[發明專利]一種基于自適應蒙特卡羅定位的機器人定位方法

在審

• 申請號: 201410336894.1
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104180799A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 張磊;張華希;方正;徐泉;劉騰飛;于合強
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 朱光林

1.一種基于自適應蒙特卡羅定位的機器人定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：采用預抓取技術將機器人所在環境的地圖信息進行預抓??；

步驟1.1：對獲取的機器人所在環境的地圖信息進行柵格化處理；

步驟1.2：對機器人所在環境的地圖分解成多個三維柵格；

步驟1.3：預計算機器人的各傳感器在每個三維柵格獲得的位能值，確定每一個三維柵格的位能柵格形式，即預計算機器人的各傳感器在每個三維柵格獲得的位能和值e′_i為預計算的機器人的第i個傳感器在其所在三維柵格中獲得的位能值，i＝1，…，I；

步驟2：在待定位的機器人運動過程中，計算相似位能區；

步驟2.1：在待定位的機器人運動過程中，機器人的各傳感器實時獲得機器人在各三維柵格的位能值，并實時計算機器人的各傳感器在其所在的三維柵格中獲取的位能和值e_i為實時計算的機器人的第i個傳感器在其所在三維柵格中獲得的位能值；

步驟2.2：分別對實時計算的機器人的各傳感器在其所在的三維柵格中獲取的位能和值和預計算的機器人的各傳感器在每個三維柵格獲得的位能和值進行規范化處理：

E‾=1IE]]>

E′′=1IE′]]>

步驟2.3：對規范化處理后的實時計算的機器人的各傳感器在其所在的三維柵格中獲取的位能和值和預計算的機器人的各傳感器在每個三維柵格獲得的位能和值進行能量匹配：計算兩位能和值的差值的絕對值，若該絕對值小于設定的能量臨界值，則對應的三維柵格判定為屬于相似位能區；

步驟3：根據三維柵格和相似位能區，采用自適應樣本的蒙特卡羅定位方法對機器人進行定位；

步驟3.1：以三維柵格作為最小單位，采用重要性采樣方法獲得加權的隨機采樣的樣本集合，該集合中的每一個樣本均由機器人的姿態及權重構成，該集合中的樣本的個數為M_Z；

步驟3.2：根據樣本的權重判斷機器人是否被“綁架”：如果權重的最大值低于給定的臨界值，則機器人被“綁架”，此時，將加權的隨機采樣的樣本集合中的一部分樣本轉化為全局樣本，則局部樣本數為M_J＝α·M_Z，參數α為決定全局樣本和局部樣本的比例的系數，相應的全局樣本數為M_Q＝M_Z-M_J；如果權重的最大值不低于給定的臨界值，則加權的隨機采樣的樣本集合中的所有樣本全部為局部樣本；

步驟3.3：根據權重重新采樣局部樣本，得到局部樣本集；

步驟3.4：若當前機器人處于被“綁架”狀態，在相似能量區中重新隨機采樣全局樣本，得到全局樣本集，若當前機器人處于未被“綁架”狀態，直接執行步驟3.5；

步驟3.5：對局部樣本集和全局樣本集取并集，得到最終的機器人姿態集合，即機器人定位結果。

2.根據權利要求1所述的基于自適應蒙特卡羅定位的機器人定位方法，其特征在于：所述傳感器為距離傳感器或視覺傳感器。