本發(fā)明涉及機(jī)器人自動(dòng)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自動(dòng)化控制技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。自動(dòng)化控制是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。

機(jī)器人的定位問題一直是自控技術(shù)中的難點(diǎn)之一。機(jī)器人自主定位技術(shù)是指在已有地圖的情況下，借助其他傳感器數(shù)據(jù)，確定機(jī)器人在地圖中的絕對(duì)位置?，F(xiàn)有的機(jī)器人自主定位技術(shù)常在環(huán)境中布置傳感器，而此種方法會(huì)增加設(shè)備安裝和維護(hù)成本，且對(duì)于復(fù)雜環(huán)境不易操作。

并且，現(xiàn)有的機(jī)器人自主定位技術(shù)常采用粒子濾波算法，這種算法在全局進(jìn)行采樣時(shí)，則會(huì)造成收斂過慢，或者直接收斂到誤差的局部極小值處，即完全錯(cuò)誤的位置，而對(duì)于一些相似度比較高的地圖，粒子幾乎沒有辦法糾正。為了解決粒子定位錯(cuò)誤的問題，人們會(huì)盡可能增加粒子數(shù)，然而增加粒子數(shù)會(huì)增加運(yùn)算量，對(duì)于一些嵌入式的硬件無(wú)法做到實(shí)時(shí)處理。同時(shí)，對(duì)于其他的全局定位算法也會(huì)有相同的問題。

如何提高機(jī)器人自主定位的精度和速度，防止定位錯(cuò)誤，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法、系統(tǒng)，能夠提高機(jī)器人自主定位的精度和速度，防止定位錯(cuò)誤，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。

第一方面，本發(fā)明提供一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法，該方法包括信息獲取步驟：獲取機(jī)器人周圍的環(huán)境信息、時(shí)間信息和里程信息；

坐標(biāo)估計(jì)步驟：基于自主定位算法，根據(jù)環(huán)境信息和時(shí)間信息，進(jìn)行相對(duì)位置估計(jì)，獲取機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)；

實(shí)際位置確定步驟：根據(jù)環(huán)境信息，獲取預(yù)布設(shè)N個(gè)粒子中每個(gè)粒子的權(quán)重值；

根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置；

根據(jù)每個(gè)粒子的權(quán)重值和當(dāng)前位置，以及粒子的數(shù)量，確定機(jī)器人的實(shí)際位置；

目標(biāo)位置確定步驟：基于邊緣探索算法，獲取環(huán)境信息的邊界點(diǎn)，并為邊界點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，獲取邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，邊界點(diǎn)為多個(gè)；

根據(jù)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，將評(píng)分最高的邊界點(diǎn)設(shè)置為機(jī)器人的目標(biāo)位置；

實(shí)際位置檢驗(yàn)步驟：采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，根據(jù)粒子的數(shù)量，檢驗(yàn)實(shí)際位置是否正確，并輸出正確的實(shí)際位置。

進(jìn)一步地，根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置，具體包括：

根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置，

其中，X_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的三維坐標(biāo)，x_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的X方向的位置，y_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的Y方向的位置，θ_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的指向，表示里程信息，X_i,k表示第i個(gè)粒子在環(huán)境信息中當(dāng)前第k時(shí)刻的位置信息，i＝1,2,3…,N-1,N。

基于上述任意基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法實(shí)施例，進(jìn)一步地，根據(jù)環(huán)境信息，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值，具體包括：根據(jù)環(huán)境信息，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值，

其中，w_i表示第i個(gè)粒子的權(quán)重值，d表示在環(huán)境信息中機(jī)器人與最近障礙物距離，σ為常量。

進(jìn)一步地，為邊界點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，獲取邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，具體包括：根據(jù)未知環(huán)境的信息量、某一邊界點(diǎn)與歷史路徑的距離和該邊界點(diǎn)周圍障礙物的密度，為該邊界點(diǎn)評(píng)分，獲取每個(gè)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果。

進(jìn)一步地，采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，根據(jù)粒子的數(shù)量，檢驗(yàn)實(shí)際位置是否正確，具體包括：

采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，若粒子的數(shù)量小于預(yù)設(shè)值，則判斷實(shí)際位置正確，若粒子的數(shù)量大于等于預(yù)設(shè)值，則判斷實(shí)際位置錯(cuò)誤，且重新執(zhí)行坐標(biāo)估計(jì)步驟。

