本發(fā)明涉及一種機器人調整路徑偏移的定位導航方法，尤其是一種靶式控制且定點校正的機器人調整路徑偏移的定位導航方法。

背景技術：

目前在無軌室內定位導航的方案有視頻圖像識別、激光雷達、定點設置有源或無源標識等定位法。其定點設置有源和無源標識等定位法布置要求高，實施成本高。視頻圖像識別、激光雷達設備方案技術難度大、成本高。

技術實現要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種機器人調整路徑偏移的定位導航方法，所述機器人調整路徑偏移的定位導航方法能夠在機器人需要行走的路徑上轉彎處和按照行走系統(tǒng)的偏差量以及實際容許的最大偏差量決定設置校正點，從而能夠確定機器人在室內行走過程中實際路徑與預定路徑的偏移，進而糾正機器人行走到正確的路徑上。

本發(fā)明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種機器人調整路徑偏移的定位導航方法，包括如下步驟：

步驟1：在機器人需要行走的路徑的轉彎處和直行路徑上設置方向定位條以及與方向定位條之間夾角為α的平移定位條；

步驟2：機器人沿實際行走方向以設定的速度v勻速行走，左側傳感器經過方向定位條的時間記錄為t2，右側傳感器經過方向定位條的時間記錄為t1，以及左側傳感器經過平移定位條的時間記錄為t2+T；

步驟3：已知左側傳感器到右側傳感器的安裝尺寸為d，實際行走方向與方向定位條的法線之間的夾角記為β，則計算得出β＝tg-1(v*(t1-t2)/d)；

步驟4：平移定位條與方向定位條的交點到左側傳感器實際經過平移定位條的t2+T時刻在方向定位條上的投影點之間的長度記為L，則計算得出L＝((v*T)*cosβ)/(tgα)；

步驟5：設計軌跡上的左側傳感器于t2+T時刻所處的定位點在方向定位條上的投影和交點之間的距離記為L1，則計算得出L1＝⑽的長度-v*T*cosγ，其中⑽的長度和γ均已知，⑽的長度為設計軌跡上的左側傳感器于t2時刻所處的位置在方向定位條上的投影和交點之間的距離，γ為設計軌跡與方向定位條之間形成的大于0°小于90°的夾角；

步驟6：比較L和L1，即得到經過t2+T時間后，機器人按照實際行走方向與按照設計軌跡行走兩種情況下在方向定位條方向上需要調整的投影平移位置差L’，即，L’＝L-L1＝((v*T)*cosβ)/(tgα)-(⑽的長度-v*T*cosγ)；比較90°+β與γ，即得到經過t2+T時間后，機器人按照實際行走方向與按照設計軌跡行走兩種情況下需要調整的偏轉角θ，即，θ＝90°+β-γ＝90°+tg-1(v*(t1-t2)/d)-γ。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述方向定位條和平移定位條為用戶設定的校正點，校正點的密度由行走系統(tǒng)的偏差量以及實際容許的最大偏差量決定。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述方向定位條和平移定位條的材質以及地面布設距離應與左側傳感器和右側傳感器的性能相匹配。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述左側傳感器和右側傳感器分別由一個或一個以上的傳感器構成。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明機器人調整路徑偏移的定位導航方法，系根據幾何關系以及勻速行走條件計算出實際路徑相對于預定路徑的偏移角度和偏移量，從而可以將機器人調整到正確的行走路徑上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明機器人調整路徑偏移的定位導航方法的幾何關系示意圖。

對照以上附圖，作如下補充說明：

1---傳感器⑹在⑶和⑷上的運動軌跡

2---傳感器⑺在⑶和⑷上的運動軌跡

3---平移定位條 4---方向定位條

6---左側傳感器 7---右側傳感器

8---實際行走方向 9---設計軌跡

11---機器人 15---定位點

34---交點

具體實施方式

本發(fā)明涉及一種機器人調整路徑偏移的定位導航方法，其包括如下步驟：

步驟1：在機器人11需要行走的路徑的轉彎處和直行路徑上設置方向定位條4以及與方向定位條4之間夾角為α的平移定位條3；

步驟2：機器人11沿實際行走方向8以設定的速度v勻速行走，左側傳感器6經過方向定位條4的時間記錄為t2，右側傳感器7經過方向定位條4的時間記錄為t1，以及左側傳感器6經過平移定位條3的時間記錄為t2+T；

步驟3：已知左側傳感器6到右側傳感器7的安裝尺寸為d，實際行走方向8與方向定位條4的法線之間的夾角記為β，則計算得出β＝tg^-1(v*(t1-t2)/d)；

步驟4：平移定位條3與方向定位條4的交點34到左側傳感器6實際經過平移定位條3的t2+T時刻在方向定位條4上的投影點之間的長度記為L，則計算得出L＝((v*T)*cosβ)/(tgα)；

