[发明专利]一种面向室内移动机器人的高精度组合导航系统及方法

权利要求书

1.一种面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，包括传感器数据采集模块、微处理器和PC端，所述微处理器包括数据融合模块、控制模块、无线模块，其特征在于，还包括惯性导航控制算法模块、磁钉和先验地图，所述数据融合模块对所述传感器数据采集模块获得的信号进行数据融合，所述惯性导航控制算法模块依据数据融合得到的信息及所述磁钉的位置，结合所述先验地图经过计算确定航向信息。

2.如权利要求1所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，其特征在于，所述航向信息通过航向角算法获取，具体公式为：

da为机器人检测到磁钉A并调整航向后，所述磁钉A距离机器人中轴线的距离；db为检测到磁钉B时，磁钉B距离中轴线的距离；L为机器人从节点A到达节点B行驶的里程；（xa,ya）是磁钉A的全局坐标；（xb,yb）是磁钉B的全局坐标；angle为磁钉A、B直接的路径航向，

根据angle的正负判断机器人左偏或右偏。

3.如权利要求2所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，其特征在于，所述传感器数据采集模块包括惯性导航传感器、磁导航传感器和光电编码器。

4.如权利要求3所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，其特征在于，所述惯性导航传感器为9自由度惯性导航传感器。

5.如权利要求4所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，其特征在于，所述9自由度惯性导航传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速器和三轴电子罗盘。

6.如权利要求5所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，其特征在于，所述三轴陀螺仪为ITG3205。

7.如权利要求5所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，其特征在于，所述三轴加速器为ADXL345。

8.如权利要求5所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航系统，其特征在于，所述三轴电子罗盘为HMC5883L。

9.一种面向室内移动机器人的高精度组合导航的方法，包括以下步骤：

步骤一：通过终端获取传感器的值，

步骤二：进行数据融合计算出下一步的航向值，

步骤三：发送给上位机，

步骤四：传送给机器人导航系统进行决策，

其特征在于，

通过主控芯片采集惯性导航传感器、磁导航传感器和光电编码器的信号；对所述惯性导航传感器、磁导航传感器和光电编码器信息进行融合，获取控制量，依据所述磁导航传感器以及磁钉的位置，结合先验地图，通过计算获得航向角；实时输出控制量信号到驱动模块，将计算结果通过无线模块传送到PC端上位机模块；PC端上位机模块显示定位结果和地图。

10.如权利要求9所述的面向室内移动机器人的高精度组合导航的方法，其特征在于，所述控制量的获取步骤为：

所述惯性导航传感器返回位姿信息，所述光电编码器测量机器人当前的速度，通过所述惯性导航传感器和光电编码器的信息融合推算出所述机器人的相对位姿变化；

通过所述磁钉的位置对所述机器人航向信息进行修正；

惯性导航控制算法模块依据所述数据融合得到的信息及所述磁钉的位置，结合所述先验地图经过计算确定所述航向信息，数据融合模块采用卡尔曼滤波算法进行输入融合，传送给控制模块修正航向信息。