[发明专利]一种移动机器人定位装置、方法及系统

说明书

本发明涉及一种移动机器人定位装置、方法及系统。该装置包括：测站定位棱镜、后视定位棱镜、全站仪、前视定位棱镜、惯性测量单元和移动机器人，通过将测站定位棱镜设置在世界坐标系原点位置，测站定位棱镜确定全站仪坐标系和世界坐标系的坐标转换关系，后视定位棱镜和全站仪固定设置在同一水平面上，后视定位棱镜确定全站仪坐标系，全站仪扫描测量前视定位棱镜的位置，惯性测量单元和前视定位棱镜固定设置在移动机器人的中心。本发明定位精度高且鲁棒性高，可以帮助实验人员快速部署实现且可达到毫米级的定位精度。

技术领域

本发明涉及移动机器人定位技术领域，特别是涉及一种移动机器人定位装置、方法及系统。

背景技术

目前随着移动机器人技术的广泛应用，移动机器人定位技术得到了很大的发展。在移动机器人安全稳定的自主导航过程中，定位起到了关键作用，并且定位的精确性和稳定性直接影响移动机器人运动结果。

但是现有技术中，无论是基于激光、视觉或者是多传感器融合的定位方法，存在定位精度较低，定位结果容易受到外界环境的干扰，需要复杂算法实现等问题。

因此，如何提供一种定位精度高且鲁棒性高的移动机器人定位装置、方法及系统，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种定位精度高且鲁棒性高的移动机器人定位装置、方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种移动机器人定位装置包括：测站定位棱镜、后视定位棱镜、全站仪、前视定位棱镜、惯性测量单元和移动机器人，所述测站定位棱镜设置在世界坐标系原点位置，所述测站定位棱镜用于确定全站仪坐标系和世界坐标系的坐标转换关系，所述后视定位棱镜和所述所述全站仪固定设置在同一水平面上，所述后视定位棱镜用于确定全站仪坐标系，所述全站仪用于扫描测量所述前视定位棱镜的位置，所述惯性测量单元和所述前视定位棱镜固定设置在所述移动机器人的中心。

可选地，所述前视定位棱镜和所述惯性测量单元设置在同一水平面，但在不同垂直距离上。

可选地，所述全站仪依次进行扫描测量固定的后视定位棱镜和随移动机器人运动的前视定位棱镜。

一种移动机器人定位方法包括：

固定全站仪在世界坐标系的位置，配合测站定位棱镜，确定全站仪坐标系和世界坐标系的坐标转换关系；

固定后视棱镜在世界坐标系的位置，辅助全站仪建立全站仪坐标系；

采用全站仪测量，确定前视定位棱镜在全站仪坐标系下的位置；

根据所述坐标转换关系和所述前视定位棱镜在全站仪坐标系下的位置，确定前视定位棱镜在世界坐标系下的位置；

通过惯性测量单元，测量移动机器人的偏航角；

根据所述移动机器人的偏航角和所述前视定位棱镜在世界坐标系下的位置，确定移动机器人位姿信息。

可选地，所述采用全站仪测量，确定前视定位棱镜在全站仪坐标系下的位置，具体包括：

获取全站仪到前视定位棱镜的距离、全站仪测量得到的俯仰角和全站仪测量得到的水平角；

根据所述全站仪到前视定位棱镜的距离、所述全站仪测量得到的俯仰角和所述全站仪测量得到的水平角采用公式和确定前视定位棱镜在全站仪坐标系下的位置；

其中，l是全站仪到前视定位棱镜的距离，是全站仪测量得到的俯仰角，α是全站仪测量得到的水平角，x是前视定位棱镜在全站仪坐标系下的横坐标。y是前视定位棱镜在全站仪坐标系下的纵坐标。

可选地，所述通过惯性测量单元，测量移动机器人的偏航角，具体包括：