[發(fā)明專利]一種基于復雜現(xiàn)場的機器人的定位系統(tǒng)及定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010198242.1
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111337021B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設計）人: 史超
• 申請（專利權）人: 深圳國信泰富科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/00;G01C21/20
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳軼淳

1.一種基于復雜現(xiàn)場的機器人的定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

一建模模塊，用于在一終端設備中根據(jù)所述復雜現(xiàn)場的原始平面圖建立一3D地圖，并傳輸至所述機器人的處理裝置中；

一掃描模塊，設置于所述機器人中，并連接所述建模模塊，用于根據(jù)所述3D地圖對所述復雜現(xiàn)場進行實時掃描，以輸出一掃描結果；

一慣性測量模塊，設置于所述機器人中，用以檢測并輸出所述機器人的姿態(tài)及慣性導航位置；

一定位模塊，連接所述掃描模塊及所述慣性測量模塊，用于根據(jù)所述掃描結果、所述姿態(tài)及所述慣性導航位置進行所述機器人的自身定位，并產生一回傳定位信息并發(fā)送至所述終端設備；

所述建模模塊包括：

一建模單元，用于在所述終端設備根據(jù)所述復雜現(xiàn)場的所述原始平面圖，以建立所述3D地圖；

一傳輸單元，連接所述建模單元，用于將所述3D地圖傳輸至所述機器人的所述處理裝置中進行儲存；

一終端設備，可設置于機器人中，通過電纜和/或無線連接于機器人中的處理裝置，或者所述終端設備也可以設置于機器人之外，即通過遠程服務器無線連接于機器人中的處理裝置；

一處理裝置；

所述定位模塊包括：

環(huán)境構建單元，分別連接所述掃描模塊及所述慣性測量模塊，以根據(jù)所述掃描結果及所述姿態(tài)，修正所述掃描結果，以及根據(jù)修正后的所述掃描結果構建所述機器人周圍的環(huán)境信息并輸出；

環(huán)境定位單元，分別連接所述環(huán)境構建單元及所述處理裝置，用以根據(jù)所述環(huán)境信息及所述3D地圖，確定所述環(huán)境信息于所述3D地圖上的位置并輸出；

機器人定位單元，分別連接所述掃描模塊、所述所述慣性測量模塊、環(huán)境構建單元及所述環(huán)境定位單元，用于根據(jù)所述掃描結果、所述姿態(tài)、所述慣性導航位置、所述環(huán)境信息以及所述環(huán)境信息于所述3D地圖上的位置，確定所述機器人于所述3D地圖上的標識位置；

當機器人的周圍環(huán)境信息的位置在所述3D地圖上被確定后，則可根據(jù)所述掃描模塊獲得的掃描結果中機器人與周圍物體之間的距離來對機器人進行精確定位，即獲得機器人于所述3D地圖上的標識位置，當所述終端設備獲得機器人于所述3D地圖上的標識位置后可將該標識位置作為慣性導航位置的中繼點，從而減少由于長時間進行慣性導航而帶來的慣性導航位置的偏差；

一回傳單元，分別連接所述機器人定位單元及所述終端設備，用以將所述標識位置回傳至所述終端設備；

所述慣性測量模塊包括三個分別對應xyz三軸方向加速度的加速度計，和/或三個分別對應xyz三軸方向的陀螺儀，和/或三個分別對應xyz三軸方向的磁力計，通過這些儀器測量出機器人在三維空間中的角速度和加速度，進而檢測出機器人的姿態(tài)及慣性導航位置；

所述慣性測量模塊檢測并輸出機器人的姿態(tài)及慣性導航位置，再通過定位模塊根據(jù)掃描結果及姿態(tài)進行機器人的自身定位；

通過所述慣性測量模塊獲取80％的慣性導航位置信息和3D高精度地圖獲取20％的定位信息，以獲取最終的定位信息；

通過卡爾曼濾波的方式對所述慣性測量模塊獲取的慣性導航位置信息和3D高精度地圖獲取的定位信息進行濾波后獲得最終的定位信息，實現(xiàn)機器人自主導航和控制，以產生回傳定位信息并發(fā)送至終端設備。

2.一種基于復雜現(xiàn)場的機器人的定位方法，其特征在于，應用于如上述權利要求1的一種基于復雜現(xiàn)場的機器人的定位系統(tǒng)，所述定位方法包括：

步驟S1、提供一建模模塊，在一終端設備中根據(jù)所述復雜現(xiàn)場的原始平面圖建立一3D地圖，并傳輸至所述機器人的處理裝置中；

步驟S2、所述機器人提供一掃描模塊，所述掃描模塊根據(jù)所述3D地圖對所述復雜現(xiàn)場進行實時掃描，以輸出一掃描結果；

步驟S3、所述機器人提供一慣性測量模塊，所述慣性測量模塊檢測并輸出所述機器人的姿態(tài)及慣性導航位置；

步驟S4、所述機器人提供一定位模塊，所述定位模塊根據(jù)所述掃描結果、所述姿態(tài)及所述慣性導航位置進行所述機器人的自身定位，并產生一回傳定位信息并發(fā)送至所述終端設備。