[发明专利]基于GPS定位的移动机器人导航控制方法

说明书

本发明公开了一种基于GPS定位的移动机器人导航控制方法，获取机器人当前定位、机器人车头方向角和目标点定位；根据机器人当前定位和目标点定位，计算两者连线与水平轴的夹角，结合机器人车头方向角，计算电机运行参数；根据电机运行参数，驱动电机在设定时间内正反转；更新电机运行参数驱动电机运作，直至机器人到达目标点阈值范围内。本发明简化了实验过程，只需要完成点到点的导航控制，事先不需要规划路径，提高了机器人导航的时效性。

技术领域

本发明涉及移动机器人控制技术，具体涉及一种基于GPS定位的移动机器人导航控制方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到各个领域。在机器人控制领域中，移动机器人的导航控制是至关重要的一部分。企业产品设计和高校机器人控制实验都是以移动机器人的导航控制为基础，例如大型变电站的智能巡检机器人，智能汽车自动驾驶技术等等。现有的导航控制方法技术门槛高，实现比较困难，需要耗费大量的人力物力，而高校实验教学对导航精度要求不高，采用现有的导航控制技术会浪费资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GPS定位的移动机器人导航控制方法，容易实现，适用于高校实验教学使用。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于GPS定位的移动机器人导航控制方法，包括如下步骤：

步骤1、获取机器人当前定位、机器人车头方向角和目标点定位；

步骤2、根据机器人当前定位和目标点定位，计算两者连线与水平轴的夹角，结合机器人车头方向角，计算电机运行参数；

步骤3、根据电机运行参数，驱动电机在设定时间内正反转；

步骤4、重复步骤2、3，直至机器人到达目标点阈值范围内。

作为一种具体实施方式，步骤1中的定位信息包括经度、纬度信息。

作为一种具体实施方式，步骤2中，计算电机运行参数的具体方法为：

步骤2.1、将两轮差动移动机器人系统抽象成车轮、机器人体组成的系统，建立一阶连续机器人动力学模型，如下：

其中，x,y分别为移动机器人的经度坐标和纬度坐标，u₁为移动机器人位移的微分量，u₂为机器人角度的微分量，θ为机器人车头方向角(即以正东方向为X轴正方向，机器人车头与X轴正方向夹角，陀螺仪直接测得的角度是机器人车头与正北方向的夹角，将这个测得的角度加上即为方向角)；

步骤2.2、根据机器人当前定位和目标点定位连线，计算连线与水平轴的夹角，确定目标位置的状态空间与当前位置之间的关系；

连线与水平轴的夹角θ^*为：

θ^*＝atan2(y^*-y，x^*-x)

其中，(x,y)为机器人当前定位坐标，(x^*,y^*)为目标点定位坐标；

目标位置的状态空间与当前位置之间的关系为：

(k为不为0的任意系数)

其中，q^l为目标位置的状态空间，表示为包含目标点的坐标即经度x₁和纬度y₁的列向量；

设Δ₁＝x₁-x，Δ₂＝y₁-y，整理上述公式得到：