[发明专利]一种室内移动机器人导航定位方法

说明书

本发明的目的在于提供一种室内移动机器人导航定位方法，其基于两个编码器轴线不平行且互成任意角度分布的定位码盘及单轴光纤陀螺仪进行定位，定位码盘安装在室内移动机器人上，将定位数据时刻直接传输给控制系统，控制系统通过定位算法对编码器反馈回的数据进行处理，即可定位机器人坐标。本发明基于定位码盘和单轴光纤陀螺仪，即两个安装有全向轮的光电编码器垂直分布属于机械装置，与基于电子元器件的无线传感反应网络系统、GPS导航定位系统等相比，本发明测量装置简单，实施方便，且机械装置的稳定性高；通过5次左右的实验调试可以将机器人的定位精度控制在0.5％以内，具有较高的定位精度精度。

技术领域

本发明涉及的是一种导航方法，具体地说是机器人的导航方法。

背景技术

目前关于移动机器人导航定位方法的研究，均是基于惯性导航、视觉导航、卫星导航等方法进行导航定位，其导航定位系统均借助于导航定位电子封装模块。对于移动机器人，定位技术非常重要，如果移动机器人没有定位功能，机器人的任何自主运动都是盲目的。移动机器人在运动过程中的三个关键问题是：现在何处？到何处去？如何去？

中国专利(CN1945351A)公开的一种基于无线传感反应网络对机器人进行导航定位的新系统和方法。此方法的无线传感反应网络系统相对较复杂，且对系统的稳定性能要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于竞技机器人、餐厅服务机器人及工业移动机器人等领域的一种室内移动机器人导航定位方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种室内移动机器人导航定位方法，其特征是：

采用如下移动机器人机构：

包括总体框架、定位码盘、第一被动全向轮、第二被动全向轮、第一编码器、第二编码器，总体框架为正三角形，三角形的三个顶点分别安装一个驱动全向轮，总体框架里安装三个支撑方管，相邻支撑方管之间夹角为60度，L型的定位码盘安装在其中两个支撑方管上，第一被动全向轮和第二被动全向轮分别安装在L型定位码盘的两条边上，第一被动全向轮上安装第一编码器，第二被动全向轮上安装第二编码器，总体框架上安装有陀螺仪，在总体框架所在平面上，第二被动全向轮的直径与其旁边的驱动全向轮的轴线相重合，第一被动全向轮旋转方向所在平面与第二被动全向轮旋转方向所在平面以及总体框架所在平面相交的点为移动机器人的几何中心，

以初始时刻移动机器人的几何中心所在点为世界坐标系xoy的原点，此原点的位置始终固定不变，以移动机器人的几何中心为原点建立机器人坐标系XOY,此原点随移动机器人位置的改变而改变，第二被动全向轮旋转方向所在平面与总体框架所在平面的交线为坐标系XOY的X轴，第一被动全向轮旋转方向所在平面与总体框架所在平面的交线为坐标系XOY的Y轴，X轴与Y轴的交点即为移动机器人的几何中心，第一被动全向轮转动方向与第二被动全向轮转动方向的夹角为θ，第一被动全向轮转动方向与世界坐标系y方向的夹角为α，即定位码盘的安装误差角，α＝90°-θ；

机器人先沿X方向运动到机器人坐标系XOY下坐标(S,0)处，此时机器人在世界坐标系xoy的位置为A，位置A的坐标为(S,-S₁)，其中S₁＝Stanα；

此时机器人几何中心起始位置的距离为S₃，

则机器人起始位置连线与x方向的夹角θ₁，

可得：

2θ₁＝90-α

上式即为第一被动全向轮6的转动方向与机器人坐标系Y方向的夹角α与θ₁之间的定式关系，又α＝90°-θ，则