[实用新型]一种基于RFID和电子罗盘的移动机器人定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及移动机器人的定位技术，特别涉及一种基于RFID和电子罗盘的移动机器人定位装置。

背景技术

对于室内移动机器人（如导览机器人等），如果只依赖内部传感器，在移动一定距离之后，由于误差的累计，会逐渐偏移路线，为保证机器人的正常工作，一般需要有外部定位装置对机器人进行定位和误差修正。

常用的定位技术有以下几种方式：红外技术、GPS导航技术和图像处理技术等，但是这些方式中，红外技术和图像处理技术的成本高，设备也复杂，不利于机器人的成本控制；民用的GPS导航技术的精度只能达到几米，而且GPS信号在室内环境下难以接收到卫星信号，不适合应用在室内机器人。

无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是从二十世纪九十年代兴起的一项利用射频信号进行非接触式双向通信，自动识别目标对象并获取相关信息数据的无线通信技术。RFID技术具有精度高、适应环境能力强、读取距离远、抗干扰强、应用便利等优点，可实现免接触操作，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性强，而且可以在恶劣环境下工作，支持写入据，可重复使用，并且使用了防冲撞技术，能够同时识别多个高速运动物体。电子罗盘，也叫数字指南针，是利用地磁场来定北极的一种方法。因此，若能将无线射频识别技术和电子罗盘结合应用于机器人，其定位效果必然可有较好的改善，同时也可有效克服传统定位设备成本高、定位精度低的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、定位精度较高的基于RFID和电子罗盘的移动机器人定位装置。

本实用新型的技术方案为：一种基于RFID和电子罗盘的移动机器人定位装置，包括RFID坐标毯、RFID读卡器和电子罗盘，RFID坐标毯安装于机器人移动的地面上，RFID读卡器和电子罗盘分别安装于机器人上，RFID读卡器和电子罗盘分别通过串口外接机器人的主控制器。

其中，RFID坐标毯用于机器人检测自身在RFID坐标毯中的位置，并提供坐标毯在世界坐标系中的位姿数据；RFID读卡器用于获取机器人在RFID坐标毯中的坐标，通过RFID坐标毯在世界坐标系中的位姿，换算出机器人在世界坐标系中的位姿；电子罗盘用于修正机器人的姿态角度。

所述RFID读卡器和电子罗盘分别安装于机器人的底盘上，机器人的底盘为圆盘，RFID读卡器和电子罗盘呈中心对称设于圆盘上。

所述RFID读卡器与圆盘圆心的距离为180mm。根据机器人底盘的实际形状和尺寸，RFID读卡器和电子罗盘的安装位置也可相应进行调整。

所述机器人的底盘上还设有编码器，编码器用于推算机器人的移动轨迹。

所述RFID坐标毯上设有粗定位环和精定位环，粗定位环和精定位环分别由多张RFID标签平铺而成；精定位环设于粗定位环内，精定位环内的空间还设有多张RFID标签。

所述RFID标签为矩形的无源标签，RFID标签的长度为85.5mm，RFID标签的宽度为54mm。根据实际需要，RFID标签也可选用其它形状的无源标签，其具体尺寸可根据实际需要进行选择。

所述RFID坐标毯上，粗定位环和精定位环均为方形，且分别由多张RFID标签平铺而成，相邻的两张RFID标签之间部分重叠。

所述相邻两张RFID标签之间重叠部分的宽度为2mm；粗定位环与精定位环之间的距离为293.6mm；RFID坐标毯为方形，RFID坐标毯的边长为1000mm。

所述RFID坐标毯上，粗定位环和精定位环均为方形；

粗定位环包括相接的内圈和外圈，内圈和外圈分别由多张RFID标签平铺而成；外圈和内圈中，位于同一圈内的相邻两张RFID标签之间设有间隔，位于不同圈内的相邻两张RFID标签之间设有重叠部分；

精定位环由多张RFID标签相接平铺而成。

所述精定位环内，多张RFID标签的分布情况为：在RFID坐标毯的中心设置一张RFID标签；以RFID坐标毯的中心为圆心，取半径为60mm的圆形，在圆形上均匀分布若干张RFID标签。

根据机器人移动的实际需要，RFID坐标毯也可选用圆形或其它形状的坐标毯，RFID坐标毯上粗定位环和精定位环的形状也可根据实际需要设为矩形、圆形、椭圆形等形状。

本基于RFID和电子罗盘的移动机器人定位装置使用时，其工作原理包括以下步骤：