本发明涉及智能物流技术领域，尤其涉及一种机场行李自主运输机器人。
背景技术：
短时高速一直以来是飞机出行的优点，随着科技的进步，人民生活水平的提高，越来越多的人选择乘坐飞机出行。但是，机场通常覆盖广阔的区域，同时乘坐飞机的人通常会携带一件甚至多件大型行李箱，这对于老弱病残孕等弱势群体来说，是一件十分困难的事。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的实施例针对机场行李运输问题提出一种机场行李自主运输机器人，能按照乘客需求，自主规划路径、避障防撞，将行李箱运送到指定地点。该机器人方便了乘客的出行，能极大提高机场接待的效率，节约机场的人力资源。
本发明的实施例提供一种机场行李自主运输机器人，包括安保系统、控制系统、用于输入目的地的输入系统和用于确定机器人当前位置的定位系统，所述控制系统包括处理器，所述处理器具有两个输入端，其中一所述输入端与所述输入系统连接以读取所述目的地，另一所述输入端与所述定位系统连接以读取所述当前位置，所述处理器内置有机场室内地图并设有结合所述室内地图和所述目的地、所述当前位置来规划路径的路径运算器，所述机器人上设有行李舱和动力系统，所述安保系统包括用于锁住所述行李舱的密码锁和用于打开所述密码锁的解码器，所述动力系统包括行驶轮和与所述路径运算器连接的驱动器，所述驱动器驱动所述行驶轮行驶。
进一步地，所述机器人具有可触摸显示屏，所述输入系统包括显示在所述显示屏的输入键盘，所述解码器为移动扫码终端，所述密码锁包括显示在所述显示屏上的二维码和设于所述行李仓上的、在所述扫码终端扫描所述二维码后自动打开的智能锁。
进一步地，所述定位系统包括设于机场室内的定位基站和设于所述机器人上的定位标签，每个所述定位标签需要同时与多个所述定位基站进行无线通信以测算所述定位标签与所述定位基站之间的距离，并通过设于所述定位系统中的带有定位解算算法的定位运算器得到所述机器人在机场的所述当前位置。
进一步地，所述定位系统还包括与所述定位运算器通信连接或者电连接的测距锁，所述定位运算器在执行定位测算时，所述测距锁只允许所述定位标签与其中一所述定位基站通信。
进一步地，所述定位标签和所述定位基站均包括decawave公司生产的dw1000无线收发芯片和平衡器与天线组合成的发射接收电路，利用uwb无线传感器网络来实现通信。
进一步地，所述控制系统还包括主控机和使所述机器人自动避障防撞的避障防撞模块，所述主控机采用stm32f405来控制其与所述处理器、所述避障防撞模块和所述驱动系统之间的通信。
进一步地，所述避障防撞模块包括设于所述机器人上的8个超声波传感器，所述8个超声波传感器分别对应8个不同的方位，分别用于检测所述机器人8个不同方向的障碍物的实时距离。
进一步地，所述超声波传感器与所述主控机通信以将所述实时距离传至所述主控机，使所述主控机根据障碍物的速度和加速度来通过控制所述动力系统控制所述机器人转向、加速或者减速。
进一步地，所述超声波传感器采用ks103。
进一步地，所述动力系统还包括设于所述机器人底部的电源，所述驱动器设于所述机器人底部且与所述电源连接，所述行驶轮具有4个，两个后行驶轮为动力轮，与所述驱动器连接，两个前行驶轮为万向轮。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的机场行李自主运输机器人能按照乘客需求，自主规划路径、避障防撞，将行李箱运送到指定地点。该机器人方便了乘客的出行，能极大提高机场接待的效率，节约机场的人力资源。
附图说明
图1是本发明机场行李自主运输机器人的结构组成示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种机场行李自主运输机器人，用于帮助乘客运送行李以解放乘客的双手，包括安保系统、控制系统、用于输入目的地的输入系统和用于确定机器人当前位置的定位系统，还包括行李舱和动力系统。
所述控制系统包括处理器，所述处理器具有两个输入端，其中一所述输入端与所述输入系统连接以读取所述目的地，另一所述输入端与所述定位系统连接以读取所述当前位置，所述处理器内置有机场室内地图并设有结合所述室内地图和所述目的地、所述当前位置来规划路径的路径运算器。
所述机器人具有可触摸显示屏，所述显示屏的设置高度符合人体工学，使乘客无需弯腰即可触摸到所述显示屏，所述显示屏与所述处理器通信，能够读取并显示所述机场室内地图。所述输入系统包括显示在所述显示屏的输入键盘，乘客对照所述显示屏上显示的所述机场室内地图，在所述输入键盘上输入目的地，对应的所述输入端响应使所述目的地被所述处理器读取。
