本發(fā)明涉及機(jī)器人控制領(lǐng)域，尤其涉及一種用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的服務(wù)機(jī)器人被應(yīng)用到生活和生產(chǎn)中，移動(dòng)機(jī)器人定位是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜任務(wù)的前提和自主智能的首要問(wèn)題。目前，移動(dòng)機(jī)器人常用定位技術(shù)有：GPS定位技術(shù)、紅外線定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、無(wú)線局域網(wǎng)的定位技術(shù)、磁條定位技術(shù)等。其中，GPS定位技術(shù)在室內(nèi)定位中受到障礙物的遮蔽影響，以致其準(zhǔn)確率不高；紅外線定位技術(shù)則需要近距離接觸平行的物體，無(wú)法推廣應(yīng)用；超聲波定位技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)高精度定位，但是在復(fù)雜環(huán)境中容易受干擾，導(dǎo)致可靠性不高，且這類系統(tǒng)成本高，無(wú)法大面積推廣；無(wú)線局域網(wǎng)的定位技術(shù)中室內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境會(huì)對(duì)信號(hào)造成衰減，從而降低定位精度。磁條定位技術(shù)因?yàn)樾枰佋O(shè)導(dǎo)軌等，設(shè)置復(fù)雜，易受實(shí)際條件限制。

電子標(biāo)簽(RadioFrequencyIdentification，RFID)技術(shù)是近年來(lái)興起的一門(mén)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，與傳統(tǒng)的條形碼系統(tǒng)、接觸式IC卡等不同，RFID電子標(biāo)簽是利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸的雙向數(shù)據(jù)通信，以達(dá)到識(shí)別并交換數(shù)據(jù)的目的。目前，RFID室內(nèi)定位方法大多數(shù)是以超高頻RFID或者高頻RFID接收的信號(hào)強(qiáng)度指示(ReceivedSignalStrengthIndication，RSSI)為主，但是由于基于RSSI的定位系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中存在定位干擾和積累誤差，定位誤差大，不具備大規(guī)模推廣的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種易于實(shí)現(xiàn)，方案簡(jiǎn)單的移動(dòng)機(jī)器人定位方法。

本發(fā)明方案如下：

一種用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法，所述位置感知過(guò)程為：

設(shè)定移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)路徑；

在移動(dòng)路徑的關(guān)鍵點(diǎn)上安裝地標(biāo)，并在位置控制裝置上設(shè)定地標(biāo)所在位置；

移動(dòng)機(jī)器人按照設(shè)定路徑通過(guò)位置控制裝置控制精確定位電機(jī)按預(yù)定路徑移動(dòng)；

當(dāng)機(jī)器人移動(dòng)到地標(biāo)所在位置附近時(shí)，地標(biāo)識(shí)別裝置開(kāi)始啟動(dòng)，位置控制裝置自主尋找地標(biāo)；

位置控制裝置根據(jù)地標(biāo)反饋信號(hào)時(shí)機(jī)器人實(shí)際位置和與設(shè)定路徑規(guī)劃位置進(jìn)行對(duì)比，判斷移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑是否有偏差；如果有，則計(jì)算偏差值，修正移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)算法；如果否，則移動(dòng)機(jī)器人正常沿設(shè)定路徑行進(jìn)。

優(yōu)選地，所述移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑有偏差，則位置控制裝置在移動(dòng)機(jī)器人設(shè)定路徑上選取歸位點(diǎn)，移動(dòng)機(jī)器人按照歸位點(diǎn)為目標(biāo)重新規(guī)劃行進(jìn)路徑，直至所述移動(dòng)機(jī)器人回到歸位點(diǎn)，并繼續(xù)按照原設(shè)定路徑行進(jìn)。

其中：

所述歸位點(diǎn)的選擇可設(shè)置；

所述重新規(guī)劃行進(jìn)路徑可根據(jù)要求設(shè)置。

優(yōu)選地，用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中所述移動(dòng)機(jī)器人包括：位置控制裝置、精確定位電機(jī)，地標(biāo)識(shí)別裝置、至少一個(gè)地標(biāo)；

