一种基于视觉SLAM的图书盘点机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种基于视觉SLAM的图书盘点机器人。

背景技术：

及时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping)简称SLAM，是指携带视觉传感器的运动物体，在运动过程中对自身进行定位，同时以适当的形式构建其周围环境的过程。移动机器人要真正走向应用，一个关键功能在于自主导航，而实现移动机器人自主导航的核心技术是SLAM、避障和自主路径规划。

射频识别(Radio Frequency Identification)简称RFID，是一种通过无线电信号识别的目标电子标签并读取相关数据的通信技术，扫描终端和目标图书之间并不需要任何物理接触，并允许保留有一定的扫描距离。

现有图书盘点机器人不能实现自助导航，且不能实现对不同高度位置的图书的扫描。

为此，我们推出一种基于视觉SLAM的图书盘点机器人。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于视觉SLAM的图书盘点机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于视觉SLAM的图书盘点机器人，包括：

机器人本体，其包括有底盘、设于底盘上方的集成仓，所述集成仓内设有惯性测量传感器、树莓派微型计算机和上位机以及安装在树莓派微型计算机上的视觉SLAM系统，所述底盘上还设有受所述视觉SLAM系统控制的行走机构；

升降机构，其包括有升降支架、连接件和升降轨道，所述升降机构设置于设于所述集成仓上；

导航摄像机，其设置于所述升降支架顶端；

机械臂，其为水平连接杆且铰接于所述升降支架上，所述机械臂的末端设有RFID扫描终端。

优选的，所述集成仓包括前后左右设置的前仓板、后仓板、左仓板、右仓板、顶盖，所述前仓板、后仓板、左仓板、右仓板、顶盖均通过连接杆固接于所述底盘上，所述集成仓内部还设有受所述的SLAM系统控制的麦克风、扬声器、开关，所述扬声器、麦克风、开关均设于左仓板上，所述上位机设于右仓板上，所述惯性测量传感器设于所述前仓板上，所述后仓板上还设置有蓄电池、小变压器以及充电电源接口。

优选的，所述集成仓整体呈现上窄下宽，正面形成一个斜坡型，且底盘面积大于集成仓底部面积。

优选的，所述底盘的顶部还设置有位于集成仓内部的树莓派微型计算机，所述树莓派微型计算机加装蓝牙通信模块。

优选的，还包括有用于显示盘点信息的显示屏，其设置于集成仓外部正面，所述显示屏的上方设有用于显示运行信息的指示灯。

优选的，所述行走机构包括设于底盘下方的万向轮、设于底盘内的两个电动机、设于底盘内的两个共轴的驱动轮，两个共轴的驱动轮的下端穿过底盘与万向轮的下端共水平面。

优选的，所述电动机与驱动轮之间设有联轴器，电动机的转轴通过联轴器与驱动轮的传动轴联动，所述万向轮上设置有减震垫。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本实用新型基于SLAM的图书盘点机器人结合SLAM技术，利用导航摄像机、惯性测量传感器能检测障碍物信息、图像信息、机器人运动时加速度和角速度信息，将检测到的信息传给安装在树莓派微型计算机上的SLAM系统，由SLAM系统作出决策，控制图书盘点机器人进行地图构建、定位、导航和动态避障，使图书盘点机器人能在动态拥挤环境下，以自主巡航的方式，前往书架区扫描盘点书籍。

2、同时，设置于机器人集成仓顶部上的升降机构可以实现机器人灵活多变的扫描不同高度位置的图书。

3、同时，机器人底盘装有万向轮，万向轮上装有减震垫，协同作用，有效减轻了图书盘点机器人运行时的噪声。

4、同时，设置于集成仓内的树莓派微型计算机加载有蓝牙模块，可以及时地与图书馆计算机中心通讯。

附图说明

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为本实用新型左视结构示意图；

图3为本实用新型SLAM系统功能实现流程图；

图4为本实用新型基于SLAM的图书盘点机器人实现整体框架。

图中：1底盘、2万向轮、3集成仓、4显示屏、5指示灯、6升降支架、7导航摄像机、8机械臂、9 RFID扫描终端、10连接件、11升降轨道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种基于视觉SLAM的图书盘点机器人，包括：

