[發(fā)明專利]全向輪里程校準(zhǔn)方法及機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711468460.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109974746B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊友軍;黃祥斌
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市優(yōu)必選科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44280
• 代理人: 李慶波

本發(fā)明公開了一種全向輪里程校準(zhǔn)方法，包括：直線校準(zhǔn)，所述全向輪通過直線運動進行校準(zhǔn)；旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)，所述全向輪通過旋轉(zhuǎn)運動進行校準(zhǔn)；誤差驗證，所述全向輪通過沿預(yù)設(shè)的具有回路的軌跡運動對所述直線校準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)的結(jié)果進行誤差驗證；若所述誤差驗證的結(jié)果滿足預(yù)設(shè)精度要求，則判定所述直線校準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)的校準(zhǔn)成功。本發(fā)明解決了目前機器人領(lǐng)域缺少對于全向輪系統(tǒng)里程校準(zhǔn)方法的問題，提高了機器人的實際運行精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，特別是一種全向輪里程校準(zhǔn)方法及機器人。

背景技術(shù)

里程校準(zhǔn)，是一種在輪式機器人導(dǎo)航時需要用輪子編碼器進行積分運算并實時輸出機器人當(dāng)前的估計位置的方法。里程計的精確度受到多方面因素的影響，主要包括系統(tǒng)誤差和非系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差包括：輪子半徑誤差、軸對齊誤差、輪子軸距誤差、編碼器采樣率等；非系統(tǒng)誤差包括：接觸面、障礙物、輪子打滑等。目前，雙輪差速底盤主要使用1994年由J.Borenstein and L.Feng提出的UMBmark校準(zhǔn)方法，該方法分析了兩輪差速底盤的系統(tǒng)誤差和非系統(tǒng)誤差。請參閱圖1，圖1為UMBmark校準(zhǔn)方法中雙輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中兩個輪子中心軸距為B，輪子直徑為D，兩個輪子的內(nèi)側(cè)為一對電機，以底盤中心建立底盤右手坐標(biāo)系。

UMBmark校準(zhǔn)方法分析的差速底盤的系統(tǒng)誤差包括兩種，左右輪子的比例誤差和兩個輪子之間的軸距誤差，UMBmark校準(zhǔn)方法為分別按順時針方向和逆時針方向沿預(yù)設(shè)的正方形軌跡運動一周，計算出機器人起始點和終點位置差值，進而由此計算出左右輪子的比例誤差因子和輪子之間的軸距誤差因子，對兩輪差速底盤進行校正。

然而全向輪與傳統(tǒng)的雙輪結(jié)構(gòu)相比有明顯的區(qū)別，全向輪能夠沿不同的方向進行移動，且全向輪與地面接觸時彈性形變較小，將全向輪應(yīng)用于機器人時能極大的提升機器人的運動性能。但是目前對于全向輪，尚沒有一種系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要提供一種全向輪里程校準(zhǔn)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少全向輪里程校準(zhǔn)方法的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種全向輪里程校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：直線校準(zhǔn)，所述全向輪通過直線運動進行校準(zhǔn)，所述全向輪為三輪系統(tǒng)，所述直線校準(zhǔn)的目標(biāo)是所述輪子的直徑，所述直線校準(zhǔn)的步驟具體包括：所述全向輪于初始位置處旋轉(zhuǎn)角度θ＝0且ΣΔU_1,i＝-ΣΔU_2,i，所述全向輪直線運動的里程L₀表示為：

測量所述全向輪的起始坐標(biāo)(x₀,y₀)和終點坐標(biāo)(x₁,y₁)，并依據(jù)下式對所述輪子直徑D進行校準(zhǔn)：

旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)，所述全向輪通過旋轉(zhuǎn)運動進行校準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)的目標(biāo)是所述輪子到所述三輪系統(tǒng)中心的距離，所述旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)的步驟具體包括：測量所述三輪系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)一段時間后的角度累計里程值θ，依據(jù)下式對所述輪子到所述三輪系統(tǒng)中心距離L進行校準(zhǔn)：誤差驗證，所述全向輪通過沿預(yù)設(shè)的具有回路的軌跡運動對所述直線校準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)的結(jié)果進行誤差驗證，所述具有回路的軌跡為正方形軌跡，所述誤差驗證的步驟具體包括：所述全向輪分別按順時針方向和逆時針方向沿預(yù)設(shè)的正方形軌跡運動一周，每運動一周測量所述三輪系統(tǒng)中心的起始坐標(biāo)(x₀,y₀)和終點坐標(biāo)(x₄,y₄)，依據(jù)下式對所述三輪系統(tǒng)進行誤差計算并對校準(zhǔn)方法的精度進行判定：

x₄＝x₀-2L_eα

y₄＝y(tǒng)₀+2L_eα