[发明专利]一种移动机器人定位系统及其定位方法

权利要求书

1.一种移动机器人定位系统，其特征在于：包括基站(1)；

安装于移动机器人(2)上的航位推测定位系统，所述航位推测定位系统包括用于获取移动机器人(2)角度信息的角速度传感器和用于获取移动机器人(2)行走距离信息的位移传感器；融合角度信息与行走距离信息后获得移动机器人(2)在航位推测定位系统中的位置坐标；

超声激光定位系统，所述超声激光定位系统包括安装在基站(1)上的超声激光发射装置、安装在移动机器人(2)上的超声激光接收装置以及信息处理系统，通过超声激光发射装置与超声激光接收装置之间的信息交换获得移动机器人(2)在超声激光定位系统中的位置坐标；

数据融合单元，所述数据融合单元用于航位推测定位系统中角度信息与行走距离信息的融合以及航位推测定位系统与超声激光定位系统中两个位置坐标的融合；通过数据融合单元实现超声激光定位系统对航位推测定位系统中累积误差的消除。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人定位系统，其特征在于：所述角速度传感器为MEMS数字陀螺仪，所述位移传感器为增量编码码盘。

3.根据权利要求2所述的一种移动机器人定位系统，其特征在于：所述超声激光发射装置包括带有光电码盘(31)的激光发射器(3)、对应安装在激光发射器(3)上的超声波发射器(4)、驱动激光发射器(3)与超声波发射器(4)同步旋转的驱动装置；超声激光接收装置包括由若干环形分布的激光接收器组成的激光接收阵列(5)、由若干超声波接收器组成且与激光接收阵列(5)对应安装的超声波接收阵列(6)。

4.根据权利要求3所述的一种移动机器人定位系统，其特征在于：激光接收阵列(5)中至少有八个激光接收器，超声波接收阵列(6)中至少有八个超声波接收器，每个激光接收器与超声波接收器对应一个信号接收方向。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种移动机器人定位系统，其特征在于：所述信息处理系统包括由激光、超声波信号触发外部中断的中央处理模块以及用于交换信息的无线模块。

6.根据权利要求3所述的一种移动机器人定位系统，其特征在于：所述移动机器人(2)上安装带有光电码盘(31)的激光发射器(3)，基站(1)上安装有激光接收阵列(5)。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种移动机器人定位系统，其特征在于：所述超声激光定位系统还包括用于调节激光发射频率的激光发射电路、用于提升超声波发射功率的超声波发射电路、二级信号放大电路以及鉴相电路。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种移动机器人定位系统，其特征在于：所述数据融合单元为卡尔曼滤波器，通过卡尔曼滤波策略将超声激光定位系统的位置数据与航位推测定位系统获得的位置数据进行融合。

9.一种移动机器人定位方法，其特征在于包括如下步骤：

1)由航位推测定位系统中的角速度传感器与位移传感器分别获取移动机器人(2)的角度信息与行走距离信息；并将角度信息与行走距离信息通过数据融合单元融合，获得航位推测定位系统中移动机器人的位置坐标；

2)基站(1)上的超声激光发射装置与移动机器人上的超声激光接收装置通过信息处理系统完成信息交换，获得超声激光定位系统中移动机器人(2)的位置坐标；

3)航位推测定位系统中移动机器人(2)的位置坐标与超声激光定位系统中移动机器人(2)的位置坐标通过数据融合单元融合，消除航位推测定位系统中的累积误差。

10.根据权利要求9所述的一种移动机器人定位方法，其特征在于：还包括移动机器人朝向角的校正，其步骤为：移动机器人(2)上的激光发射器(3)发出扫描激光扫描基站(1)；当基站(1)上的激光接收阵列(5)接收到扫描激光后通过无线模块告知移动机器人(2)；由移动机器人(2)上的光电码盘(31)获取扫描激光的角度并进而转化为移动机器人(2)在基站(1)坐标系中的角度信息；将该角度信息与航位推测定位系统中角速度传感器获取的角度信息进行融合，消除角速度传感器的累积误差。