[发明专利]一种基于位置的移动机器人RFID伺服方法

说明书

本发明属于移动机器人伺服相关技术领域，其公开了一种基于位置的移动机器人RFID伺服方法，该方法包括以下步骤：(1)在目标物体存在的位置空间内随机生成预定数量的粒子；(2)设置在移动机器人上的RFID读写器不断地收集目标物体上的RFID标签的相位信息，进而得到相位差值的实际测量值；(3)利用对传感器信息进行处理以得到安装于移动机器人上的RFID天线的位置信息，进而得到相位差值的理论估计值；(4)通过粒子滤波算法计算得到RFID标签在当前移动机器人坐标系下的位置估计值；(5)评估位置估计值的稳定性，并根据评估结果进行相应处理，直至移动机器人与目标物体达到期望位置关系。本发明易于实施，适用性较好。

技术领域

本发明属于移动机器人伺服相关技术领域，更具体地，涉及一种基于位置的移动机器人RFID伺服方法。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification)亦称射频识别，是物联网的关键技术之一，相对于条形码与二维码等具有非视距、远距离、防伪性好、信息量大等优点，主要用于超市、仓库等领域物品的识别与管理。将RFID与移动机器人相结合以形成移动机器人RFID伺服系统，该系统可以将移动机器人的工作空间大的优势与RFID的唯一ID识别特点相结合，实现移动机器人在大范围的工作空间的伺服导航控制，有助于提高物品的管理效率。

目前利用RFID实现移动机器人伺服的方法大多需要在空间内布置较为密集的参考标签阵列，并且离线标定好每个参考标签的空间位置信息，该方法系统复杂，成本较高，实际实施困难。相应地，本领域存在着发展一种易于实施的基于位置的移动机器人RFID伺服方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于位置的移动机器人RFID伺服方法，其基于现有移动机器人伺服的实现特点，研究及设计了一种易于实施的基于位置的移动机器人RFID伺服方法。所述方法利用安装有RFID读写器及RFID天线的移动机器人来计算装有RFID标签的目标物体相对于移动机器人的位置信息，并利用得到的位置信息与期望位置的偏差来对移动机器人进行反馈控制，直到两者满足期望的位置关系，该方法简单，实时性好，鲁棒性强，实施方便。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于位置的移动机器人RFID伺服方法，该方法包括以下步骤：

(1)在目标物体存在的位置空间内随机生成预定数量的粒子，每个粒子代表了目标标签的备选位置点；

(2)随着移动机器人的移动，设置在所述移动机器人上的RFID读写器不断地收集所述目标物体上的RFID标签的相位信息，同时利用解缠算法对所述相位信息进行处理以得到解缠相位，并将当前时刻的解缠相位与前一时刻的解缠相位相减以得到相位差值的实际测量值；其中，RFID标签即为目标标签；

(3)基于所述移动机器人上安装的惯性传感器检测到的传感器信息，利用航迹推测法与旋转平移变换对所述传感器信息进行处理以得到安装于所述移动机器人上的RFID天线的位置信息，并根据所述RFID天线的位置信息与所述粒子的位置信息计算当前时刻的相位理论估计值，进而将当前时刻的相位理论估计值与前一时刻的相位理论估计值相减，以得到相位差值的理论估计值；

(4)基于相位差值的实际测量值与相位差值的理论估计值，通过粒子滤波算法计算得到RFID标签在当前移动机器人坐标系下的位置估计值；

(5)评估所述位置估计值的稳定性，如果所述位置估计值处于不稳定状态，则跳过伺服控制环节，直接转至步骤(2)；否则，将所述位置估计值与期望值进行比较，若所述移动机器人与所述目标物体达到期望的位置关系，则结束；否则，转至步骤(2)，直至所述移动机器人与所述目标物体达到期望的位置关系。

进一步地，所述RFID天线的数量大于等于2。

进一步地，粒子滤波算法的后验观测模型的数学表达式为：