[發(fā)明專利]基于激光傳感器的多移動機(jī)器人位姿測定方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010583864.2
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102062587A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何永義;張軍高;何瓊;史照淵;吳斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種基于激光傳感器的多移動機(jī)器人位姿測定方法，其特征在于操作步驟為：

a.使用激光傳感器進(jìn)行區(qū)域掃描，得到N個離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)????????????????????????????????????????????????，以矩形為機(jī)器人掃描特征，通過方程：

?及計(jì)算算得機(jī)器人在全局坐標(biāo)系下的參數(shù)，其中：是第個點(diǎn)在以激光傳感器為原點(diǎn)的極坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；是第個點(diǎn)在以激光坐標(biāo)系為原點(diǎn)的平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；是第個點(diǎn)在全局坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，是激光傳感器在全局坐標(biāo)系中的坐標(biāo)參數(shù)；

b.根據(jù)步驟a的處理數(shù)據(jù)，對移動機(jī)器人進(jìn)行矩形特征識別，提取出機(jī)器人矩形特征的兩條邊；

c.根據(jù)步驟b提取的機(jī)器人特征，按照掃描到機(jī)器人矩形特征的一條邊還是兩條邊兩種情況來分別計(jì)算出機(jī)器人特征邊的中點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算出機(jī)器人的中心位置坐標(biāo)；

d.對步驟b的特征線段進(jìn)行線性擬合后，得出傾斜角，通過實(shí)時(shí)跟蹤及比對記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算出機(jī)器人的當(dāng)前角度參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光傳感器的多移動機(jī)器人位姿測定方法，其特征在于所述步驟b和c的處理和計(jì)算，提取機(jī)器人矩形特征邊和計(jì)算機(jī)器人的中心位置的方法如下：

a.對離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類處理，計(jì)算第一個點(diǎn)和第二點(diǎn)的距離，如果小于預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，就把第一點(diǎn)和第二點(diǎn)加入到暫存鏈表中，否則將第二點(diǎn)加入暫存鏈表中；從第二點(diǎn)開始計(jì)算與下一點(diǎn)的距離，只要滿足公式，就將下一點(diǎn)加入暫存鏈表中；如果不滿足，對暫存鏈表中數(shù)據(jù)點(diǎn)的個數(shù)進(jìn)行判斷，如果大于就加入類鏈表中，否則，清空暫存鏈表，將下一點(diǎn)存入其中；直到所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)檢驗(yàn)完畢；通過選擇合適的和將數(shù)據(jù)點(diǎn)聚合為兩類；

?????其中：為預(yù)設(shè)的范圍判斷值，為閾值；

b.激光傳感器掃描矩形時(shí)，可能掃描到一條邊或兩條邊；對于掃描到一條邊的則直接提取線段特征點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，而對于掃描到兩條邊的首先用IEPF算法進(jìn)行分割，然后進(jìn)行擬合；

c.利用最小二乘法將數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合成形式為的直線，其中：

通過求出數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均中心；

通過求出首末兩點(diǎn)的中點(diǎn)；求出上述兩個中心的距離；求出投影到擬合線段上的近似值，為擬合直線和首尾兩點(diǎn)間所成直線的夾角；把平均中心沿?cái)M合直線方向移動的距離，得到特征線段的幾何中心：

，其中：為擬合直線的傾斜角；

d.當(dāng)激光傳感器掃到機(jī)器人的一條邊，得出一條特征線段，計(jì)算該特征線段的中點(diǎn)，沿特征線段垂直的方向移動半個機(jī)器人的長度，得到機(jī)器人的中心位置；當(dāng)激光傳感器掃到機(jī)器人的兩條邊，組成直角板的兩條特征線段，計(jì)算此兩條線段的交點(diǎn)，沿兩條特征線段各自的方向移動一個機(jī)器人的長度，最后計(jì)算這兩個點(diǎn)的中點(diǎn)，得到機(jī)器人的中心位置。