所述位置控制裝置、精確定位電機(jī)、地標(biāo)識(shí)別裝置安裝于移動(dòng)機(jī)器人上；

所述地標(biāo)安裝于所述機(jī)器人計(jì)劃移動(dòng)路徑的某一個(gè)或幾個(gè)樞紐點(diǎn)，用于修正移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)位置；

所述位置控制裝置用于計(jì)算移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前所在位置并控制移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑，當(dāng)在地標(biāo)附近時(shí)開(kāi)始尋找并接收地標(biāo)識(shí)別裝置反饋信號(hào)，進(jìn)而修正所述移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)的偏差；

所述精確定位電機(jī)是指能接收控制指令實(shí)現(xiàn)精度定位的電機(jī)如：伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。

所述地標(biāo)識(shí)別裝置用于識(shí)別地標(biāo)位置，并反饋給位置控制裝置。

優(yōu)選地，用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中所述地標(biāo)可以選為：地感線圈或者激光傳感裝置或者紅外裝置或者位移傳感裝置或者接近傳感裝置或者RFID。

優(yōu)選地，用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中所述移動(dòng)機(jī)器人還包括：一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，兩個(gè)隨動(dòng)輪，分別機(jī)械設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人底部；所述驅(qū)動(dòng)輪分別機(jī)械設(shè)置于沿移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)方向的前部，兩個(gè)隨動(dòng)輪設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人沿行進(jìn)方向的后部左右兩端；所述驅(qū)動(dòng)輪由第一精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)行進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)輪由帶轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第二精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向。

優(yōu)選地，用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中所述移動(dòng)機(jī)器人還包括：兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，兩個(gè)隨動(dòng)輪，分別設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人底部；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別機(jī)械設(shè) 置于移動(dòng)機(jī)器人沿行進(jìn)方向的前部左右兩端，兩個(gè)隨動(dòng)輪分別設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人沿行進(jìn)方向的后部左右兩端；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別由精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪速度相同則所述移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪速度快慢有差異則所述移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

優(yōu)選地，用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中所述移動(dòng)機(jī)器人還包括：四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，分別設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人底部前后左右端；所述四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別由精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的速度相同則所述移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)；通過(guò)沿移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)方向左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪速度快慢有差異則所述移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向或整體橫向平移。

有益效果

本發(fā)明方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，精確度高，可靠性好，解決了移動(dòng)機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中路徑設(shè)置復(fù)雜，精確度及可靠性不易控制的問(wèn)題，大大降低了實(shí)現(xiàn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1為用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法的原理框圖；

圖2為用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法的實(shí)施方式一示意圖；

圖3為用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法的實(shí)施方式二示意圖；

圖4為用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法的實(shí)施方式三示意圖；

圖5為用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法的位置計(jì)算原理圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式一

如圖1、圖2、圖5所示，一種用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中所述移動(dòng)機(jī)器人包括：位置控制裝置、精確定位電機(jī)，地標(biāo)識(shí)別裝置、至少一個(gè)地標(biāo)；

所述位置控制裝置、精確定位電機(jī)、地標(biāo)識(shí)別裝置安裝于移動(dòng)機(jī)器人上；

所述地標(biāo)安裝于所述機(jī)器人計(jì)劃移動(dòng)路徑的某一個(gè)或幾個(gè)樞紐點(diǎn)，用于修正移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)位置；

所述位置控制裝置用于計(jì)算移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前所在位置并控制移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑，當(dāng)在地標(biāo)附近時(shí)開(kāi)始尋找并接收地標(biāo)識(shí)別裝置反饋信號(hào)，進(jìn)而修正所述移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)的偏差；

所述精確定位電機(jī)是指能接收控制指令實(shí)現(xiàn)精度定位的電機(jī)如：伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。

所述地標(biāo)識(shí)別裝置用于識(shí)別地標(biāo)位置，并反饋給位置控制裝置。

如圖1所示，所述位置感知過(guò)程為：

步驟101，設(shè)定移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)路徑；

具體為：以移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)范圍平面為基礎(chǔ)，設(shè)定平面坐標(biāo)，設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)、X軸、Y軸及坐標(biāo)軸方向；

