[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

本發明公開了一種機器人室內運動定位方法，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，進行自適應αβ濾波算法(一種穩態下的卡爾曼濾波算法)計算，獲得下一時刻的機器人位移的估計坐標。本發明提供一種能夠完成自適應濾波的機器人行走定位方法，采用了自適應αβ濾波器來進行濾波估計從而降低模型誤差，抑制濾波發散，獲得當前機器人高質量運動坐標。

技術領域

本發明涉及自動控制化領域，特別是涉及一種機器人室內運動定位方法。

背景技術

機器人在運動過程中，需要時刻監控其運動的坐標，機器人通常采用差動雙輪驅動運動，電機軸上安裝有旋轉編碼器，會實時輸出兩個電機的實時轉角數據，采集該數據輸入到雙輪差動小車的運動學模型中，獲得雙輪小車的路徑數據和姿態角度信息，可以算出小車當前的世界坐標，但這組坐標會攜帶一定的系統噪聲、測量噪聲、隨機噪聲。現有技術中，尚無一種機器人室內運動定位方法，能夠消除各種噪聲，使在運動過程中，能夠實現室內定位的精確化。

因此本領域技術人員致力于開發一種機器人室內運動定位方法，能夠精確實現定位。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種機器人室內運動定位方法，能夠精確實現室內定位。

為實現上述目的，本發明提供了一種機器人室內運動定位方法，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。

較優的，本方法還包括以下步驟：

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。

較優的，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。

較優的，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：