第二方面，本發(fā)明提供一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信息獲取子系統(tǒng)、坐標(biāo)估計(jì)子系統(tǒng)、實(shí)際位置確定子系統(tǒng)、目標(biāo)位置確定子系統(tǒng)和實(shí)際位置檢驗(yàn)子系統(tǒng)，信息獲取子系統(tǒng)用于獲取機(jī)器人周圍的環(huán)境信息、時(shí)間信息和里程信息；坐標(biāo)估計(jì)子系統(tǒng)用于基于自主定位算法，根據(jù)環(huán)境信息和時(shí)間信息，進(jìn)行相對(duì)位置估計(jì)，獲取機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)；實(shí)際位置確定子系統(tǒng)用于根據(jù)環(huán)境信息，獲取預(yù)布設(shè)N個(gè)粒子中每個(gè)粒子的權(quán)重值；根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置；根據(jù)每個(gè)粒子的權(quán)重值和當(dāng)前位置，以及粒子的數(shù)量，確定機(jī)器人的實(shí)際位置；目標(biāo)位置確定子系統(tǒng)用于基于邊緣探索算法，獲取環(huán)境信息的邊界點(diǎn)，并為邊界點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，獲取邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，邊界點(diǎn)為多個(gè)；根據(jù)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，將評(píng)分最高的邊界點(diǎn)設(shè)置為機(jī)器人的目標(biāo)位置；實(shí)際位置檢驗(yàn)子系統(tǒng)用于采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，根據(jù)粒子的數(shù)量，檢驗(yàn)實(shí)際位置是否正確，并輸出正確的實(shí)際位置。

進(jìn)一步地，實(shí)際位置確定子系統(tǒng)在根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置時(shí)，具體用于：根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置，

其中，X_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的三維坐標(biāo)，x_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的X方向的位置，y_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的Y方向的位置，θ_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的指向，表示里程信息，X_i,k表示第i個(gè)粒子在環(huán)境信息中當(dāng)前第k時(shí)刻的位置信息，i＝1,2,3…,N-1,N。

基于上述任意基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位系統(tǒng)實(shí)施例，進(jìn)一步地，實(shí)際位置確定子系統(tǒng)在根據(jù)環(huán)境信息，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值時(shí)，具體用于：根據(jù)環(huán)境信息，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值，

其中，w_i表示第i個(gè)粒子的權(quán)重值，d表示在環(huán)境信息中機(jī)器人與最近障礙物距離，σ為常量。

進(jìn)一步地，目標(biāo)位置確定子系統(tǒng)在為邊界點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，獲取邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果時(shí)，具體用于：根據(jù)未知環(huán)境的信息量、某一邊界點(diǎn)與歷史路徑的距離和該邊界點(diǎn)周圍障礙物的密度，為該邊界點(diǎn)評(píng)分，獲取每個(gè)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果。

進(jìn)一步地，實(shí)際位置檢驗(yàn)子系統(tǒng)具體用于：采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，若粒子的數(shù)量小于預(yù)設(shè)值，則判斷實(shí)際位置正確，若粒子的數(shù)量大于等于預(yù)設(shè)值，則判斷實(shí)際位置錯(cuò)誤，且重新啟動(dòng)坐標(biāo)估計(jì)子系統(tǒng)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法、系統(tǒng)，能夠有效將自主定位算法和邊緣探索算法結(jié)合起來，即使不給定機(jī)器人初始點(diǎn)，也能夠?qū)崿F(xiàn)自主定位。通過邊緣探索算法，能夠使機(jī)器人可以更快速、精確地完成自動(dòng)定位。通過邊界點(diǎn)評(píng)分方式，以獲取盡可能多的信息，能夠有效防止定位算法收斂到局部極小值，大大提高了機(jī)器人自主定位的準(zhǔn)確性。并且，該方法的適用范圍廣，不僅適用于機(jī)器人自主定位的主流應(yīng)用場(chǎng)景，還適用于創(chuàng)新型的應(yīng)用場(chǎng)景，如家庭服務(wù)機(jī)器人、倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等。

因此，本發(fā)明基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法、系統(tǒng)，能夠提高機(jī)器人自主定位的精度和速度，防止定位錯(cuò)誤，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1示出了本發(fā)明所提供的一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法流程圖；

