[发明专利]一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪及其测评方法

说明书

本发明涉及一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪，包括定位传感器、摄影测量系统、计算机、移动机器人以及设置于移动机器人上的测量标靶；所述定位传感器和摄影测量系统均与计算机连接；所述定位传感器设置于测试环境上方或侧面。方法包括：对测量标靶进行标定；根据相邻的两个定位传感器探测的重叠区域内测量标靶得到各定位传感器之间的矢量位置关系；计算机根据各定位传感器之间的矢量位置关系实时得到移动机器人的位置和航向。本发明中多台定位传感器可进行重新组合适应不同面积大小的测试环境，适用于体积大、中、小型号的室内移动机器人导航性能测试。

技术领域

本发明涉及移动机器人导航性能指标测评装置及其测评方法，特别涉及一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪及其测评方法，属于测试与控制领域。

背景技术

机器人产业已成为世界各国高度关注的战略性新兴产业，多个国家已提出机器人发展国家战略，推动本国机器人和自主系统技术的研发与创新。如何检测和评价机器人的质量,对提到机器人性能、和应用具有重要意义。我国正在积极筹建国家机器人质量监督检验中心。自主导航技术是实现机器人在未知环境中自主运动能力的一项最为关键的技术，自主导航技术能力的检测和评价是推进自主系统技术发展的核心内容。

目前，世界范围内系统性的自主移动平台性能测试与评价研究工作，仅体现在美国国家标准研究院应急响应机器人测试、以及无人车大赛车辆性能评测2个方面。美国国家标准研究院2005年开展了一项应急响应机器人标准测试方法的研究项目，其目标是开发机器人性能测试标准。涉及导航性能测试项目主要随机迷宫、复杂地形的迷宫走廊地图构建、稀疏特征迷宫地图构建等任务。评价机器人导航性能的核心是跟踪路径、识别标志并进行不同响应，目标遍历程度和完成任务时间是性能评价的主要指标。世界范围内举办的历届无人车挑战赛直接将安全、快速地到达目的地作为考核指标，通过比赛规则裁判组进行评分来评价安全性、平稳性、智能性，以及速度指标。

文献资料调研结果表明：如何定量的、客观的评价导航技术的性能尚未有统一的标准，且缺少相关的专用测量设备。

发明内容

为解决室内大范围测试环境下，移动机器人导航性能指标体系和性能指标测评问题，本发明提供了一种具有可重构能力的移动机器人导航性能评测仪。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪，包括定位传感器、摄影测量系统、计算机、移动机器人以及设置于移动机器人上的测量标靶；所述定位传感器和摄影测量系统均与计算机连接；所述定位传感器设置于测试区域的上面或侧面。

所述定位传感器为多个；多个定位传感器为纵向和/或横向排列。

所述定位传感器的探测区域与相邻的定位传感器的探测区域有重叠。

所述测量标靶为两个，通过测量桁架固定于移动机器人上。

所述测量桁架包括支架和伸缩杆；伸缩杆通过支架水平固定于移动机器人上；伸缩杆两端分别固定有测量标靶。

所述测量标靶包括半球体以及均匀设置于其表面的多个反射靶。

一种可重构室内移动机器人导航性能测评方法，包括以下步骤：

1)通过定位传感器和摄影测量系统对测量标靶进行标定，得到测量标靶的中心位置以及两个测量标靶的中心距；

2)根据相邻两个定位传感器探测重叠区域内的标定靶得到任意相邻两个定位传感器之间的矢量位置关系；

3)移动机器人在多个定位传感器探测区域内移动；当移动机器人进入某个定位传感器的探测区域时，该定位传感器探测移动机器人上的测量标靶表面反射靶的位置并反馈至计算机，计算机根据若干反射靶位置得到测量标靶的中心位置以及两个测量标靶的中心距；然后根据各定位传感器之间的矢量位置关系实时得到移动机器人的位置和航向；