[發明專利]一種生產車間移動機器人基于多胞-橢球雙濾波的位姿定位方法

在審

• 申請號: 202010360911.0
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111765889A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 許春棟;王子赟
• 申請（專利權）人: 江蘇高科石化股份有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 無錫市天宇知識產權代理事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 周舟

本發明公開了一種生產車間移動機器人基于多胞?橢球雙濾波的位姿定位方法。該方法的實現包括以下步驟：首先建立生產車間里的移動機器人位姿定位線性化模型，根據系統模型得到其輸入輸出序列；利用集員辨識中全對稱多胞體法和橢球法對系統參數進行雙重辨識，首先，利用橢球進行第一次辨識，同時根據全對稱多胞體迭代公式得到該時刻體積最小全對稱多胞體；然后更新全對稱多胞體使其包含變化后的參數；對更新后的全對稱多胞體進行奇異值分解降維，得到降維后的包含參數可行集的全對稱多胞體，最后將降維后全對稱多胞體離散成約束條件第二次更新橢球得到系統參數值。通過奇異值分解使得全對稱多胞體的維數不會一直增加，并始終維持在初始給定的維數，使得計算復雜度減小，通過兩次更新橢球在降低辨識保守性的同時提高了辨識精度。

技術領域

本發明涉及一種生產車間移動機器人位姿定位的多胞-橢球濾波技術,屬于先進制造過程 控制技術領域。

背景技術

隨著社會進步和科學技術發展，自動化技術已逐漸代替人工并廣泛應用于智能制造、農 業生產和國防工業。自動化技術集成度較高的機器人技術也已應用于生產及生活中。在智能 工廠時代，機器人的應用逐漸代替人工，并大幅度提高產能降低生產次品率。

相對于醫學領域高精度機器人，因為制作工藝和成本要求，目前在生產車間中使用的移 動機器人自定位存在定位精度不高的問題。針對車間用移動機器人定位的研究中，文獻Zhou B,Qian K,Ma X,et al.Ellipsoidal bounding set-membershipidentification approach for robust fault diagnosis with application to mobilerobots[J].系統工程與電子技術(英文版),2017(5).B. 和Zhou,X.Z.Dai.Robust faultdetection of mobile robots using an ellipsoid bounding identificationalgorithm.Proc.Of the IEEE International Conference on Mechatronics andAutomation,2011:2195-2200.等利用橢圓方法定位生產車間移動機器人的位姿，該類方法在求 解橢圓中心到約束平面距離然后歸一化的過程中誤差會隨著迭代次數的增加而增大，導致其 定位精度不高，且不斷迭代導致此類方法還存在計算量大的問題。Alamo T,Bravo J M, Camacho E F.Guaranteed state estimation by zonotopes[C]//IEEEConference on Decision Control.IEEE,2005.給出了采用多胞體濾波方法實現對機器人位姿的定位，但是該方法因為 在迭代過程中選擇最少邊全對稱多胞體，因此導致其對機器人位姿的每一步的預測值上下邊 界較大、預測保守性高，因而定位精度也不高。

發明內容

本發明以智能制造過程中生產車間移動機器人為背景，目的在于提高參數估計的精度和 準確性以及效率，建立更準確系統模型，提高定位精度。本發明的目的在于提供一種生產車 間移動機器人基于多胞-橢球雙濾波的位姿定位方法，有效的降低了算法保守性，并且在減小 了計算量的同時提高了辨識精度。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種生產車間移動機器人基于多胞-橢球雙濾 波的位姿定位方法，包括以下步驟：

Step1：將移動機器人的運動學模型離散化成一個離散連續模型y_k＝φ_k^Tθ^*+e_k，其中， φ_k為觀測向量，θ為位姿定位參數，e_k表示系統有界噪聲；