[發明專利]一種基于四輪獨立驅動和轉向的里程推算方法及裝置

有效

• 申請號: 201811052328.2
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN108955720B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 劉晶;麥曉明;陳輝
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00;G07C5/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明提供了一種基于四輪獨立驅動和轉向的里程推算方法及裝置，其中方法包括：S1、獲取設置于單輪上的旋轉編碼器采集的旋轉脈沖數，結合旋轉脈沖數和單輪的周長計算單輪的里程數；S2、獲取四輪中前外側輪的轉彎角度，并根據轉彎角度以及車體的長度和寬度計算單輪的轉彎半徑；S3、結合單輪的里程數和單輪的轉彎半徑，計算得到車體坐標系旋轉角度；S4、根據旋轉變化矩陣，通過車體坐標系旋轉角度和旋轉前的車體原點坐標計算旋轉后的車體原點坐標。本發明實現了對四輪獨立驅動和轉向的移動機器人的里程計算。

技術領域

本發明涉及移動機器人里程推算技術領域，尤其涉及一種基于四輪獨立驅動和轉向的里程推算方法及裝置。

背景技術

移動機器人里程推算是研究移動機器人同時定位與地圖構建(simultaneouslocalization and mapping，SLAM)問題的基礎。

現有的里程推算方法大多基于GPS定位來實現，還有利用計算機視覺的方法實現里程推算，但GPS定位的準確度無法確定，且存在基站與移動站之間的通信質量無法掌控的問題，而計算機視覺的方法依賴于攝像頭的質量，甚至光線的限制。因此，需要提出一種通用的里程推算方法以實現對四輪獨立驅動和轉向的移動機器人的里程計算。

發明內容

本發明提供了一種基于四輪獨立驅動和轉向的里程推算方法及裝置，實現了對四輪獨立驅動和轉向的移動機器人的里程計算。

本發明提供了一種基于四輪獨立驅動和轉向的里程推算方法，包括：

S1、獲取設置于單輪上的旋轉編碼器采集的旋轉脈沖數，結合旋轉脈沖數和單輪的周長計算單輪的里程數；

S2、獲取四輪中前外側輪的轉彎角度，并根據轉彎角度以及車體的長度和寬度計算單輪的轉彎半徑；

S3、結合單輪的里程數和單輪的轉彎半徑，計算得到車體坐標系旋轉角度；

S4、根據旋轉變化矩陣，通過車體坐標系旋轉角度和旋轉前的車體原點坐標計算旋轉后的車體原點坐標。

可選地，步驟S3之后，步驟S4之前還包括：

獲取設置于單輪上的陀螺儀采集的補償旋轉角度；

將補償旋轉角度與車體坐標系旋轉角度進行加權計算，得到車體坐標系補償旋轉角度；

S4、根據旋轉變化矩陣，通過車體坐標系補償旋轉角度和旋轉前的車體原點坐標計算旋轉后的車體原點坐標。

可選地，將補償旋轉角度與車體坐標系旋轉角度進行加權計算，得到車體坐標系補償旋轉角度具體為：

通過預置加權公式將補償旋轉角度與車體坐標系旋轉角度進行加權計算，得到車體坐標系補償旋轉角度，其中Δθ_f為車體坐標系補償旋轉角度，Δθ_gyro為補償旋轉角度，w為加權系數。

可選地，步驟S1之前還包括：

構建車體模型，確定車體的長度和寬度。

可選地，步驟S4之后還包括：

根據旋轉后的車體原點坐標以及旋轉前的車體原點坐標確定車體的運動模式。

本發明提供了一種基于四輪獨立驅動和轉向的里程推算裝置，包括：

第一處理單元，用于獲取設置于單輪上的旋轉編碼器采集的旋轉脈沖數，結合旋轉脈沖數和單輪的周長計算單輪的里程數；

第二處理單元，用于獲取四輪中前外側輪的轉彎角度，并根據轉彎角度以及車體的長度和寬度計算單輪的轉彎半徑；

第三處理單元，用于結合單輪的里程數和單輪的轉彎半徑，計算得到車體坐標系旋轉角度；