[發(fā)明專利]一種雙輪差動(dòng)式機(jī)器人室內(nèi)組合定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410282806.4
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104020444A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史豪斌;宋玉龍;劉洋洋;施強(qiáng);李志欣
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S5/08
• 分類號: G01S5/08;G01S11/06
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是機(jī)器人的組合定位。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的興起，日益智能化的移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的用途也越來越廣泛，機(jī)器人開始從工業(yè)領(lǐng)域向軍事、醫(yī)療、家庭助理等領(lǐng)域滲透。而實(shí)時(shí)定位在移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的工作過程中起著至關(guān)重要的作用，可靠、高精度的定位技術(shù)是移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。輪式服務(wù)機(jī)器人具有控制簡單，反應(yīng)靈敏，運(yùn)動(dòng)速度快的特點(diǎn)，而且運(yùn)動(dòng)快慢也容易控制，因此在移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人里有著廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)在的室內(nèi)定位技術(shù)主要由超聲波定位技術(shù)、超寬帶定位技術(shù)、射頻識別定位技術(shù)、ZigBee無線定位技術(shù)和藍(lán)牙定位技術(shù)等。然而，超聲波定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本低，定位精度相對比較高，但容易受到環(huán)境的干擾，而且只能在可視距范圍內(nèi)有效；超帶寬定位技術(shù)比較適合室內(nèi)定位，但是目前的實(shí)現(xiàn)成本相當(dāng)高，沒有實(shí)用意義；射頻識別定位技術(shù)比較容易實(shí)現(xiàn)，定位精度適中，但是多徑干擾對其影響比較大；ZigBee無線定位技術(shù)功耗低，但其定位受到環(huán)境的影響比較大；單獨(dú)的藍(lán)牙定位技術(shù)定位具有體積小、功耗低、信號傳輸不受視距的影響等特點(diǎn)，但是其定位精度一般。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于藍(lán)牙技術(shù)和航位推測技術(shù)相組合的雙輪差動(dòng)式機(jī)器人室內(nèi)組合定位方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

(1)機(jī)器人在室內(nèi)地面上長為a米，寬為b米的長方形區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，并且a、b均為2的整數(shù)倍，室內(nèi)地面距離室內(nèi)天花板的垂直距離為h米，以長方形的一個(gè)頂點(diǎn)為原點(diǎn)O，經(jīng)過這個(gè)頂點(diǎn)的長邊為x軸正方向，寬邊為y軸正方向，經(jīng)過原點(diǎn)O垂直于地面向上為z軸正方向，建立O-xyz坐標(biāo)系，這個(gè)頂點(diǎn)可以選擇長方形四個(gè)頂點(diǎn)中任意一個(gè)，在O-xyz坐標(biāo)系中的(2i,2j,h)每一處安裝一個(gè)藍(lán)牙發(fā)射器，這里i＝0,1,2…a/2，j＝0,1,2…b/2，并且每一個(gè)藍(lán)牙發(fā)射器相同型號，設(shè)置一個(gè)唯一的ID號，同時(shí)每一個(gè)藍(lán)牙發(fā)射器的坐標(biāo)信息是唯一且已知的；

(2)在雙輪差動(dòng)式機(jī)器人頂部安裝一個(gè)可以同時(shí)接受多個(gè)藍(lán)牙信號的藍(lán)牙接收器，藍(lán)牙接收器可以接收到藍(lán)牙發(fā)射器的廣播信息；

(3)所有藍(lán)牙發(fā)射器以相同的功率廣播自身信息，自身信息包括ID信息和坐標(biāo)信息；

(4)藍(lán)牙接收器接收到步驟(3)中藍(lán)牙發(fā)射器的廣播自身信息之后，根據(jù)所接收到信號的功率大小可以直接得到接收信號強(qiáng)度指示值RSSI，并依據(jù)RSSI值的大小對接收到的信號強(qiáng)度依次從強(qiáng)到弱排序，根據(jù)RSSI值排序的順序?qū)SSI值所對應(yīng)藍(lán)牙發(fā)射器進(jìn)行排序；

(5)取信號強(qiáng)度排序位于前四位的藍(lán)牙發(fā)射器廣播信息，其余的藍(lán)牙發(fā)射器廣播信息丟棄；

(6)藍(lán)牙接收器接收到藍(lán)牙發(fā)射器信號的RSSI值與該藍(lán)牙發(fā)射器和藍(lán)牙接收器之間距離的關(guān)系式為r為藍(lán)牙發(fā)射器到藍(lán)牙發(fā)射器之間的距離，即是藍(lán)牙發(fā)射器與雙輪差動(dòng)式機(jī)器人之間的距離，A為r＝1時(shí)機(jī)器人接收藍(lán)牙信號的RSSI值，n為信號傳播常量，這里取n＝2，RSSI取值是當(dāng)機(jī)器人距離藍(lán)牙發(fā)射器距離為r時(shí)藍(lán)牙接收器讀取的數(shù)值，即RSSI值是直接可以從藍(lán)牙接收器中讀取的數(shù)值，即：

r=10-RSSI+A20---(1)]]>

(7)A值的獲得采取多次測量求平均值的辦法：將雙輪差動(dòng)式機(jī)器人放在距離藍(lán)牙發(fā)射器1米處，連續(xù)10次測量藍(lán)牙接收器接收該藍(lán)牙發(fā)射器的RSSI值，對這10次求平均值即得到A的值，雙輪差動(dòng)式機(jī)器人在自由移動(dòng)的過程中，可以根據(jù)接收到的藍(lán)牙信號RSSI值由式(1)實(shí)時(shí)得到機(jī)器人到相應(yīng)藍(lán)牙發(fā)射器之間的距離r；

(8)在得到第k個(gè)藍(lán)牙發(fā)射器到雙輪差動(dòng)式機(jī)器人的距離r^(k)后，可以得到雙輪差動(dòng)式機(jī)器人的定位方程式：