[發明專利]基于里程計和超聲傳感器的移動機器人混合定位系統和方法

在審

• 申請號: 201611112173.8
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108168551A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 陳墩金;覃爭鳴;何中平
• 申請（專利權）人: 廣州映博智能科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于里程計和超聲傳感器的移動機器人混合定位系統和方法，系統包括測量模塊、定位模塊以及誤差更新模塊；其中所述測量模塊由超聲傳感器、里程計傳感器以及對應的A/D轉換模塊組成，所述定位模塊由超聲定位模塊、里程計定位模塊以及混合定位模塊組成。本發明在非拐角區域使用超聲傳感器進行定位，在拐角區域使用里程計技術進行定位，每隔一段時間使用超聲傳感器測距的準確結果，對當前里程計測量結果進行誤差校正，以保證里程計測量結果時刻處于一個可控的誤差范圍，從而實現準確的混合定位。

技術領域

本發明涉及室內定位方法，具體涉及一種基于里程計和超聲傳感器的移動機器人混合定位方法。

背景技術

隨著各項性能的提高，服務機器人可以在人們日常生活中完成越來越多的任務，比如打掃衛生、移動物體等等。為了使任務完成得更加流暢，機器人必須對周圍的環境進行更詳細和準確的感知和認識。

定位技術是機器人定位與建圖的基礎，即如何根據現在觀測到的和前面已知的信息，判斷機器人在當前環境中的位置。

定位是包括掃地機器人在內的移動機器人自主導航中最基本的環節，也是完成任務必須解決的問題。常用的室內定位技術有基于超聲傳感器的定位技術，該技術使用機器人自身攜帶的超聲傳感器，根據已經建模好的周圍環境特征，如內外角點，測量從機器人到環境特征之間的距離，根據反饋的距離計算出機器人當前所在位置。該方法定位準確、快捷，但是當機器人處于拐角的位置時，基于超聲傳感器的定位技術會出現無法判別的現象。

參見圖1，圖1為機器人處于拐角處時，僅有一個內角點P₁和一個外角點P₂可供測距，超聲傳感器測得從機器人位置到兩個角點的距離分別為d₁和d₂，由于內角點P₁和一個外角點P₂的全局位置已知，可以兩個角點為圓心，以距離為半徑畫圓，得到兩個交點位置O₁和O₂，即是機器人位置的候選點。然而，由于拐角位置僅有一個內角點P₁和一個外角點P₂可供測距，無法利用其它角點輔助計算出機器人的精確位置。

另一種常見的室內定位技術是基于里程計的機器人室內定位技術，即通過 獲得機器人左右驅動輪被測量的信息，并將其按一定規律轉化成輪子的里程和速度信息，根據上一時刻機器人的位置計算出機器人的當前位置。該方法無需事先得到室內環境的建模，但是由于移動存在摩擦，里程計與實際移動距離存在細小誤差，隨著時間推移累積計算誤差越來越大，最后無法實現準確定位。

發明內容

本發明目的在于解決現有基于超聲傳感器的機器人室內定位技術在拐角時，無法準確得到機器人位置的問題，提供一種基于里程計和超聲傳感器的移動機器人混合定位系統。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種基于里程計和超聲傳感器的移動機器人混合定位系統，包括測量模塊10、定位模塊20以及誤差更新模塊30；其中所述測量模塊10由超聲傳感器101、里程計傳感器102以及對應的A/D轉換模塊103組成，所述定位模塊20由超聲定位模塊201、里程計定位模塊以及混合定位模塊組成；所述測量模塊10用于使用超聲傳感器和里程計傳感器獲取相關模擬信號，經過A/D轉換模塊轉為數字信號，傳輸至定位模塊20；所述定位模塊20用于根據傳感器信號，使用超聲定位模塊和里程計定位模塊分別計算當前機器人位置，并將計算結果輸入混合定位模塊進行判別到最終機器人位置；所述誤差更新模塊30用于動態地使用超聲定位模塊的結果調整里程計定位模塊中的誤差參數。

一種基于里程計和超聲傳感器的移動機器人混合定位方法，具體包括如下步驟：

S1，使用超聲傳感器測距結果計算當前機器人定位；

S2，使用里程計傳感器測量結果計算當前機器人定位；