[發明專利]一種未知環境內移動機器人測量動態障礙物移動速度的方法

在審

• 申請號: 202010155733.8
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111309025A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 于蓮芝;劉海寧;胡嬋娟;薛震;柏語蔓
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01S15/58;G01S15/06;G01S7/539
• 代理公司: 上海瑞澤律師事務所 31281
• 代理人: 寧芝華

1.一種未知環境內移動機器人探測動態障礙物移動速度的方法，由計算機和單片機控制的移動機器人系統組成；所述移動機器人系統由移動機器人、單片機控制單元和超聲波發生器組成，移動機器人可進行自主移動；移動機器人的超聲波發生器向移動機器人移動方向發射超聲波，若探測區域內存在障礙物，則可根據接收到的回波信息計算出移動機器人與障礙物之間的距離、移動方向和移動速度；其特征在于：

A )所述的超聲波發生器以一定的頻率和速度發射電磁波，且至少連續發射兩個超聲波脈沖到前方同一障礙物體，通過該兩個連續超聲波發生的回波信號，獲取超聲波從發射到接收的時間、，通過、計算獲得回波信息時障礙物與移動機器人之間的距離：

(1)

(2)

式中，是障礙物的移動速度；

B) 通過兩個連續超聲波的回波接收時間，和計算得到的障礙物與移動機器人之間的距離，分析計算得到障礙物沿移動機器人移動方向上的移動速度大小和方向；具體方法如下：

（1）移動機器人在移動前首先探測前方障礙物信息，如獲得的回波信息時間，則被探測障礙物處于靜止狀態；

此時移動機器人到障礙物的移動距離為：

(3)

（2）如獲得的兩個回波信息時間，則障礙物的移動方向與移動機器人的移動方向相向，障礙物向移動機器人方向移動，式(1）和（2）可表示為：

(4)

(5)

超聲波以一定的頻率發射,則兩個連續脈沖間隔時間為有：

(6)

則此時障礙物的移動速度為：

(7)

(3) 如 ，則障礙物的移動方向與移動機器人的移動方向相同，障礙物向遠離移動機器人的方向移動；

式(1）和（2）可表示為：

(8)

(9)

同理得到障礙物速度：

(10)

C)多個回波信號可同理進行兩兩連續回波信息融合計算，得到障礙物沿移動機器人移動方向上的融合速度或平均移動速度，從而獲得高測量精度的障礙物的移動速度；

D) )移動機器人單片機控制單元將獲得回波信息的時間和計算數據，以數據采集卡或以無線方式傳輸至計算機，進行數據濾波處理和數據分析計算，獲得更加準確的測量結果，進一步反饋到移動機器人單片機控制系統，實現移動機器人的移動控制。

2.根據權利要求1所述的一種未知環境內移動機器人探測動態障礙物移動速度的方法，其特征在于：所述的障礙物的移動速度是一維的，是指沿移動機器人移動的方向，即與發射、接收超聲波相一致的方向。