圖2示出了本發(fā)明所提供的一種自主定位算法流程圖；

圖3示出了本發(fā)明所提供的一種邊緣探索算法流程圖；

圖4示出了本發(fā)明所提供的另一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法流程圖；

圖5示出了本發(fā)明所提供的一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請(qǐng)使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法，結(jié)合圖1或圖4，該方法包括：

信息獲取步驟S1：獲取機(jī)器人周圍的環(huán)境信息、時(shí)間信息和里程信息，在此，該方法可以采用設(shè)置在機(jī)器人上的激光雷達(dá)、測(cè)速碼盤、超聲波元件等采集環(huán)境信息，采用慣性測(cè)量傳感器獲取里程信息，上述元件最終將采集的環(huán)境信息、時(shí)間信息和里程信息上傳至數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)解算；

坐標(biāo)估計(jì)步驟S2：基于自主定位算法，根據(jù)環(huán)境信息和時(shí)間信息，進(jìn)行相對(duì)位置估計(jì)，獲取機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，在此，基于地圖匹配的自主定位算法可以是粒子濾波算法、掃描匹配算法等，采用粒子濾波算法，直接進(jìn)行全局采樣，對(duì)不同時(shí)刻的環(huán)境信息進(jìn)行相對(duì)位置估算，從而獲得機(jī)器人在三維環(huán)境中的三維坐標(biāo)；

實(shí)際位置確定步驟S3：根據(jù)環(huán)境信息，獲取預(yù)布設(shè)N個(gè)粒子中每個(gè)粒子的權(quán)重值，其中N個(gè)粒子呈均勻分布于機(jī)器人周圍的環(huán)境中；

根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置；

根據(jù)每個(gè)粒子的權(quán)重值和當(dāng)前位置，以及粒子的數(shù)量，確定機(jī)器人的實(shí)際位置；

目標(biāo)位置確定步驟S4：基于邊緣探索算法，獲取環(huán)境信息的邊界點(diǎn)，并為邊界點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，獲取邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，邊界點(diǎn)為多個(gè)，結(jié)合圖3，該方法根據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)和里程數(shù)據(jù)更新地圖，并尋找地圖中的邊界點(diǎn)；

根據(jù)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，將評(píng)分最高的邊界點(diǎn)設(shè)置為機(jī)器人的目標(biāo)位置；

實(shí)際位置檢驗(yàn)步驟S5：采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，根據(jù)粒子的數(shù)量，檢驗(yàn)實(shí)際位置是否正確，并輸出正確的實(shí)際位置。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，該方法融合基于地圖匹配的自主定位算法與基于邊緣探索算法，進(jìn)行定位。首先通過二維即時(shí)定位與建圖方法取得室內(nèi)環(huán)境地圖，并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。機(jī)器人上電后，利用激光雷達(dá)掃描周圍環(huán)境，獲取掃描信息，并在整個(gè)地圖上進(jìn)行位置搜索，確定機(jī)器人的實(shí)際位置，同時(shí)，采用基于邊緣探索算法，讓機(jī)器人盡可能的移動(dòng)到地圖上的不同位置，以使定位算法獲取盡可能多的信息，從而提高定位收斂的正確度和速度，防止出現(xiàn)不收斂或收斂錯(cuò)誤的現(xiàn)象。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法，能夠有效將自主定位算法和邊緣探索算法結(jié)合起來，即使不給定機(jī)器人初始點(diǎn)，也能夠?qū)崿F(xiàn)自主定位。通過邊緣探索算法，能夠使機(jī)器人可以更快速、精確地完成自動(dòng)定位。通過邊界點(diǎn)評(píng)分方式，以獲取盡可能多的信息，能夠有效防止定位算法收斂到局部極小值，大大提高了機(jī)器人自主定位的準(zhǔn)確性。并且，該方法的適用范圍廣，不僅適用于機(jī)器人自主定位的主流應(yīng)用場(chǎng)景，還適用于創(chuàng)新型的應(yīng)用場(chǎng)景，如家庭服務(wù)機(jī)器人、倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等。

因此，本實(shí)施例基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法，能夠提高機(jī)器人自主定位的精度和速度，防止定位錯(cuò)誤，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。

為了進(jìn)一步提高本實(shí)施例基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位方法的準(zhǔn)確性，具體地，在獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置時(shí)，該方法的具體實(shí)現(xiàn)過程如下：根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置，

