[发明专利]一种基于RFID的机器人位置姿态确定方法

说明书

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体是涉及一种基于RFID的机器人位置姿态确 定方法。

背景技术

机器人位置和姿态确定是机器人引导控制中重要的部分。现有机器人定位包括无 线电定位、超声波定位、激光定位、光学定位、惯性定位等。

无线电定位一般依靠待定位点到多个基站的无线电传输时间差来进行确定，这种 定位一般比较适合室内空旷环境，因为复杂的室内情况，例如墙壁、障碍物等会对无线电波 形成反射或衍射，从而极大减低定位精度，目前在理想情况下，该定位法在室内可以达到 10cm的定位精度，但如果有墙壁阻挡，则精度一般会降至1m。因此对于复杂的室内情况，该 定位方法精度差。

激光、超声波和光学定位法主要依靠特定参照物距离进行位置计算，因此如果在 比较多变的环境中，例如存在其他机器人的影响或障碍物发生变化的情况下，则其位置计 算将产生很大的偏差，因此主要应用在避碰等场合。

惯性定位一般依靠高精度的陀螺仪，其成本很高，并且惯性导航在长期运行下会 出现漂移，从而导致定位发生错误，因此一般用作辅助定位手段。

也有基于RFID导航的方法，主要是依据RSSI(无线信号强度)来进行计算，利用三 角定位法根据标签的信号强度来计算机器人位置。而无线信号强度本身容易受到外界干扰 并且定位精度很低，因此也难以用作机器人位置和姿态的准确计算。并且该方法只能用于 机器人位置的确定，对于机器人姿态，即朝向无法确定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于RFID的机器人位置姿态确 定方法，本发明解决其技术问题采用的技术方案为：

一种基于RFID的机器人位置姿态确定方法，包括以下步骤：

s1：在地面铺设RFID标签，所述RFID标签内容记录了该处的位置信息；

s2：在机器人的下方安装面向地面的天线阵列，所述天线阵列上分布有若干天线阵列 单元，所述天线阵列至少覆盖2个RFID标签；

s3：机器人利用扫描方式依次激活所述天线阵列单元，用于寻找地面RFID标签和读取 相关标签的坐标信息，并将内容进行记录；

s4：当机器人读取到RFID标签的地标信息时，就能够根据此时激活的天线阵列单元的 位置和RFID地标坐标信息计算出机器人的位置；

当机器人读取到两个不同的RFID标签时，就可以根据各自对应的坐标和激活的天线阵 列单元计算出机器人的位置和姿态。

本发明进一步的技术方案还包括：

在步骤s4中，若相邻天线阵列单元同时扫描到一个RFID标签，则采用以下方法计算机 器人的位置和姿态：

a1：选取不重复的两点读取到的RFID标签和对应的天线阵列单元位置，由两点确定一 条直线的规则，计算出机器人的中心位置(X1,Y1)和角度(θ1);

a2：如果还有其他天线阵列单元或RFID标签配对，则选取另外一组组合，计算出机器人 的中心位置(X2,Y2)和角度(θ2);

a3：重复上述过程，直至最后一组组合可能均被计算完成，得到机器人的中心位置(Xn, Yn)和角度(θn);

a4：最后，将所有位置和角度取平均值，得到机器人位置，

X=(X1+X2+......+Xn)/n

Y=(Y1+Y2+......+Yn)/n

θ=(θ1+θ2+......+θn)/n。

在步骤s1之前，还包括对天线阵列的尺寸和密度进行选取的步骤，所述天线阵列 的尺寸和密度可调，所述RFID标签的尺寸和密度也是可以调节的。

在RFID标签铺设密度一定的情况下，机器人的定位精度主要由天线阵列的尺寸和 密度决定。