[發(fā)明專利]一種基于位置的移動機器人RFID伺服方法

有效

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• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110442014B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶波;吳海兵;尹周平
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G06K17/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;曹葆青

1.一種基于位置的移動機器人RFID伺服方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)在目標(biāo)物體存在的位置空間內(nèi)隨機生成預(yù)定數(shù)量的粒子，每個粒子代表了目標(biāo)標(biāo)簽的備選位置點；

(2)隨著移動機器人的移動，設(shè)置在所述移動機器人上的RFID讀寫器不斷地收集所述目標(biāo)物體上的RFID標(biāo)簽的相位信息，同時利用解纏算法對所述相位信息進行處理以得到解纏相位，并將當(dāng)前時刻的解纏相位與前一時刻的解纏相位相減以得到相位差值的實際測量值；其中，RFID標(biāo)簽即為目標(biāo)標(biāo)簽；

(3)基于所述移動機器人上安裝的慣性傳感器檢測到的傳感器信息，利用航跡推測法與旋轉(zhuǎn)平移變換對所述傳感器信息進行處理以得到安裝于所述移動機器人上的RFID天線的位置信息，并根據(jù)所述RFID天線的位置信息與所述粒子的位置信息計算當(dāng)前時刻的相位理論估計值，進而將當(dāng)前時刻的相位理論估計值與前一時刻的相位理論估計值相減，以得到相位差值的理論估計值；

(4)基于相位差值的實際測量值與相位差值的理論估計值，通過粒子濾波算法計算得到RFID標(biāo)簽在當(dāng)前移動機器人坐標(biāo)系下的位置估計值；

(5)評估所述位置估計值的穩(wěn)定性，如果所述位置估計值處于不穩(wěn)定狀態(tài)，則跳過伺服控制環(huán)節(jié)，直接轉(zhuǎn)至步驟(2)；否則，將所述位置估計值與期望值進行比較，若所述移動機器人與所述目標(biāo)物體達到期望的位置關(guān)系，則結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)至步驟(2)，直至所述移動機器人與所述目標(biāo)物體達到期望的位置關(guān)系。

2.如權(quán)利要求1所述的基于位置的移動機器人RFID伺服方法，其特征在于：所述RFID天線的數(shù)量大于等于2。

3.如權(quán)利要求1所述的基于位置的移動機器人RFID伺服方法，其特征在于：粒子濾波算法的后驗觀測模型的數(shù)學(xué)表達式為：

其中，W_t,j表示在t時刻、第j個粒子的權(quán)重值；σ表示相位測量的標(biāo)準(zhǔn)差；Δθ_t是t時刻相位差值的實際測量值；是t時刻、第j個粒子相位差值的理論估計值。

4.如權(quán)利要求3所述的基于位置的移動機器人RFID伺服方法，其特征在于：RFID標(biāo)簽在當(dāng)前移動機器人坐標(biāo)系下的位置估計值的計算公式為：

式中，是目標(biāo)標(biāo)簽在t時刻移動機器人坐標(biāo)系下的位置估計值；η_t,j為t時刻、第j個粒子的歸一化參數(shù)；表示粒子，j＝1，2....，M，表示的是粒子在移動機器人坐標(biāo)系下的x坐標(biāo)；表示的是粒子的y坐標(biāo)；表示的是粒子的z坐標(biāo)；M表示粒子的個數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的基于位置的移動機器人RFID伺服方法，其特征在于：相位解纏算法對所述相位信息進行處理時，令γ⁽¹⁾＝θ⁽¹⁾，并開始如下循環(huán)，直到處理完所有的相位信息：

當(dāng)θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)Ψ時，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))-2π；

當(dāng)θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)-Ψ時，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))+2π；

當(dāng)-Ψ≤θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)≤Ψ時，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))；

其中，θ⁽ⁱ⁾是第i個相位測量時刻測得的相位；γ⁽ⁱ⁾是第i個相位測量時刻測得的相位對應(yīng)的實際解纏相位；Ψ為0～2π中的任意值；i＝2～K，K為相位信息數(shù)量。