响应，目标遍历程度和完成任务时间是性能评价的主要指标。世界范围内举办的 历届无人车挑战赛直接将安全、快速地到达目的地作为考核指标，通过比赛规则裁判组进 行评分来评价安全性、平稳性、智能性，以及速度指标。
[0004] 文献资料调研结果表明：如何定量的、客观的评价导航技术的性能尚缺少相关的 专用测量设备。 【实用新型内容】
[0005] 为解决室内大范围测试环境下，移动机器人导航性能指标测评问题，本实用新型 提供了一种具有可重构能力的移动机器人导航性能评测仪。
[0006] 本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种可重构室内移动机器人导 航性能测评仪，包括定位传感器、摄影测量系统、计算机、移动机器人以及设置于移动机器 人上的测量标靶；所述定位传感器和摄影测量系统均与计算机连接；所述定位传感器设置 于测试区域的上面或侧面。
[0007] 所述定位传感器为多个；多个定位传感器为纵向和/或横向排列。
[0008] 所述定位传感器的探测区域与相邻的定位传感器的探测区域有重叠。
[0009] 所述测量标靶为两个，通过测量桁架固定于移动机器人上。
[0010] 所述测量桁架包括支架和伸缩杆；伸缩杆通过支架水平固定于移动机器人上；伸 缩杆两端分别固定有测量标靶。
[0011] 所述测量标靶包括半球体以及均匀设置于其表面的多个反射靶。
[0012] 本实用新型具有以下有益效果及优点：
[0013] 1、本实用新型中多台式定位传感器可进行重新组合适应不同面积大小的测试环 境。
[0014] 2、本实用新型采用的测量桁架可伸缩，标定简单，适用于体积大、中、小型号的室 内移动机器人导航性能测试。
[0015]3、本实用新型具有测量精度高、动态特性好等优点，水平定位精度±1厘米、航向 精度±0.6度。
[0016] 4、本实用新型涉及一种可重构室内移动机器人导航性能评测仪器，实现移动机器 人导航性能的测量和综合评估，提供科学的依据，促进机器人和自主系统的创新。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型的系统组成图。
[0018] 图2为多台定位传感器可重构示意图。
[0019] 图3为不规则测试环境下的多台定位传感器可重构示意图。
[0020]图4为本实用新型的测量桁架结构示缩短状态示意图。
[0021] 图5本实用新型的测量桁架结构伸长状态示意图。
[0022] 图6为任意相邻两台定位传感器的被测机器人位置确定示意图。
[0023]其中，1、定位传感器，2、摄影测量系统，3、计算机，4、移动机器人，5、测量标靶，6、 测量桁架，7、支架，8、伸缩杆，9、反射靶，10、标靶安装座，11、直线轴承。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0025] 图1为可重构室内移动机器人导航性能测评仪组成图，包括多个定位传感器、测 量桁架、摄影测量系统以及计算机。定位传感器、摄影测量系统采用专用电缆与计算机连 接。图1组成图仅给出了2台定位传感器布置图。
[0026] 定位传感器为跟踪反射靶标识装置，精确测量反射靶的位置；采用双摄像头传感 器（Handyprobe780,CreaformInc.Canada)。双摄像头传感器设于测试区域的上方或侧面， 可进行任意的串行、并行排列组合适应任意范围的测试环境，任意相邻的两台定位传感器 之间存在测量重叠区域。相邻定位传感器间被测机器人的位置通过放置在重叠区域的标定 革巴位置来确定的。
[0027] 图2为多台定位传感器可重构示意图，双像头传感器可进行串行、并行排列，测量 范围的长度和宽度分别为N(4-L) +L，M(4-L)+L(单位为米），其中单台定位传感器测量范围 为4米X4米；沿长度方向排列N个传感器；沿宽度方向排列M个传感器；L为两个定位传 感器重合区域的宽度。
[0028] 图3为不规则测试环境下，多台定位传感器可重构示意图，本专利所述的导航性 能测评仪可重构特性体现在：可根据测试环境的覆盖区域进行定位传感器任意的布置，布 置时必须保证任意相邻的两台定位传感器之间存在测量重叠区域。
[0029] 图4-5为可伸缩式测量桁架图，作为定位传感器实时跟踪的测量靶。测量桁架安 装于被测机器人本体上，可依据被测移动机器人的体积大小，调整两端测量标靶的距离。
[0030] 如图4-5所示，伸缩式测量桁架两端安装有测量标靶，作为测量被测机器人航迹 和航向跟踪目标靶；测量桁架安装在被测机器人本体上，伸缩式结构设计改变桁架的尺寸 可满足不同体积大小的移动机器人的测试需求；测量桁架包括支架和长度方向可伸缩的靶 标，两端安装有测量标靶，测量标靶上均布有12个反射靶作为目标跟踪标识。
[0031] 测量桁架由四根伸缩杆、两侧的标靶安装座、以及中间的方盒、支架组成。桁架左/ 右的两根伸缩杆的一端与标靶安装座相连，另一端通过直线轴承与中间的方盒相连并能够 在直线轴承中左右移动。中间方盒的左右两侧对称安装四个直线轴承对应四根伸缩杆，方 盒的底面有四个螺纹孔用来安装固定顶丝，实现导向杆的位置锁定。当需要调整桁架两端 标靶安装座的距离时，拧松固定顶丝并将安装座向内/外拉出，到达指定位置后，将固定顶 丝拧紧固定伸缩杆。
[0032] 摄影测量系统采用手持式摄影测量