[发明专利]一种移动机器人的定位系统及其定位方法

说明书

技术领域

本发明属于一种机器人的定位技术领域，尤其涉及一种移动机器人的定位系统与定位方法。

背景技术

在移动机器人的应用中，导航是指移动机器人通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动。导航的成功需要有四个模块：感知，定位，认知，运动控制。其中，定位是移动机器人导航最基本的环节，所谓定位就是确定机器人在环境中的实时位姿。当前应用较多的定位技术有：视觉导航定位、全球定位系统(GPS，Global Positioning System)、差分GPS定位、超声波定位等。其中，视觉导航定位方式的图像处理计算量大，计算速度要求高，因而实时性差，此外，该种定位方式受外界环境的影响较大，因此不太适用于户外移动机器人的定位系统。全球定位系统是由美国国防部控制的，对非美国国防部授权的用户，其所能获得的定位导航精度较低，因此不适于定位精度较高的场合。差分GPS定位，是指用户GPS接收机附近设置一个已知精度坐标的差分基准站，基准站的接收机连续接收GPS导航信号，将测得的位置或距离数据与已知的位置、距离数据进行比较，确定误差，得出准确改正值，然后将这些改正数据通过数据链发播给覆盖区域内的用户，用以改正用户的定位结果，这种定位方法虽然定位精度高，但成本也很高。对于超声波定位方式，由于超声波在空气中衰减很大，因此只适用空间范围较小的场合。针对上述各种定位技术存在的缺陷，有必要提出一种改进的移动机器人定位系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动机器人通过角度对比来实现定位的定位系统与定位方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种移动机器人的定位系统，该定位系统设于一坐标系内，且该定位系统包括若干已知坐标值的反光件、安装于机器人上可360°旋转的转台、激光器、角度编码器及中央处理单元，所述激光器与角度编码器安装于所述转台上；所述相邻反光件之间的连线包围形成机器人的工作区域；所述激光器具有发射部与接收部，该发射部发出激光发射线至所述反光件后经反射形成的激光反射线被所述接收部接收，且所述反光件具备使该激光反射线平行于激光发射线的光线直反功能；所述角度编码器用于测得机器人的机头朝向线与所述激光反射线之间的第一角度；所述中央处理单元包括图形处理程序，该图形处理程序对所述工作区域进行栅格化并得出各交叉点的坐标值，中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线之间的多个第二角度，该多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组，然后将每一第二角度组存储起来；机器人在所述工作区域内移动时，所述接收部可同时接收到从多个反光件反射回来的激光反射线，所述角度编码器可对应测得多个所述第一角度，中央处理单元对这些第一角度进行运算处理以获得各条激光反射线之间的一个第三角度组，然后将所述第三角度与所述第二角度进行对比以获得机器人在所述坐标系内的位置。。

优选的，当所述第三角度组与存储的一个第二角度组中有至少两个连续相等的角度值时，机器人的坐标值即为该第二角度组对应的交叉点的坐标值。。

优选的，当所述第三角度组与存储的任意一个第二角度组中仅有一个相等的角度值或没有相等的角度值时，中央处理单元将寻找到与该第三角度组的各角度值最接近的另一个第二角度组，机器人在所述坐标系内的位置最接近该另一个第二角度组所对应的交叉点。

优选的，所述第二角度为所述各条连接线中相邻两条连接线之间的角度，所述第三角度为所述各激光反射线中相邻两条激光反射线之间的角度。

优选的，所述第二角度为其中一条连接线与其他各条连接线之间的角度，所述第三角度为其中一条激光反射线与其他各条激光反射线之间的角度。

优选的，所述移动机器人为割草机器人。

优选的，所述定位系统还包括设于机器人上的电子罗盘。

为了实现上述目的，本发明还可以采用如下技术方案：一种移动机器人的定位方法，该机器人上安装有可360°旋转的转台、具有发射部与接收部的激光器、角度编码器以及中央处理单元，所述激光器与角度编码器设于所述转台上，所述定位方法包括如下步骤：

1)将多个已知坐标值的反光件设置于机器人所在坐标系内；

2)所述中央处理单元的图形处理程序对这些反光件的连线包围所形成的工作区域进行栅格化并得出各交叉点的坐标值；

3)所述中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线之间的多个第二角度，多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组，然后将每一第二角度组存储起来；