[发明专利]一种基于多传感器的定位设备及定位方法、系统和机械臂

说明书

本发明实施例提供了一种基于多传感器的定位设备及其定位方法、系统和机械臂，该定位设备应用于机械臂，包括多个传感器和处理器。多个传感器用于检测机械臂的三轴加速度值、三轴角速度值、三轴磁场强度值和超声数据，并输出到处理器；处理器用于根据三轴加速度值计算第一位移，根据三轴角速度值计算第一旋转角度，根据三轴磁场强度值和三轴加速度值计算第二旋转角度，根据超声数据计算第二位移，并将第一位移、第一旋转角度、第二位移和第二旋转角度通过卡尔曼滤波算法进行融合计算，得到机械臂的位置数据和方向数据。利用位置数据和方向数据就可确定机械臂在执行任务时的任务轨迹，并利用任务轨迹对机械臂进行训练，省去了重新编程的麻烦。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别是涉及一种基于多传感器的定位设备及定位方法、系统和机械臂。

背景技术

在机器人、人体姿态测量、航空航天、娱乐以及消费电子领域，定位设备有着非常广泛的应用。例如，机器人在移动是需要定位导航系统；航空航天领域，需要有定位导航系统为飞机或火箭提供精确的经纬度和高度信息；在娱乐和消费电子领域，需要定位设备增强游戏的可玩性以及为移动终端提供定位服务。

特别的，在工业用机械臂的使用过程中，需要通过编写程序对机械臂的运动进行描述，当需要更换机械臂时都需要重新编程，这个过程极为繁琐。而如果能在机械臂的执行任务时对其进行定位，根据定位信息取得其任务轨迹，就能够利用任务轨迹对机械臂的控制系统进行训练，“教会”其如何动作，就能够省去每次更换机械臂时重新编程的麻烦。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于多传感器的定位设备及定位方法、系统和机械臂，以解决目前机械臂因无法定位而导致每次更换机械臂都需重新编程的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于多传感器的定位设备，应用于机械臂，所述定位设备包括多个传感器和处理器，所述处理器分别与每个所述传感器相连接，其中：

所述多个传感器用于检测所述机械臂的三轴加速度值、三轴角速度值、三轴磁场强度值和超声数据，并输出到所述处理器；

所述处理器用于根据所述三轴加速度值计算第一位移，根据所述三轴角速度值计算第一旋转角度，根据所述三轴磁场强度值和所述三轴加速度值计算第二旋转角度，根据所述超声数据计算第二位移，并将所述第一位移、第一旋转角度、第二位移和第二旋转角度通过卡尔曼滤波算法进行融合计算，得到所述机械臂的位置数据和方向数据。

可选的，所述多个传感器包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴地磁传感器和单发三收超声波传感器，其中：

所述三轴加速度传感器用于检测所述三轴加速度值；

所述三轴陀螺仪用于检测所述三轴角速度值；

所述三轴地磁传感器用于检测所述三轴磁场强度值；

所述单发三收超声波传感器用于检测所述超声数据。

可选的，所述处理器还用于将所述位置数据和所述方向数据输出到上位计算机，以使所述上位计算机根据所述位置数据和所述方向数据精确定位所述机械臂的工作轨迹。

另外，还提供了一种定位方法，应用于如上所述的定位设备，其特征在于，所述定位方法包括步骤：

获取多个传感器检测的三轴加速度值、三轴角速度值、三轴磁场强度值和超声数据；

将所述三轴加速度值对时间做二重积分计算，得到第一位移；

将所述三轴角速度值对时间做积分计算，得到第一旋转角度；

将所述三轴磁场强度值和所述三轴加速度值做坐标变换计算，得到第二旋转角度；

根据所述超声数据的数据变化进行计算，得到第二位移；