机器人本体，其包括有底盘1、设于底盘1上方的集成仓3，所述集成仓3内设有惯性测量传感器、树莓派微型计算机和上位机以及安装在树莓派微型计算机上的视觉SLAM系统，所述底盘1上还设有受所述视觉SLAM系统控制的行走机构；

升降机构，其包括有升降支架6、连接件10和升降轨道11，所述升降机构设置于设于所述集成仓3上；

导航摄像机7，其设置于所述升降支架6顶端；

机械臂8，其为水平连接杆且铰接于所述升降支架6上，所述机械臂8的末端设有RFID扫描终端9。

具体的，所述集成仓3包括前后左右设置的前仓板、后仓板、左仓板、右仓板、顶盖，所述前仓板、后仓板、左仓板、右仓板、顶盖均通过连接杆固接于所述底盘1上，所述集成仓3内部还设有受所述的SLAM系统控制的麦克风、扬声器、开关，所述扬声器、麦克风、开关均设于左仓板上，所述上位机设于右仓板上，所述惯性测量传感器设于所述前仓板上，所述后仓板上还设置有蓄电池、小变压器以及充电电源接口。

具体的，所述集成仓3整体呈现上窄下宽，正面形成一个斜坡型，且底盘1面积大于集成仓3底部面积。

具体的，所述底盘1的顶部还设置有位于集成仓3内部的树莓派微型计算机，所述树莓派微型计算机加装蓝牙通信模块。

具体的，还包括有用于显示盘点信息的显示屏4，其设置于集成仓3外部正面，所述显示屏4的上方设有用于显示运行信息的指示灯5。

具体的，所述行走机构包括设于底盘1下方的万向轮2、设于底盘1内的两个电动机、设于底盘1内的两个共轴的驱动轮，两个共轴的驱动轮的下端穿过底盘1与万向轮2的下端共水平面。

具体的，所述电动机与驱动轮之间设有联轴器，电动机的转轴通过联轴器与驱动轮的传动轴联动，所述万向轮2上设置有减震垫。

参照图3，这是本发明的一个实施例，具体地：一种基于SLAM技术的图书盘点机器人，SLAM系统功能实现流程如下：

传感器数据读取：在视觉SLAM中为导航摄像机图像信息的读取和预处理，在本例中包括惯性测量传感器信息的读取和同步。

前端视觉里程计：在视觉SLAM中前端视觉里程计的任务是估算相邻图像间相机的运动，以及局部地图的样子。

后端非线性优化：在视觉SLAM中后端非线性优化接受不同时刻视觉里程计测量的相机位姿，以及回环检测信息，对其进行优化，得到全局一致的轨迹和地图。

回环检测：在视觉SLAM中回环检测判断机器人是否到达过先前的位置，如果检测到回环，就会把信息提供给后端进行处理。

及时定位和建图：在视觉SLAM中及时定位和建图根据估计和轨迹，建立关于图书馆室内书架对应的地图。

参照图4，这是本发明的一个实施例，具体地：一种基于SLAM技术的图书盘点机器人，基于SLAM的图书盘点机器人实现整体框架如下：导航摄像机、惯性测量传感器能把检测到的信息传给安装在树莓派微型计算机上的SLAM系统，由视觉SLAM系统作出决策，控制图书盘点机器人进行地图构建和路径规划；同时，控制底盘驱动到底恰当位置，控制升降机构上下移动到合适位置，机械臂末端的RFID扫描终端靠近目标图书，RFID扫描终端扫描盘点图书，最后将盘点信息汇总及时与图书馆计算机中心进行通讯。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。