[發(fā)明專(zhuān)利]一種看護(hù)機(jī)器人路標(biāo)定位系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611117536.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108168552A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 覃爭(zhēng)鳴;周健;楊旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州映博智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/20
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)一種看護(hù)機(jī)器人路標(biāo)定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三個(gè)模塊：S1：建立助老機(jī)器人模型：通過(guò)建立狀態(tài)方程與觀測(cè)方程建立，使機(jī)器人系統(tǒng)工作在未知路標(biāo)下；S2：實(shí)現(xiàn)精確定位：采用未知路標(biāo)的多傳感器信息融合的無(wú)跡卡爾曼濾波的定位方法；S3：提高濾波精度：采用改進(jìn)的Sage?Husa自適應(yīng)濾波算法對(duì)其未知噪聲方差陣進(jìn)行估計(jì)。未知路標(biāo)下，本發(fā)明的定位方法能夠在系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲均未知時(shí)實(shí)時(shí)估計(jì)噪聲統(tǒng)計(jì)特性，使噪聲維持在非常小的范圍內(nèi)。本發(fā)明采用的算法不需要路標(biāo)參數(shù)，使助老機(jī)器人在開(kāi)放環(huán)境中運(yùn)行也能實(shí)現(xiàn)良好定位，擴(kuò)大了其應(yīng)用場(chǎng)合，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及路標(biāo)定位系統(tǒng)，特別是涉及一種看護(hù)機(jī)器人路標(biāo)定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

針對(duì)我國(guó)人口老齡化日趨嚴(yán)重的問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)助老機(jī)器人，助老機(jī)器人的特點(diǎn)為速度慢，所需檢測(cè)精度低，且運(yùn)行在開(kāi)放環(huán)境。而助老機(jī)器人服務(wù)的特殊性決定了其工作環(huán)境的開(kāi)放性，且在開(kāi)放環(huán)境中要求精確定位，保證助老機(jī)器人安全工作。因此，對(duì)助老機(jī)器人定位技術(shù)的研究引起關(guān)注。

目前，機(jī)器人定位大多針對(duì)已知路標(biāo)，通過(guò)各種傳感器來(lái)識(shí)別定位，或者在未知環(huán)境中假設(shè)其自然特征易于提取，機(jī)器人通過(guò)對(duì)自然特征測(cè)量估計(jì)實(shí)現(xiàn)自身定位，這就容易受外界因素干擾，使環(huán)境特征或已知路標(biāo)特征不易提取造成測(cè)量誤差，從而限制了機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)合，影響了定位的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性。

其次，提高定位精度常用的方式是采用多傳感器信息融合。而在對(duì)多傳感器信息進(jìn)行融合時(shí)，擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)獲得了廣泛而成功的應(yīng)用。但是在處理非線性問(wèn)題時(shí)，EKF存在較大的誤差且計(jì)算復(fù)雜。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN102183959A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種“移動(dòng)機(jī)器人的自適應(yīng)路徑控制方法”，該發(fā)明專(zhuān)利使用至少兩個(gè)路標(biāo)定位器，并通過(guò)算法求得虛擬坐標(biāo)，從而使移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主路徑定位，但其裝置需要設(shè)置路標(biāo)定位器搜索信號(hào)，所需硬件多且成本較高。

論文《未知環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人SLAM方法》，華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2011，(7).公開(kāi)了一種“一種應(yīng)用于未知環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人同步定位與地圖創(chuàng)建(SLAM)方法”，該方法通過(guò)一種基于人工魚(yú)群算法的粒子濾波算法，提高了機(jī)器人的SLAM性能，但是仍然無(wú)法改變SLAM問(wèn)題中定位誤差總體逐漸增大的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種看護(hù)機(jī)器人路標(biāo)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)提出一種采用未知路標(biāo)的多傳感器信息融合的無(wú)跡卡爾曼濾波的定位方法，并采用改進(jìn)的Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法對(duì)其未知噪聲方差陣進(jìn)行估計(jì)，從而提高了助老機(jī)器人定位的精確度。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為：

一種看護(hù)機(jī)器人路標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征在于，其中：

所述系統(tǒng)包括：建立助老機(jī)器人模型模塊、精確定位模塊、提高濾波精度模塊，其中：

所述的建立助老機(jī)器人模型模塊用于建立助老機(jī)器人的工作狀態(tài)，使其工作在未知路標(biāo)下；

所述的實(shí)現(xiàn)精確定位模塊用于實(shí)現(xiàn)助老機(jī)器人自主導(dǎo)航過(guò)程中處于未知環(huán)境的精確定位；

所述的提高濾波精度模塊用于克服傳統(tǒng)的多傳感器融合定位算法處理非線性系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的濾波不穩(wěn)，計(jì)算復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)定位等難題，從而解決助老機(jī)器人非線性系統(tǒng)的定位優(yōu)化問(wèn)題。

本發(fā)明的看護(hù)機(jī)器人路標(biāo)定位系統(tǒng)中所述的實(shí)現(xiàn)精確定位模塊，采用未知路標(biāo)的多傳感器信息融合的無(wú)跡卡爾曼濾波的定位方法。

本發(fā)明的看護(hù)機(jī)器人路標(biāo)定位系統(tǒng)中所述的提高濾波精度模塊，采用UKF(出自論文《自適應(yīng)UKF算法在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用》，作者石勇，韓崇昭，自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2011，(6):755－759.)結(jié)合改進(jìn)的Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法對(duì)其未知噪聲方差陣進(jìn)行估計(jì)，從而提高濾波的精度。