[发明专利]一种基于复杂现场的机器人的定位系统及定位方法

权利要求书

1.一种基于复杂现场的机器人的定位系统，其特征在于，包括：

一建模模块，用于在一终端设备中根据所述复杂现场的原始平面图建立一3D地图，并传输至所述机器人的处理装置中；

一扫描模块，设置于所述机器人中，并连接所述建模模块，用于根据所述3D地图对所述复杂现场进行实时扫描，以输出一扫描结果；

一惯性测量模块，设置于所述机器人中，用以检测并输出所述机器人的姿态及惯性导航位置；

一定位模块，连接所述扫描模块及所述惯性测量模块，用于根据所述扫描结果、所述姿态及所述惯性导航位置进行所述机器人的自身定位，并产生一回传定位信息并发送至所述终端设备；

所述建模模块包括：

一建模单元，用于在所述终端设备根据所述复杂现场的所述原始平面图，以建立所述3D地图；

一传输单元，连接所述建模单元，用于将所述3D地图传输至所述机器人的所述处理装置中进行储存；

一终端设备，可设置于机器人中，通过电缆和/或无线连接于机器人中的处理装置，或者所述终端设备也可以设置于机器人之外，即通过远程服务器无线连接于机器人中的处理装置；

一处理装置；

所述定位模块包括：

环境构建单元，分别连接所述扫描模块及所述惯性测量模块，以根据所述扫描结果及所述姿态，修正所述扫描结果，以及根据修正后的所述扫描结果构建所述机器人周围的环境信息并输出；

环境定位单元，分别连接所述环境构建单元及所述处理装置，用以根据所述环境信息及所述3D地图，确定所述环境信息于所述3D地图上的位置并输出；

机器人定位单元，分别连接所述扫描模块、所述所述惯性测量模块、环境构建单元及所述环境定位单元，用于根据所述扫描结果、所述姿态、所述惯性导航位置、所述环境信息以及所述环境信息于所述3D地图上的位置，确定所述机器人于所述3D地图上的标识位置；

当机器人的周围环境信息的位置在所述3D地图上被确定后，则可根据所述扫描模块获得的扫描结果中机器人与周围物体之间的距离来对机器人进行精确定位，即获得机器人于所述3D地图上的标识位置，当所述终端设备获得机器人于所述3D地图上的标识位置后可将该标识位置作为惯性导航位置的中继点，从而减少由于长时间进行惯性导航而带来的惯性导航位置的偏差；

一回传单元，分别连接所述机器人定位单元及所述终端设备，用以将所述标识位置回传至所述终端设备；

所述惯性测量模块包括三个分别对应xyz三轴方向加速度的加速度计，和/或三个分别对应xyz三轴方向的陀螺仪，和/或三个分别对应xyz三轴方向的磁力计，通过这些仪器测量出机器人在三维空间中的角速度和加速度，进而检测出机器人的姿态及惯性导航位置；

所述惯性测量模块检测并输出机器人的姿态及惯性导航位置，再通过定位模块根据扫描结果及姿态进行机器人的自身定位；

通过所述惯性测量模块获取80％的惯性导航位置信息和3D高精度地图获取20％的定位信息，以获取最终的定位信息；

通过卡尔曼滤波的方式对所述惯性测量模块获取的惯性导航位置信息和3D高精度地图获取的定位信息进行滤波后获得最终的定位信息，实现机器人自主导航和控制，以产生回传定位信息并发送至终端设备。

2.一种基于复杂现场的机器人的定位方法，其特征在于，应用于如上述权利要求1的一种基于复杂现场的机器人的定位系统，所述定位方法包括：

步骤S1、提供一建模模块，在一终端设备中根据所述复杂现场的原始平面图建立一3D地图，并传输至所述机器人的处理装置中；

步骤S2、所述机器人提供一扫描模块，所述扫描模块根据所述3D地图对所述复杂现场进行实时扫描，以输出一扫描结果；

步骤S3、所述机器人提供一惯性测量模块，所述惯性测量模块检测并输出所述机器人的姿态及惯性导航位置；

步骤S4、所述机器人提供一定位模块，所述定位模块根据所述扫描结果、所述姿态及所述惯性导航位置进行所述机器人的自身定位，并产生一回传定位信息并发送至所述终端设备。