步驟5：設計軌跡9上的左側傳感器6于t2+T時刻所處的定位點15在方向定位條4上的投影和交點34之間的距離記為L1，則計算得出L1＝⑽的長度-v*T*cosγ，其中⑽的長度和γ均已知，⑽的長度為設計軌跡9上的左側傳感器6于t2時刻所處的位置在方向定位條4上的投影和交點34之間的距離，γ為設計軌跡9與方向定位條4之間形成的大于0°小于90°的夾角；

步驟6：比較L和L1，即得到經過t2+T時間后，機器人11按照實際行走方向8與按照設計軌跡9行走兩種情況下在方向定位條4方向上需要調整的投影平移位置差L’，即，L’＝L-L1＝((v*T)*cosβ)/(tgα)-(⑽的長度-v*T*cosγ)；比較90°+β與γ，即得到經過t2+T時間后，機器人11按照實際行走方向8與按照設計軌跡9行走兩種情況下需要調整的偏轉角θ，即，θ＝90°+β-γ＝90°+tg^-1((v*(t1-t2)/d)-γ。

因為方向定位條4和平移定位條3為用戶設定的校正點，從而平移定位條3和方向定位條4之間的夾角α為已知。

實際行走方向8與設計軌跡9偏離。

機器人11為設定好的勻速行駛，速度v已知。

時間t2、t1、T都是根據傳感器6、7經過方向定位條4、平移定位條3的時刻記錄下來的，故，時間t2、t1、T已知。

在由左側傳感器6從t2到t2+T之間的實際運動軌跡、方向定位條4、左側傳感器6于t2+T時刻在平移定位條3上的位置點于方向定位條4上的投影6’所組成的第①個直角三角形以及由左側傳感器6從t2到t1之間的實際運動軌跡、方向定位條4、左側傳感器6到右側傳感器7的安裝尺寸d之間所組成的第②個直角三角形中，實際行走方向8與方向定位條4的法線之間的夾角和左側傳感器6到右側傳感器7的安裝尺寸與方向定位條4之間的夾角為同位角，均為β，故，在第②個直角三角形中，β所對的直角邊長度v*(t1-t2)以及β相鄰的直角邊長度d均為已知，根據勾股定理，可以計算得出β＝tg^-1(v*(t1-t2)/d)。

在第①個直角三角形中，β角相鄰的斜邊長度為v*T，則與β角相鄰的直角邊長度為(v*T)*cosβ；在平移定位條3、方向定位條4以及左側傳感器6實際經過平移定位條3于t2+T時刻的位置點在方向定位條4上的投影6’組成的第③個直角三角形中，α及α所對的直角邊長度(v*T)*cosβ均已知，根據勾股定理，可以計算得出另一個直角邊L＝((v*T)*cosβ)/(tgα)。

⑽的長度和機器人初始位置、速度v、設計軌跡9與方向定位條4之間的夾角γ有關，因為設計軌跡9是預先設計好的、已知的，因此，相當于⑽的長度就是一個可計算的確定值。

假設機器人11從初始位置以速度v行走，經時間t2剛好到達方向定位條4上的某位置，左側傳感器6在t2+T時刻到達定位點15，在由設計軌跡9、方向定位條4以及定位點15在方向定位條4上的投影15’所組成的第④個直角三角形中，γ角以及與γ角相鄰的斜邊長度v*T均已知，根據勾股定理，可以計算得出與γ角相鄰的直角邊長度為v*T*cosγ，則該定位點15在方向定位條4上的投影15’和交點34之間的距離L1＝⑽的長度-v*T*cosγ。

機器人11從初始位置以速度v行走，經時間t2也可以沒有到達方向定位條4，而是在方向定位條4上有投影時，該定位點15在方向定位條4上的投影和交點34之間的距離同樣是L1＝⑽的長度-v*T*cosγ。因為t2時刻是否剛好到達方向定位條4上的某位置，影響第④個直角三角形的位置變化，而大小無變化，即，第④個直角三角形中，γ角以及與γ角相鄰的斜邊長度v*T均已知且確定，故，定位點15在方向定位條4上的投影和交點34之間的距離依然是L1＝⑽的長度-v*T*cosγ。

因為β是實際行走方向8與方向定位條4的法線的夾角，90°+β是實際行走方向8與方向定位條4的夾角，γ是設計軌跡9與方向定位條4的夾角。

所述方向定位條4和平移定位條3為用戶設定的校正點，校正點的密度由行走系統(tǒng)的偏差量(含環(huán)境干擾)以及實際容許的最大偏差量決定。

所述方向定位條4和平移定位條3的材質以及地面布設距離應與左側傳感器6和右側傳感器7的性能相匹配。

所述左側傳感器6和右側傳感器7分別由一個或一個以上的傳感器構成。

本發(fā)明機器人調整路徑偏移的定位導航方法，系根據幾何關系以及勻速行走條件計算出實際路徑相對于預定路徑的偏移角度和偏移量，從而可以將機器人11調整到正確的行走路徑上。