[發明專利]一種機器人室內運動定位方法

在審

• 申請號: 201810558892.5
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108896049A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 譚鵬;鄭光勝;鄭侃;徐林;樊清濤;高維尼;譚博涵
• 申請（專利權）人: 重慶銳納達自動化技術有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 重慶創新專利商標代理有限公司 50125
• 代理人: 宮兆斌

1.一種機器人室內運動定位方法，其特征是：包括以下步驟：

1)編碼器數據同步采集步驟，用于采集原始的左右兩驅動輪的轉角累計數據；

2)編碼器數據換算步驟，根據雙輪差動小車的運動學數學模型，把左右驅動輪數據代入計算出累計運動路程和當前實時姿態角度；

3)用上一采樣周期內獲得的累計運動路程和實時姿態角度，計算當前采樣周期內的位移增量；

4)根據步驟3)中的位移增量，進行卡爾曼濾波計算或者自適應α、β濾波計算，獲得下一時刻的機器人位移的估計坐標。

2.如權利要求1所述的機器人室內運動定位方法，其特征是：還包括以下步驟：

5)將步驟1)中的碼盤數據轉換計算，獲得距離增量Δs和偏航角Δθ，通過笛卡爾坐標轉換，得到觀測坐標；

6)計算取得觀測值；

7)將步驟5)中的觀測坐標與所述步驟4)中的估計坐標進行協方差等統計參數計算分析，得到當前時刻的濾波參數以及增益矩陣；

8)將步驟7)的結果結合狀態轉移方程，計算得到新的濾波后坐標。

3.權利要求2所述的機器人室內運動定位方法，其特征是：所述步驟5)中，按照下列公式計算機器人的觀測坐標：

Δx_k＝Δs_k·sin(θ_k(k))

Δy_k＝Δs_k·cos(θ_k(k))

其中，(Δx_k，Δy_k)是機器人的觀測坐標。

4.如權利要求1所述的機器人室內運動定位方法，其特征是：所述步驟4)中，按照下列公式獲得下一時刻的機器人的預測位移：

其中，為下一時刻的機器人預測位移。

所述步驟6)中，由以下狀態轉移方程，根據上一時刻的濾波結果可以推出k+1時刻的觀測值：

X(k+1)＝Φ(l(k),r(k))+G(k)W(k)

其中，Φ是狀態轉移矩陣；

l(k),r(k)分別是左右兩輪的碼盤信號；

G(k)是常數矩陣G(k)＝[T,T²/2]^T，T為統計周期；

W(k)是噪聲信號；

X(k+1)是k+1時刻的觀測值。

5.如權利要求2所述的機器人室內運動定位方法，其特征是：所述步驟7)中，采用αβ濾波器計算濾波參數和增益矩陣。

6.如權利要求2所述的機器人室內運動定位方法，其特征是：所述步驟7)中，按照下列公式計算增益矩陣：

其中，K(k+1)為k+1時刻的預測增益矩陣。

7.如權利要求2所述的機器人室內運動定位方法，其特征是：所述步驟7)中，按照下列步驟進行：

71)判斷是否累計至所設定的周期數；

72)如果未達到所設定的周期數，按照下述公式計算濾波參數α、β：

73)根據下列公式計算濾波參數：

其中，

σ_v是濾波估計值和測量值誤差的標準差；

W是零均值，即1方差的高斯分白噪聲；

74)根據下列公式計算增益矩陣：

8.如權利要求1所述的機器人室內運動定位方法，其特征是：所述步驟8)中，按照下述公式計算：

其中，Y(k+1)是(k+1)時刻的觀測值；

轉移矩陣H(k)＝[1 0]；

是(k+1)時刻的估計值；

X(k+1/k+1)是(k+1)時刻的濾波結果。