[发明专利]一种带式输送机巡检机器人系统高精度定位方法

说明书

本发明公开了一种带式输送机巡检机器人系统高精度定位方法，包括：通过编码器累加计算机器人沿轨道运动的距离，用NFC读到的轨道位置信息对该距离进行融合修正，获得融合修正位置公式；再对编码器累加系数k进行修正，并进行有效性判断；然后，对修正k值进行卡尔曼滤波，减小k值的随机误差；最后，依据本文提出的轨道与定位模块相对位置模型计算最优估计修正k值和机器人位置。本发明利用编码器和NFC双传感器，通过在算法层面的对两传感器数据融合修正，实现了带式输送机巡检机器人系统高精度定位，为巡检机器人高精度位置控制提供了位置反馈条件，有利于故障定位、自动充电等需要高精度定位功能的实现。

技术领域

本发明涉及煤矿安全生产巡检技术领域以及机器人融合定位技术领域，具体而言涉及一种带式输送机巡检机器人系统高精度定位方法。

背景技术

机器人一般选用里程计进行轨迹位置解算，实现机器人轨迹位置反馈。而牵引式轨道机器人将机器人本体与驱动机构进行了分离，之间通过绳索牵引的方式实现间接驱动，这种驱动方式的机器人位置信息采集方案有间接测量和直接测量两种。

间接测量是通过采集驱动电机旋转的圈数，间接计算机器人位置，该种方案的优点是简单易部署，但缺点是牵引绳索与电机的驱动轮之间存在打滑现象，更重要的是牵引绳索存在弹性，应用于煤矿中带式输送机巡检机器人牵引绳索往往很长，其轴向弹性形变不可忽略，因此，间接测量误差很大。

直接测量是通过在机器人本体上安装的编码器与轨道相对运动，实现直接测量，需要机器人本体与运动单元间进行无线通信，传递传感器测量数据，部署难度大。但这种编码器测量数据的方式与牵引绳索的打滑和弹性形变无关，可以比较准确测量出机器人位置信息，适用于较高精度定位的闭环控制。

带式输送机巡检机器人主要部署在煤矿上，用于带式输送机的安全生产巡检。煤矿环境恶劣，空气中携带的煤粉比较多，容易落在轨道上，从而导致与编码器连接的摩擦轮打滑，以及摩擦轮外圈包胶长时间运行磨损会导致编码器的定位不准确。因此，现有的轨道机器人的位置测量存在不准确、不稳定等问题，使得轨道式器机人的高精度定位控制比较困难。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种带式输送机巡检机器人系统高精度定位方法，为轨道机器人故障定位、自动充电等需要高精度定位功能的实现，提供了高精度位置反馈条件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提出了一种带式输送机巡检机器人系统高精度定位方法，所述定位方法包括以下步骤：

S1，对编码器增量进行累加计算，得到机器人沿轨道运动距离；

S2，结合步骤S1获得机器人沿轨道运动距离，采用NFC读到的IC卡位置信息对机器人连续位置进行融合修正，得到机器人连续位置的融合修正公式为：

IC为NFC读到的IC卡位置信息；c表示NFC读到对应IC卡时，编码器开始计数的采样点对应的位置；编码器累加系数k是机器人运行实际距离与对应编码器累加距离之比，与摩擦轮直径成正比；i为机器人从轨道位置a到轨道位置b对应的编码器的第i个采样周期，取值由编码器采样频率决定；Δl_i表示编码器在第i个采样周期中得到增量；

S3，利用NFC读到的IC卡间数据，和编码器累加得到的对应的IC卡间数据，对步骤S2中编码器累加系数k的取值进行分段、分方向的预测修正，获得表示机器人从IC_j卡正向运动到IC_j+1卡测得的k值k_j+和表示机器人从IC_j卡反向运动到IC_j-1卡测得的k值k_j-，j表示IC卡在轨道上安装的序列号，IC_j是NFC读到第j个IC卡的编码器的采样点位置；判断修正后的编码器累加系数k的取值有效性；