其中，X_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的三維坐標(biāo)，x_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的X方向的位置，y_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的Y方向的位置，θ_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的指向，表示里程信息，X_i,k表示第i個(gè)粒子在環(huán)境信息中當(dāng)前第k時(shí)刻的位置信息，i＝1,2,3…,N-1,N。在此，結(jié)合圖2，該方法采用粒子濾波算法，直接在全局進(jìn)行采樣，根據(jù)歷史循環(huán)得到的粒子的歷史位置，將從底盤傳回的里程數(shù)據(jù)更新至每個(gè)粒子，實(shí)時(shí)更新粒子的狀態(tài)，為機(jī)器人定位提供有效的信息支持，確保機(jī)器人定位準(zhǔn)確、有效。

具體地，在獲取每個(gè)粒子的權(quán)重時(shí)，該方法實(shí)現(xiàn)過程如下：根據(jù)環(huán)境信息，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值，

其中，w_i表示第i個(gè)粒子的權(quán)重值，d表示在環(huán)境信息中機(jī)器人與最近障礙物距離，在實(shí)際應(yīng)用中，采用雷達(dá)掃描點(diǎn)與最近障礙物距離，σ為常量。在此，計(jì)算權(quán)重值的公式也為似然域模型，該方法通過似然域模型處理數(shù)據(jù)，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值。結(jié)合圖2，在實(shí)際應(yīng)用過程中，該方法還能根據(jù)粒子的權(quán)重值，進(jìn)行KLD重采樣，并對(duì)重采樣后的粒子的權(quán)重值進(jìn)行加權(quán)平均處理，以簡(jiǎn)便、高效地獲得實(shí)際位置。

具體地，在邊界點(diǎn)評(píng)分方面，該方法的實(shí)現(xiàn)過程如下：根據(jù)未知環(huán)境的信息量、某一邊界點(diǎn)與歷史路徑的距離和該邊界點(diǎn)周圍障礙物的密度，為該邊界點(diǎn)評(píng)分，獲取每個(gè)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果。在此，該方法通過三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分，且邊界點(diǎn)與歷史路徑的距離越大，邊界點(diǎn)周圍障礙物的密度越少，則該邊界點(diǎn)的評(píng)分越高，以適應(yīng)定位的需求，從而精準(zhǔn)地確定機(jī)器人下一時(shí)刻的目標(biāo)位置。

并且，該方法采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，若粒子的數(shù)量小于預(yù)設(shè)值，則表示算法收斂，判斷實(shí)際位置正確，若粒子的數(shù)量大于等于預(yù)設(shè)值，則判斷實(shí)際位置錯(cuò)誤，且重新執(zhí)行坐標(biāo)估計(jì)步驟。在實(shí)際應(yīng)用過程中，粒子的數(shù)量為KLD重采樣后的粒子數(shù)，預(yù)設(shè)值為最小粒子數(shù)的1.5倍，則判斷算法收斂，即實(shí)際位置正確，并將正確的實(shí)際位置進(jìn)行輸出，同時(shí)停止運(yùn)行邊緣探索算法，以提高定位方法的運(yùn)算效率和準(zhǔn)確性。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位系統(tǒng)，結(jié)合圖5，該系統(tǒng)包括信息獲取子系統(tǒng)1、坐標(biāo)估計(jì)子系統(tǒng)2、實(shí)際位置確定子系統(tǒng)3、目標(biāo)位置確定子系統(tǒng)4和實(shí)際位置檢驗(yàn)子系統(tǒng)5。信息獲取子系統(tǒng)1用于獲取機(jī)器人周圍的環(huán)境信息、時(shí)間信息和里程信息；坐標(biāo)估計(jì)子系統(tǒng)2用于基于自主定位算法，根據(jù)環(huán)境信息和時(shí)間信息，進(jìn)行相對(duì)位置估計(jì)，獲取機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)；實(shí)際位置確定子系統(tǒng)3用于根據(jù)環(huán)境信息，獲取預(yù)布設(shè)N個(gè)粒子中每個(gè)粒子的權(quán)重值；根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置；根據(jù)每個(gè)粒子的權(quán)重值和當(dāng)前位置，以及粒子的數(shù)量，確定機(jī)器人的實(shí)際位置；目標(biāo)位置確定子系統(tǒng)4用于基于邊緣探索算法，獲取環(huán)境信息的邊界點(diǎn)，并為邊界點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，獲取邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，邊界點(diǎn)為多個(gè)；根據(jù)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果，將評(píng)分最高的邊界點(diǎn)設(shè)置為機(jī)器人的目標(biāo)位置；實(shí)際位置檢驗(yàn)子系統(tǒng)5用于采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，根據(jù)粒子的數(shù)量，檢驗(yàn)實(shí)際位置是否正確，并輸出正確的實(shí)際位置。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位系統(tǒng)，能夠有效將自主定位算法和邊緣探索算法結(jié)合起來，即使不給定機(jī)器人初始點(diǎn)，也能夠?qū)崿F(xiàn)自主定位。通過邊緣探索算法，能夠使機(jī)器人可以更快速、精確地完成自動(dòng)定位。通過邊界點(diǎn)評(píng)分方式，以獲取盡可能多的信息，能夠有效防止定位算法收斂到局部極小值，大大提高了機(jī)器人自主定位的準(zhǔn)確性。并且，該系統(tǒng)的適用范圍廣，不僅適用于機(jī)器人自主定位的主流應(yīng)用場(chǎng)景，還適用于創(chuàng)新型的應(yīng)用場(chǎng)景，如家庭服務(wù)機(jī)器人、倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等。