在所述平面坐標(biāo)上設(shè)定移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)坐標(biāo)路徑，路徑可以為直線、折線、曲線等各種形式。

步驟102，在移動(dòng)路徑的關(guān)鍵點(diǎn)上安裝地標(biāo)，并在位置控制裝置上設(shè)定地標(biāo)所在位置；

所述地標(biāo)設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑的關(guān)鍵點(diǎn)上，并不具體限定于地下、地面、四周、空中位置，用于配合地標(biāo)識(shí)別裝置反饋移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)位置；所述地標(biāo)可以為多個(gè)并可以為多種不同類型；地標(biāo)為移動(dòng)機(jī)器人識(shí)別自身位置的參照，需要在位置控制裝置上先設(shè)定地標(biāo)的平面坐標(biāo)位置，以便于具體確認(rèn)計(jì)算移動(dòng)機(jī)器人的平面坐標(biāo)位置；

所述地標(biāo)可以為地感線圈或者激光傳感裝置或者紅外裝置或者位移傳感裝置或者接近傳感裝置或者RFID等各種可以反饋位置的信號(hào)裝置；地標(biāo)識(shí)別裝置與各地標(biāo)信號(hào)裝置對(duì)應(yīng)，以便于信號(hào)識(shí)別；

為了保證實(shí)際使用效果，所述地標(biāo)為兩個(gè)或者多個(gè)；所述地標(biāo)可以為兩種類型或者多種類型同時(shí)使用，如地感線圈與激光測(cè)距裝置同時(shí)使用等，以解決由于場(chǎng)地、位置、環(huán)境等所限部分地標(biāo)類型不適用的問(wèn)題；

步驟103，移動(dòng)機(jī)器人按照設(shè)定路徑通過(guò)位置控制裝置控制精確定位電機(jī)按預(yù)定路徑移動(dòng)；步驟104，當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)到地標(biāo)所在位置附近時(shí)，地標(biāo)識(shí)別裝置開(kāi)始啟動(dòng)，位置控制裝置自主尋找地標(biāo)；

具體為，設(shè)定移動(dòng)機(jī)器人與地標(biāo)的距離閥值，當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)到距離閥值臨界點(diǎn)時(shí)，地標(biāo)識(shí)別裝置開(kāi)始啟動(dòng)，位置控制裝置自主尋找地標(biāo)；

步驟105、106，位置控制裝置根據(jù)地標(biāo)反饋信號(hào)時(shí)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)際位置和與設(shè)定路徑規(guī)劃位置進(jìn)行對(duì)比，判斷移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑是否有偏差；如果有，則計(jì)算偏差值，修正移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)算法；如果否，則移動(dòng)機(jī)器人正常沿設(shè)定路徑行進(jìn)。

步驟106，所述移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑有偏差，則位置控制裝置在移動(dòng)機(jī)器人設(shè)定路徑上選取歸位點(diǎn)，移動(dòng)機(jī)器人按照歸位點(diǎn)為目標(biāo)重新規(guī)劃行進(jìn)路徑，直至所述移動(dòng)機(jī)器人回到歸位點(diǎn)，并繼續(xù)按照原設(shè)定路徑行進(jìn)；所述歸位點(diǎn)的選擇可設(shè)置；所述重新規(guī)劃行進(jìn)路徑可根據(jù)要求設(shè)置，所述重新規(guī)劃路徑可以按照直 線、折線、曲線等各種優(yōu)化路徑實(shí)現(xiàn)；

如圖5所示，設(shè)定移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)路徑501為F＝f(x,y)，F(xiàn)上設(shè)定的位置坐標(biāo)502為(x,y)點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)形成的直線L與平面坐標(biāo)X軸的夾角設(shè)定為θ，所述移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)際位置坐標(biāo)503為(x₀,y₀),移動(dòng)機(jī)器人在X軸的偏差為Δx，移動(dòng)機(jī)器人在Y軸的偏差為Δy，則：

