[发明专利]基于里程计和超声传感器的移动机器人混合定位系统和方法

说明书

本发明提出一种基于里程计和超声传感器的移动机器人混合定位系统和方法，系统包括测量模块、定位模块以及误差更新模块；其中所述测量模块由超声传感器、里程计传感器以及对应的A/D转换模块组成，所述定位模块由超声定位模块、里程计定位模块以及混合定位模块组成。本发明在非拐角区域使用超声传感器进行定位，在拐角区域使用里程计技术进行定位，每隔一段时间使用超声传感器测距的准确结果，对当前里程计测量结果进行误差校正，以保证里程计测量结果时刻处于一个可控的误差范围，从而实现准确的混合定位。

技术领域

本发明涉及室内定位方法，具体涉及一种基于里程计和超声传感器的移动机器人混合定位方法。

背景技术

随着各项性能的提高，服务机器人可以在人们日常生活中完成越来越多的任务，比如打扫卫生、移动物体等等。为了使任务完成得更加流畅，机器人必须对周围的环境进行更详细和准确的感知和认识。

定位技术是机器人定位与建图的基础，即如何根据现在观测到的和前面已知的信息，判断机器人在当前环境中的位置。

定位是包括扫地机器人在内的移动机器人自主导航中最基本的环节，也是完成任务必须解决的问题。常用的室内定位技术有基于超声传感器的定位技术，该技术使用机器人自身携带的超声传感器，根据已经建模好的周围环境特征，如内外角点，测量从机器人到环境特征之间的距离，根据反馈的距离计算出机器人当前所在位置。该方法定位准确、快捷，但是当机器人处于拐角的位置时，基于超声传感器的定位技术会出现无法判别的现象。

参见图1，图1为机器人处于拐角处时，仅有一个内角点P₁和一个外角点P₂可供测距，超声传感器测得从机器人位置到两个角点的距离分别为d₁和d₂，由于内角点P₁和一个外角点P₂的全局位置已知，可以两个角点为圆心，以距离为半径画圆，得到两个交点位置O₁和O₂，即是机器人位置的候选点。然而，由于拐角位置仅有一个内角点P₁和一个外角点P₂可供测距，无法利用其它角点辅助计算出机器人的精确位置。

另一种常见的室内定位技术是基于里程计的机器人室内定位技术，即通过 获得机器人左右驱动轮被测量的信息，并将其按一定规律转化成轮子的里程和速度信息，根据上一时刻机器人的位置计算出机器人的当前位置。该方法无需事先得到室内环境的建模，但是由于移动存在摩擦，里程计与实际移动距离存在细小误差，随着时间推移累积计算误差越来越大，最后无法实现准确定位。

发明内容

本发明目的在于解决现有基于超声传感器的机器人室内定位技术在拐角时，无法准确得到机器人位置的问题，提供一种基于里程计和超声传感器的移动机器人混合定位系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于里程计和超声传感器的移动机器人混合定位系统，包括测量模块10、定位模块20以及误差更新模块30；其中所述测量模块10由超声传感器101、里程计传感器102以及对应的A/D转换模块103组成，所述定位模块20由超声定位模块201、里程计定位模块以及混合定位模块组成；所述测量模块10用于使用超声传感器和里程计传感器获取相关模拟信号，经过A/D转换模块转为数字信号，传输至定位模块20；所述定位模块20用于根据传感器信号，使用超声定位模块和里程计定位模块分别计算当前机器人位置，并将计算结果输入混合定位模块进行判别到最终机器人位置；所述误差更新模块30用于动态地使用超声定位模块的结果调整里程计定位模块中的误差参数。

一种基于里程计和超声传感器的移动机器人混合定位方法，具体包括如下步骤：

S1，使用超声传感器测距结果计算当前机器人定位；

S2，使用里程计传感器测量结果计算当前机器人定位；