所述定位系统包括设于机场室内的若干个定位基站和设于所述机器人上的定位标签，每个所述定位标签需要同时与多个所述定位基站进行无线通信以测算所述定位标签与所述定位基站之间的距离，并通过设于所述定位系统中的带有定位解算算法的定位运算器得到所述机器人在机场的所述当前位置。
所述定位系统的定位过程为两个阶段：搜索阶段和测距阶段。所述搜索阶段是所述定位标签搜索可以与之进行测距的所述定位基站的过程，当搜索到的所述定位基站个数符合要求即进入测距阶段。
在所述测距阶段，所述定位标签根据搜索到的所述定位基站进行双向测距，得到从所述定位基站到所述定位标签信号一次所经历的时间t，并由公式d＝t×c(c＝3×108m/s)，得到二者之间的距离d。至此，所述定位标签与所述定位基站之间的一次测距过程完成。在一次测距过程中，为保证数据的准确性，所述定位系统还包括与所述定位运算器通信连接或者电连接的测距锁，所述定位运算器在执行定位测算时，所述测距锁只允许所述定位标签与其中一所述定位基站通信。通过所述测距锁实现一个所述定位标签只能同时与其中一个所述定位基站进行通信，在测距完成后释放所述测距锁，然后所述定位标签与另一所述定位基站进行通信，在测距完成后再次释放所述测距锁，依次循环，直至完成所述定位标签和与之搜索到的所有的所述定位基站之间的测距为止。经过所述测距阶段，所述定位系统得到所述机器人在机场的所述当前位置，并将所述当前位置通过对应的所述输入端传至所述处理器被所述处理器读取。
所述路径运算器获取所述目的地和所述当前位置，结合所述机场室内地图，自动计算出从所述当前位置到所述目的地之间的最佳路线，完成路径规划，并将其传至主控机，所述主控机属于所述控制系统，所述主控机采用stm32f405来控制其与所述处理器、所述避障防撞模块和所述驱动系统之间的通信。
所述定位标签和所述定位基站均包括decawave公司生产的dw1000无线收发芯片和平衡器与天线组合成的发射接收电路，利用uwb无线传感器网络来实现通信。
在已知所述定位标签到与之搜索到的所述定位基站的距离的情况下，所述定位运算器根据几何原理，所述标签可以理解为以uwb基站(定位基站)所在的坐标为圆心、半径为rn的圆周上，即uwb标签(定位标签)的位置坐标(x,y,z)与基站坐标(xn，yn，zn)满足公式(1)：
本发明选取n＝5，如公式(2)，用最小二法求解线性方程组就可以得到所述机器人的位置坐标。
通过计算出的所述机器人的位置坐标得到所述机器人的当前位置，然后结合目的地，进行路径规划。所述定位解算算法包括公式(1)和公式(2)。
所述控制系统还包括使所述机器人自动避障防撞的避障防撞模块，所述避障防撞模块包括设于所述机器人上的8个超声波传感器，所述8个超声波传感器分别对应8个不同的方位，分别用于检测所述机器人8个不同方向的障碍物的实时距离，并通过所述8个超声波传感器分别计算出这8个方位的所述障碍物的速度和加速度。
所述超声波传感器采用ks103，通过ks103检测所述机器人周围是否有障碍物：没有，则继续循环检测；有，则每20s向所述主控机传输一次所述障碍物的方位、速度和加速度。
所述主控机与所述驱动系统双向通信，所述主控机在接收到所述避障防撞模块传来的所述障碍物的方位、速度和加速度后，结合从所述驱动系统读取的自身的方位、速度和加速信息后，判断该障碍物是否存在潜在威胁：否，则继续进行并通过所述避障防撞模块继续进行障碍物检测；是，则控制所述处理器以实时位置为当前位置重新进行路径规划，并通过控制所述驱动系统控制所述机器人转向、加速或减速，达到自主避障的目的。
所述动力系统包括行驶轮和与所述路径运算器连接的驱动器，所述路径运算器将规划好的路径传至所述驱动器使所述驱动器驱动所述行驶轮行驶，且行驶路径与规划路径一致。所述动力系统还包括设于所述机器人底部的电源，所述驱动器设于所述机器人底部且与所述电源连接，所述行驶轮具有4个，两个后行驶轮为动力轮，与所述驱动器连接，两个前行驶轮为万向轮。通过两个后行驶轮的轮差速控制所述机器人的转向、掉头等。
所述机器人上设有行李舱和动力系统，所述安保系统包括用于锁住所述行李舱的密码锁和用于打开所述密码锁的解码器，所述解码器为移动扫码终端，所述密码锁包括显示在所述显示屏上的二维码和设于所述行李仓上的、在所述扫码终端扫描所述二维码后自动打开的智能锁。优选所述移动扫码终端为安装于手机上的扫描app。乘客通过手机扫描所述显示屏上的所述二维码解锁所述智能锁，将行李放入所述行李舱上后锁上所述智能锁，并在到达目的地后通过手机上的app扫描所述二维码打开所述智能锁，取出行李。既能解放劳动力，又能保证行李运输的安全。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。