[实用新型]机器人自主定位系统

摘要

机器人自主定位系统，属于机器人智能控制装置，解决机器人在地下环境作业的高精度自主定位问题。本实用新型包括安装平台、设置于安装平台上的传感器子系统、数据处理子系统以及电压转换模块；安装平台上部为承载传感器子系统的转台，安装平台下部的固定基座为密封腔式结构，内部安装数据处理子系统和电机驱动模块；传感器子系统包括惯性传感器模块和三维数字罗盘，数据处理子系统包括中央控制器及装载于其内部的数据预处理模块、数据融合模块和航迹推算模块；本实用新型可用于在煤矿、隧道、溶洞等地下环境工作的智能机器人，如机器人，盾构机，地铁机车等的自主定位，为智能机器人在地下环境完成勘测、探险和搜索等任务提供有效的位姿信息。

主权项

1.一种机器人自主定位系统，包括安装平台、设置于安装平台上的传感器子系统、数据处理子系统以及电压转换模块，安装平台同时为传感器子系统标定提供所需的采样点；传感器子系统实时感测机器人运动状态信息，经数据处理子系统进行去噪、滤波、融合和计算，得出机器人的位姿和速度信息；电压转换模块将车载直流电源转换为所需的工作电压；其特征在于：所述安装平台上部为承载传感器子系统的转台，转台运动范围为±360°，由电机驱动模块驱动，运动误差控制在±0.1°以内；安装平台下部的固定基座为密封腔式结构，内部安装数据处理子系统和电机驱动模块；所述安装平台具有锁紧装置，锁紧装置的一端与转台底部固定连接，锁紧装置另一端通过可分离螺杆与安装平台下部的固定基座锁紧；在安装平台上转台需要运动时，螺杆与安装平台下部固定基座分离，转台旋转，传感器子系统标定结束后，螺杆与安装平台下部固定基座锁紧；所述传感器子系统包括惯性传感器模块和三维数字罗盘，惯性传感器模块由三维加速度计及固联在其三个敏感轴上相互正交的光纤陀螺仪组成，测量惯性传感器模块参考坐标系相对于地球惯性坐标系运动角速度和加速度；三维数字罗盘测量三维数字罗盘参考坐标系相对地理坐标系的三维姿态；所述数据处理子系统包括中央控制器及装载于其内部的数据预处理模块、数据融合模块和航迹推算模块；中央控制器具有多路RS-232串口和以太网网络接口，利用这些接口分别与传感器子系统和外部设备进行通信；数据预处理模块分别对光纤陀螺仪、三维加速度计和三维数字罗盘的数据预处理，降低数据噪声、隔离振动与冲击；数据融合模块融合光纤陀螺仪和三维数字罗盘经过预处理的数据，获取安装平台的三维姿态信息；航迹推算模块根据安装平台所在地的经纬度和引力场向量、初始速度向量或各个时刻的速度和位姿向量，计算并更新安装平台实时位姿和速度信息。