因此，本實(shí)施例基于自主定位和邊緣探索的機(jī)器人定位系統(tǒng)，能夠提高機(jī)器人自主定位的精度和速度，防止定位錯(cuò)誤，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。

具體地，實(shí)際位置確定子系統(tǒng)3在根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置時(shí)，具體用于：根據(jù)里程信息、時(shí)間信息和機(jī)器人在環(huán)境信息中的三維坐標(biāo)，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的當(dāng)前位置，

其中，X_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的三維坐標(biāo)，x_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的X方向的位置，y_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的Y方向的位置，θ_k-1表示機(jī)器人在環(huán)境信息中第k-1時(shí)刻的指向，表示里程信息，X_i,k表示第i個(gè)粒子在環(huán)境信息中第k時(shí)刻的位置信息，i＝1,2,3…,N-1,N。該實(shí)際位置確定子系統(tǒng)3根據(jù)歷史循環(huán)得到的粒子的歷史位置，將從底盤傳回的里程數(shù)據(jù)更新至每個(gè)粒子，實(shí)時(shí)更新粒子的狀態(tài)，為機(jī)器人定位提供有效的信息支持，確保機(jī)器人定位準(zhǔn)確、有效。

具體地，實(shí)際位置確定子系統(tǒng)3在根據(jù)環(huán)境信息，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值時(shí)，具體用于：根據(jù)環(huán)境信息，通過如下公式，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值，

其中，w_i表示第i個(gè)粒子的權(quán)重值，d表示在環(huán)境信息中機(jī)器人與最近障礙物距離，σ為常量。該實(shí)際位置確定子系統(tǒng)3通過似然域模型處理數(shù)據(jù)，獲取每個(gè)粒子的權(quán)重值，根據(jù)粒子的權(quán)重值，進(jìn)行KLD重采樣，并對(duì)重采樣后的粒子的權(quán)重值進(jìn)行加權(quán)平均處理，以簡(jiǎn)便、高效地獲得實(shí)際位置。

具體地，目標(biāo)位置確定子系統(tǒng)4在為邊界點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，獲取邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果時(shí)，具體用于：根據(jù)未知環(huán)境的信息量、某一邊界點(diǎn)與歷史路徑的距離和該邊界點(diǎn)周圍障礙物的密度，為該邊界點(diǎn)評(píng)分，獲取每個(gè)邊界點(diǎn)評(píng)分結(jié)果。在此，該目標(biāo)位置確定子系統(tǒng)4通過三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分，且邊界點(diǎn)與歷史路徑的距離越大，邊界點(diǎn)周圍障礙物的密度越少，則該邊界點(diǎn)的評(píng)分越高，以適應(yīng)定位的需求，從而精準(zhǔn)地確定機(jī)器人下一時(shí)刻的目標(biāo)位置。并且，實(shí)際位置檢驗(yàn)子系統(tǒng)5具體用于：采用路徑規(guī)劃算法，使機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置，若粒子的數(shù)量小于預(yù)設(shè)值，則判斷實(shí)際位置正確，若粒子的數(shù)量大于等于預(yù)設(shè)值，則判斷實(shí)際位置錯(cuò)誤，且重新啟動(dòng)坐標(biāo)估計(jì)子系統(tǒng)2，以提高定位系統(tǒng)的運(yùn)算效率和準(zhǔn)確性。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。