Δx＝L cosθ-x₀,Δy＝L sinθ-y₀。

優(yōu)選地，所述歸位點(diǎn)可以選擇移動(dòng)機(jī)器人設(shè)定路徑上的設(shè)定位置，也可以選擇其他相對(duì)易于移動(dòng)機(jī)器人回歸設(shè)定路徑的位置。

如圖2所示，所述移動(dòng)機(jī)器人還包括：一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪21，兩個(gè)隨動(dòng)輪22、23，分別機(jī)械設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人底部；所述驅(qū)動(dòng)輪21分別機(jī)械設(shè)置于沿移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)方向的前部，兩個(gè)隨動(dòng)輪22、23設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人沿行進(jìn)方向的后部左右兩端；所述驅(qū)動(dòng)輪21由第一精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)行進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)輪由帶轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第二精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向。

具體為：位置控制裝置按照設(shè)定的移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑計(jì)算并發(fā)送控制指令控制第一精確定位電機(jī)與第二精確定位電機(jī)，第一精確定位電機(jī)與第二精確定位電機(jī)根據(jù)控制指令驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪21行進(jìn)及轉(zhuǎn)向，進(jìn)而控制完成移動(dòng)機(jī)器人的行進(jìn)及轉(zhuǎn)向。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)；

因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)很多，如汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，自行車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，在此只是將手動(dòng)方向控制更改為了精確定位電機(jī)控制，此非本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，因此可參考使用，不做詳述。

實(shí)施方式二

如圖3所示，實(shí)施方式二與實(shí)施方式一的區(qū)別僅在于，所述用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中移動(dòng)機(jī)器人包括：兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、33，兩個(gè)隨動(dòng)輪32、34，分別設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人底部；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、33分別機(jī)械設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人沿行進(jìn)方向的前部左右兩端，兩個(gè)隨動(dòng)輪32、34分別設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人沿行進(jìn)方向的后部左右兩端；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、33分別由精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、33速度相同則所述移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪速度快慢有差異則所述移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；

具體為：位置控制裝置按照設(shè)定的移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑計(jì)算并發(fā)送控制指令給兩個(gè)精確定位電機(jī)，兩個(gè)精確定位電機(jī)分別控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、33行進(jìn)，如需移動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)則控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、33速度相同，如需移動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)向 則控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、33速度快慢差異，如速度快的驅(qū)動(dòng)輪一側(cè)會(huì)向速度慢的驅(qū)動(dòng)輪一側(cè)轉(zhuǎn)向。

實(shí)施方式三

如圖4所示，實(shí)施方式三與實(shí)施方式一的區(qū)別僅在于，所述用于移動(dòng)機(jī)器人的位置感知方法中移動(dòng)機(jī)器人包括包括：四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別為41、42、43、44，分別設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人底部前后左右端；所述四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別為41、42、43、44，分別由精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的速度相同則所述移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)；通過(guò)沿移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)方向左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪速度快慢有差異則所述移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向或整體橫向平移；

具體為：位置控制裝置按照設(shè)定的移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑計(jì)算并發(fā)送控制指令給四個(gè)精確定位電機(jī)，四個(gè)精確定位電機(jī)控制四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪行進(jìn)，所述四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的速度相同則所述移動(dòng)機(jī)器人行進(jìn)；如需移動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)向則位于機(jī)器人行進(jìn)方向同側(cè)的兩個(gè)精確定位電機(jī)控制所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪速度相同，不同側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪速度有差異，則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，具體可參照實(shí)施方式二的轉(zhuǎn)向方式，與此類似。

位置控制裝置還可以按照設(shè)定的移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)路徑計(jì)算并發(fā)送控制指令給四個(gè)精確定位電機(jī)，四個(gè)精確定位電機(jī)控制移動(dòng)機(jī)器人按照兩進(jìn)兩退移車入庫(kù)的方式實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的類似橫向平移。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變形，而且性能或用途相同，都應(yīng)視為本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的專利保護(hù)范圍。