[發(fā)明專利]一種管道切割機(jī)器人的里程計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810279401.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108759856B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹建樹(shù);鐘君;王慶;張海超;李家政;王鵬智;吳浩玚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京石油化工學(xué)院
• 主分類號(hào): G01C22/00
• 分類號(hào): G01C22/00
• 代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種管道切割機(jī)器人的里程計(jì)算方法，其特征在于，包括：

利用差分法對(duì)后輪等比例N次劃分，通過(guò)磁鋼和磁接近開(kāi)關(guān)來(lái)計(jì)數(shù)，從而計(jì)算兩個(gè)后輪的行走里程；

通過(guò)編碼器采集數(shù)據(jù)，并結(jié)合電機(jī)減速器的傳動(dòng)比以及錐齒輪的傳動(dòng)比計(jì)算機(jī)器人的行走里程，包括：由電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪的傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走，通過(guò)編碼器采集數(shù)據(jù)，已知電機(jī)減速器和錐齒輪的傳動(dòng)比分別記為則機(jī)器人的行走里程計(jì)算公式為：其中，L_2i表示第i次采集時(shí)，通過(guò)上述方式計(jì)算到的行走里程；D是后輪的直徑，c_3i為在第i次采集時(shí)編碼器的計(jì)數(shù)值；

通過(guò)安裝在前端的加速度傳感器采集數(shù)據(jù)，運(yùn)用二次積分法計(jì)算加速度變化時(shí)的行走里程；

融合以上三種方式所計(jì)算到的行走里程，結(jié)合多元線性回歸方程以及最小二乘法實(shí)現(xiàn)管道切割機(jī)器人的里程計(jì)算，包括：

融合n次以上三種方式所計(jì)算到的行走里程，通過(guò)最小二乘法，建立多元線性回歸方程：y_i＝β₀+β₁L_1i+β₂L_2i+β₃L_3i；

將上述方程表示為矩陣形式：Y＝βX，求解權(quán)值矩陣β得到：

其中，Y＝[y₁ y₂...y_n]^T，β＝[β₀ β₁ β₂β₃]為預(yù)期理想的權(quán)值；

式中，c_1i、c_2i分別為磁鋼和磁接近開(kāi)關(guān)在第i次采集時(shí)的計(jì)數(shù)值，c_3i為在第i次采集時(shí)編碼器的計(jì)數(shù)值，t_i為在第i次采集時(shí)加速度傳感器總時(shí)間，i＝1,2,...,n；其中L_1i、L_2i與L_3i分別依次對(duì)應(yīng)于三種方式所計(jì)算到的行走里程；y_i是第i次采集時(shí)管道切割機(jī)器人實(shí)際行走的測(cè)量結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道切割機(jī)器人的里程計(jì)算方法，其特征在于，所述利用差分法對(duì)后輪等比例N次劃分，通過(guò)磁鋼和磁接近開(kāi)關(guān)來(lái)計(jì)數(shù)，從而計(jì)算兩個(gè)后輪的行走里程包括：

利用差分法把右后輪進(jìn)行等比例八次劃分，在劃分位置上均布八個(gè)磁鋼，每?jī)蓚€(gè)磁鋼之間安裝一個(gè)磁接近開(kāi)關(guān)，通過(guò)八個(gè)磁接近開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù)；左后輪與右后輪同樣等比例八次劃分，但是每一個(gè)磁鋼和磁接近開(kāi)關(guān)的位置互換；則左右兩個(gè)后輪一共進(jìn)行十六次等比例劃分；

通過(guò)磁鋼和磁接近開(kāi)關(guān)來(lái)計(jì)數(shù)，來(lái)計(jì)算兩個(gè)后輪的行走里程的公式為：

其中，L_1i表示第i次采集時(shí)，通過(guò)上述方式計(jì)算到的兩個(gè)后輪的行走里程；c_1i、c_2i分別為磁鋼和磁接近開(kāi)關(guān)在第i次采集時(shí)的計(jì)數(shù)值；D是后輪的直徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道切割機(jī)器人的里程計(jì)算方法，其特征在于，通過(guò)安裝在前端的加速度傳感器采集數(shù)據(jù)，運(yùn)用二次積分法計(jì)算加速度變化時(shí)的行走里程的計(jì)算公式為：

其中，L_3i表示第i次采集時(shí)，通過(guò)上述方式計(jì)算到的加速度變化時(shí)的行走里程；t_i為在第i次采集時(shí)加速度傳感器總時(shí)間。