[實用新型]一種基于RFID和電子羅盤的移動機器人定位裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320437409.0
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN203349835U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 馬瓊雄;招子安;練慶發(fā);麥昌邊;陳宣文;溫振剛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學廣州學院
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松;謝靜娜

技術領域

本實用新型涉及移動機器人的定位技術，特別涉及一種基于RFID和電子羅盤的移動機器人定位裝置。

背景技術

對于室內移動機器人（如導覽機器人等），如果只依賴內部傳感器，在移動一定距離之后，由于誤差的累計，會逐漸偏移路線，為保證機器人的正常工作，一般需要有外部定位裝置對機器人進行定位和誤差修正。

常用的定位技術有以下幾種方式：紅外技術、GPS導航技術和圖像處理技術等，但是這些方式中，紅外技術和圖像處理技術的成本高，設備也復雜，不利于機器人的成本控制；民用的GPS導航技術的精度只能達到幾米，而且GPS信號在室內環(huán)境下難以接收到衛(wèi)星信號，不適合應用在室內機器人。

無線射頻識別技術（Radio?Frequency?Identification，RFID）是從二十世紀九十年代興起的一項利用射頻信號進行非接觸式雙向通信，自動識別目標對象并獲取相關信息數據的無線通信技術。RFID技術具有精度高、適應環(huán)境能力強、讀取距離遠、抗干擾強、應用便利等優(yōu)點，可實現免接觸操作，無機械磨損，壽命長，無需可見光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性強，而且可以在惡劣環(huán)境下工作，支持寫入據，可重復使用，并且使用了防沖撞技術，能夠同時識別多個高速運動物體。電子羅盤，也叫數字指南針，是利用地磁場來定北極的一種方法。因此，若能將無線射頻識別技術和電子羅盤結合應用于機器人，其定位效果必然可有較好的改善，同時也可有效克服傳統(tǒng)定位設備成本高、定位精度低的缺陷。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、定位精度較高的基于RFID和電子羅盤的移動機器人定位裝置。

本實用新型的技術方案為：一種基于RFID和電子羅盤的移動機器人定位裝置，包括RFID坐標毯、RFID讀卡器和電子羅盤，RFID坐標毯安裝于機器人移動的地面上，RFID讀卡器和電子羅盤分別安裝于機器人上，RFID讀卡器和電子羅盤分別通過串口外接機器人的主控制器。

其中，RFID坐標毯用于機器人檢測自身在RFID坐標毯中的位置，并提供坐標毯在世界坐標系中的位姿數據；RFID讀卡器用于獲取機器人在RFID坐標毯中的坐標，通過RFID坐標毯在世界坐標系中的位姿，換算出機器人在世界坐標系中的位姿；電子羅盤用于修正機器人的姿態(tài)角度。

所述RFID讀卡器和電子羅盤分別安裝于機器人的底盤上，機器人的底盤為圓盤，RFID讀卡器和電子羅盤呈中心對稱設于圓盤上。

所述RFID讀卡器與圓盤圓心的距離為180mm。根據機器人底盤的實際形狀和尺寸，RFID讀卡器和電子羅盤的安裝位置也可相應進行調整。

所述機器人的底盤上還設有編碼器，編碼器用于推算機器人的移動軌跡。

所述RFID坐標毯上設有粗定位環(huán)和精定位環(huán)，粗定位環(huán)和精定位環(huán)分別由多張RFID標簽平鋪而成；精定位環(huán)設于粗定位環(huán)內，精定位環(huán)內的空間還設有多張RFID標簽。

所述RFID標簽為矩形的無源標簽，RFID標簽的長度為85.5mm，RFID標簽的寬度為54mm。根據實際需要，RFID標簽也可選用其它形狀的無源標簽，其具體尺寸可根據實際需要進行選擇。

所述RFID坐標毯上，粗定位環(huán)和精定位環(huán)均為方形，且分別由多張RFID標簽平鋪而成，相鄰的兩張RFID標簽之間部分重疊。

所述相鄰兩張RFID標簽之間重疊部分的寬度為2mm；粗定位環(huán)與精定位環(huán)之間的距離為293.6mm；RFID坐標毯為方形，RFID坐標毯的邊長為1000mm。

所述RFID坐標毯上，粗定位環(huán)和精定位環(huán)均為方形；

粗定位環(huán)包括相接的內圈和外圈，內圈和外圈分別由多張RFID標簽平鋪而成；外圈和內圈中，位于同一圈內的相鄰兩張RFID標簽之間設有間隔，位于不同圈內的相鄰兩張RFID標簽之間設有重疊部分；

精定位環(huán)由多張RFID標簽相接平鋪而成。

所述精定位環(huán)內，多張RFID標簽的分布情況為：在RFID坐標毯的中心設置一張RFID標簽；以RFID坐標毯的中心為圓心，取半徑為60mm的圓形，在圓形上均勻分布若干張RFID標簽。

根據機器人移動的實際需要，RFID坐標毯也可選用圓形或其它形狀的坐標毯，RFID坐標毯上粗定位環(huán)和精定位環(huán)的形狀也可根據實際需要設為矩形、圓形、橢圓形等形狀。

本基于RFID和電子羅盤的移動機器人定位裝置使用時，其工作原理包括以下步驟：