[发明专利]基于激光跟踪全站仪的地面机器人航向角实时获取方法

权利要求书

1.基于激光跟踪全站仪的地面机器人航向角实时获取方法，其特征在于，包括型号为DS101AC的全站仪，设置在全站仪的顶部、并随所述全站仪以相同角度速度旋转的激光发射器，设置在地面机器人顶部的电动转台，设置在电动转台的顶部、与电动转台以相同角速度旋转、且用于反射全站仪发射的激光的棱镜，固定在棱镜顶部、用于拍摄所述激光发射器发射的激光的图像的工业相机，与工业相机连接、用于获取工业相机拍摄的图像、并下发转台角速度w的控制器，以及连接在控制器与电动转台之间、用于接收控制器下发的转台角速度w并驱动所述电动转台的转台驱动器；所述全站仪跟踪棱镜旋转；所述电动转台的电机上安装有与转台驱动器连接的绝对位置编码器；

所述地面机器人航向角实时获取方法，包括以下步骤：

步骤S01，建立全站仪的笛卡尔坐标，将全站仪对准棱镜，跟踪所述棱镜旋转；测量全站仪发射的激光与X轴的夹角；

步骤S02，安装在全站仪上的激光发射器发射激光，所述激光的光束与全站仪和棱镜的连线平行，利用工业相机拍摄激光发射器发射的激光的图像，并将所述图像传输给控制器；

步骤S03，利用所述控制器分析图像中的激光发光点的偏移量，经PID计算获得转台角速度w并传输给转台驱动器，并对所述转台角速度w进行时间的积分，予以调整电动转台的角度β；所述机器人的航向角θ的表达式为：

θ＝360-β-(180-α)＝180+α-β

所述α为全站仪发射的激光与X轴的夹角；

步骤S04，重复步骤S02至步骤S03，以获得机器人的实时的航向角θ。

2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪全站仪的地面机器人航向角实时获取方法，其特征在于，所述步骤S03中，控制器分析图像中的激光发光点的偏移量，包括以下步骤：

步骤S31，预设工业相机拍摄激光发射器发射的激光的图像的相片像素宽度为x_d；所述相片的中心横坐标为x_d/2；

步骤S32，获取相片中光点的重心的横坐标x’，求得光点的重心的横坐标x’与中心横坐标的横向偏移△；所述横向偏移△的表达式为：

Δ＝x’-x_d/2

步骤S33，将所述横向偏移△进行PID调节，并获得转台角速度w。

3.根据权利要求2所述的基于激光跟踪全站仪的地面机器人航向角实时获取方法，其特征在于，所述步骤S33中，将所述横向偏移△进行PID调节，所述横向偏移△收敛于零。

4.根据权利要求3所述的基于激光跟踪全站仪的地面机器人航向角实时获取方法，其特征在于，还包括利用所述全站仪测量棱镜的三维坐标，以获得机器人的实时位置。