自主轮式路由器及其自主运动控制方法与流程

技术特征：
1.一种自主轮式路由器，其特征在于：包括路由模块、移动底座、测距仪、监控摄像头，所述路由模块、所述测距仪和所述监控摄像头设置在所述移动底座上，所述监控摄像头和所述测距仪与所述路由模块进行连接，还包括一个固定式的低成本无线路由用于宽带网络的接入；所述路由模块为中央控制器，所述路由模块读取和处理所述固定式的无线路由、所述监控摄像头、所述测距仪的数据，所述路由模块读取所述移动底座的信息并控制所述移动底座移动；所述监控摄像头提供环境的图像信息，所述测距仪提供环境的深度信息，所述环境的图像信息和所述环境的深度信息用于人物识别和路由器的空间定位与制图；所述移动底座实现路由器的移动控制和避障，所述路由模块根据用户节点的数据流量和wifi信号强度，自动触发位置调整算法：路由器利用存在SD卡中的图信息和wifi同步定位与制图技术，求出用户接入节点的空间位置，然后利用势能场的方法，以用户节点和路由桥接输出的数据流量和wifi信号强度作为吸附势函数，计算出移动路由器的目标位置，最后路由器控制底盘自主的移动到目标位置；自动触发位置调整算法中：算法包括定位和运动控制两部分，对于定位，提出基于预存的混合地图，利用SIFT尺度不变特征转换或者SURF加速稳健特征图像特征点获得轮式路由器在拓扑地图中的快速定位，然后再利用基于低成本激光测距仪的格式自适应蒙特卡洛方法实现轮式路由器在拓扑节点格式地图中的精确定位，最后利用wifi三角定位技术快速计算出用户接入节点的空间位置；对于运动控制，利用势能场的方法，以用户节点和路由桥接输出的数据流量和wifi信号强度来设计势能力函数，设定机器人的二维运动模型为:其中，qr为轮式路由器的二维位置，u为二维控制输入，控制器如下:其中为第i个用户所引起的势能力，其大小由轮式路由器与用户的位置差决定，ki(Si)为权值，其大小由第i个用户的流量Si决定，n为轮式路由器接入用户数；为轮式路由器周围第j个障碍物所引起的势能力，其大小由轮式路由器与障碍物的位置差决定，αj为权值，m为障碍物个数；Fru为固定式宽带路由wifi分布势能力，kru(Sru)为第Fru的权值，由移动式路由器总流量Sru决定，最后，由公式(2)所计算出来的控制输入u，通过对模型(1)进行积分计算，得到轮式路由器下一时刻的位置，通过设计通用的基于非完整性约束的双轮驱动控制器，就可以控制底盘自主的移动到目标位置。2.根据权利要求1所述的自主轮式路由器，其特征在于：所述监控摄像头和所述测距仪都采用市场上通用的USB或者miniUSB接头，与所述路由模块进行连接。3.根据权利要求1所述的自主轮式路由器，其特征在于：所述移动底座和所述路由模块之间的采用乐高式拼接和顶针磁铁吸附式USB数据接头。4.根据权利要求1所述的自主轮式路由器，其特征在于：所述路由模块采用开源的OpenWRT无线路由,OpenWRT:开源系统。5.根据权利要求1所述的自主轮式路由器，其特征在于：所述移动底座采用双轮差动式底座，所述移动底座的控制器通过优化电机控制和传感器信号分析算法预先烧入单片机，以及在单片机内采用基于事件触发和小型虚拟机技术。6.根据权利要求1所述的自主轮式路由器，其特征在于：所述测距仪为激光测距仪。7.如权利要求1至6任意一项所述的自主轮式路由器的自主运动控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：其中步骤1和步骤2无先后之分，步骤1：在环境中设置一个固定式的宽带路由用于宽带网络的接入；步骤2：预处理：基于激光测距仪的同步定位与制图技术，轮式路由器通过自主遍历环境，获取整个环境信息，包括固定式宽带路由所发射的wifi信号分布图和环境的二维地图，提前将它们存入在路由器SD卡中，在需要时调用；步骤3：开机运行：将轮式路由器充好电，放置在房间中，一旦有用户wifi接入，路由器就根据用户节点的数据流量和wifi信号强度，自动触发位置调整算法：路由器利用存在SD卡中的图信息和wifi同步定位与制图技术，求出用户接入节点的空间位置，然后利用势能场的方法，以用户节点和路由桥接输出的数据流量和wifi信号强度作为吸附势函数，计算出机器人的目标位置，最后路由器控制底盘自主的移动到目标位置；步骤3的自动触发位置调整算法中：算法包括定位和运动控制两部分，对于定位，提出基于预存的混合地图，利用SIFT尺度不变特征转换或者SURF加速稳健特征图像特征点获得轮式路由器在拓扑地图中的快速定位，然后再利用基于低成本激光测距仪的格式自适应蒙特卡洛方法实现轮式路由器在拓扑节点格式地图中的精确定位，最后利用wifi三角定位技术快速计算出用户接入节点的空间位置；对于运动控制，利用势能场的方法，以用户节点和路由桥接输出的数据流量和wifi信号强度来设计势能力函数，设定机器人的二维运动模型为:其中，qr为轮式路由器的二维位置，u为二维控制输入，控制器如下:其中为第i个用户所引起的势能力，其大小由轮式路由器与用户的位置差决定，ki(Si)为权值，其大小由第i个用户的流量Si决定，n为轮式路由器接入用户数；为轮式路由器周围第j个障碍物所引起的势能力，其大小由轮式路由器与障碍物的位置差决定，αj为权值，m为障碍物个数；Fru为固定式宽带路由wifi分布势能力，kru(Sru)为第Fru的权值，由移动式路由器总流量Sru决定，最后，由公式(2)所计算出来的控制输入u，通过对模型(1)进行积分计算，得到轮式路由器下一时刻的位置，通过设计通用的基于非完整性约束的双轮驱动控制器，就可以控制底盘自主的移动到目标位置。8.根据权利要求7所述的自主运动控制方法，其特征在于：通过手机APP或者手机浏览器或者PC浏览器进行无线遥控。9.根据权利要求7所述的自主运动控制方法，其特征在于：采用kd树格式地图和拓扑地图混合地图表征方式：将kd树应用到格式地图的高效率表征中，障碍物及其周围采用低分辨率地图格,空旷区域采用高分辨率地图格，而整个环境又被分割成多个子图，用拓扑方式表征，每个子图都是格式地图。