[發明專利]一種基于移動機器人的室內氣味源定位方法

在審

• 申請號: 201510784619.0
• 申請日: 2015-11-16
• 公開（公告）號: CN105277593A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 劉新華;胡夢珂;趙雪林;陳傳省;張濤;趙金海
• 申請（專利權）人: 江蘇拓新天機器人科技有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

1.一種基于移動機器人的室內氣味源定位方法，其特征在于，該機器人采用飛思卡爾小車作為載體，并安裝有氣味傳感器、避障傳感器、風速風向傳感器、機器人行走速度傳感器、機器人行走角度傳感器等；其中氣味傳感器至少有三個，兩個氣味傳感器分別安裝于小車主動輪兩側，第三個氣味傳感器安裝于小車正前方，通過三個氣味傳感器可以檢測散發該氣味的氣體的濃度梯度；該方法的具體步驟包括：

1)煙羽發現過程；所述機器人在其啟動后，使用遇邊界折回的Z字形算法行進，在行進過程中，所述氣味傳感器不斷檢測所述氣體的濃度，當檢測到的氣體濃度達到預定閾值A時，確定發現煙羽，進入煙羽跟蹤過程。

2)煙羽跟蹤過程；所述機器人建立一個室內的X-Y軸坐標系，將煙羽跟蹤過程分為連續的多個階段，在第i個階段所述機器人在X軸和Y軸方向運動分量分別為d_ix和d_iy；具體的公式為：

dix=a.∂q∂t-b.D.cos(arctanviyvix+ϵ)1abs(0.15-gi)+1]]>

diy=a.∂q∂t-b.D.sin(arctanviyvix+ϵ)1abs(0.15-gi)+1]]>

機器人根據上述兩個運動分量行走完后，就進入第i+1個階段，然后重新根據上述兩個公式計算運動分量，如此重復，直到煙羽跟蹤過程結束；其中，a為氣體濃度梯度權重，q為氣體實時濃度，t為煙羽跟蹤進行的時間，D為機器人步長，v_iy和v_ix分別為風速在Y軸和X軸方向的分量，b是風速信息權重，g_i是預定義的第i個階段的閾值，ε是最小有效風速的十分之一；當氣味傳感器檢測到的氣體濃度高于預定閾值B，并且避障傳感器發現近距離障礙物時，煙羽跟蹤過程結束，進入氣味源確認過程；

3)氣味源確認過程；機器人保持與所述障礙物距離不變，做圓周運動，機器人每走一段距離，就停留在一個點一段時間，記錄該點的氣體濃度以及風向和小車障礙物連線的夾角，再繼續走，如此重復，分別記錄各個點的氣體濃度C_i和所述夾角然后機器人計算下述公式：

Φ=Σi=1nvi→2πdnCi]]>

其中，d是機器人步長，n為氣味源判斷采集的點數；如果φ>0，則確認該障礙物為氣味源，否則報告氣味源確認失敗。