[发明专利]自主移动机器人的轨迹定位系统及方法

说明书

本发明实施例公开了一种自主移动机器人的轨迹定位系统及方法。所述系统包括：倾角传感器，用于测量所述自主移动机器人的航向角；全向轮编码器，用于测量所述自主移动机器人的位移量，并且所述全向轮的设置方向与所述自主移动机器人的行进方向之间呈预设夹角；处理器，用于通过将所述位置与目标位置进行比较，得到对应的位置增量，以及根据所述位置增量驱动电动机进行经过补偿的位置移动；电动机，用于在所述处理器的驱动下进行经过补偿的位置移动。本发明实施例提供的自主移动机器人的轨迹定位系统及方法显著提高了自主移动机器人的运动精度。

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种自主移动机器人的轨迹定位系统及方法。

背景技术

在工业制造中，机器人已经取得了许多重大的成果，譬如机械臂在汽车、电子工业和医疗行业中有着成功的应用。但这些商用机器人存在着一个根本的缺点：缺少机动性。固定的机械臂其运动范围是有限的，相反自主移动机器人能够灵活地穿梭于整个作业区域。

对于自主移动机器人而言，精确地定位和轨迹控制是提高其作业性能的关键。自主移动机器人在受到外界扰动、摩擦和路面不平整等因素的影响下，会偏离原规划的路径，为此需要实时对自主移动机器人进行定位和纠偏。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种自主移动机器人的轨迹定位系统及方法，以提高自主移动机器人的运动精度。

一方面，本发明实施例提供了一种自主移动机器人的轨迹定位系统，所述系统包括：

倾角传感器，设置在所述自主移动机器人的前端面上，用于测量所述自主移动机器人的航向角；

全向轮编码器，一个增量编码器与设置在底面上的全向轮关联，组成一个全向轮编码器，用于测量所述自主移动机器人的位移量，并且所述全向轮的设置方向与所述自主移动机器人的行进方向之间呈预设夹角；

处理器，与所述倾角传感器及所述全向轮编码器电连接，用于根据所述倾角传感器测量得到的航向角，以及所述全向轮编码器测量得到的位移量，确定所述自主移动机器人当前的位置，并通过将所述位置与目标位置进行比较，根据运动控制模型得到对应的位置增量，以及根据所述位置增量驱动电动机进行经过补偿的位置移动；

电动机，用于在所述处理器的驱动下进行经过补偿的位置移动。

另一方面，本发明实施例还提供了一种自主移动机器人的轨迹定位方法，所述方法包括：

根据两个分别与所述自主移动机器人的行进方向呈预定夹角θ₁，θ₂布置的全向轮编码的读数ΔU₁，ΔU₂，确定所述自主移动机器人的位置x，y，同时根据倾角传感器的读数确定所述自主移动机器人的航向角θ；

将所述自主移动机器人的当前位置(x,y,θ)与理想位置(x_γ,y_γ,θ_γ)进行比较，得到所述自主移动机器人的轨迹偏差(Δx,Δy,Δθ)；

基于李雅普诺夫稳定判据，建立使轨迹误差收敛的运动控制模型，对所述轨迹偏差(Δx,Δy,Δθ)进行补偿。

本发明实施例提供的自主移动机器人的轨迹定位系统及方法，通过与机器人的行进方向呈一定角度的设置全向轮，针对该全向轮设置用于测距的全向轮编码器，以及设置用于测量航向角的倾角传感器，在利用与上述全向轮编码器及倾角传感器分别电连接的处理器，使得处理器能够根据上述全向轮编码器输出的读数及所述倾角传感器，利用预定的运动控制模型输出的倾角估计位移补偿量，明显了提高了自主移动机器人的运动精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：