[发明专利]一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置，其中方法包括：S1、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；S2、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；S3、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。本发明实现了对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。

技术领域

本发明涉及移动机器人里程推算技术领域，尤其涉及一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置。

背景技术

移动机器人里程推算是研究移动机器人同时定位与地图构建(simultaneouslocalization and mapping，SLAM)问题的基础。

现有的里程推算方法大多基于GPS定位来实现，还有利用计算机视觉的方法实现里程推算，但GPS定位的准确度无法确定，且存在基站与移动站之间的通信质量无法掌控的问题，而计算机视觉的方法依赖于摄像头的质量，甚至光线的限制。因此，需要提出一种通用的里程推算方法以实现对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。

发明内容

本发明提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置，实现了对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。

本发明提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，包括：

S1、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；

S2、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；

S3、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；

S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。

可选地，步骤S3之后，步骤S4之前还包括：

获取设置于单轮上的陀螺仪采集的补偿旋转角度；

将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度；

S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系补偿旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。

可选地，将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度具体为：

通过预置加权公式将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度，其中Δθ_f为车体坐标系补偿旋转角度，Δθ_gyro为补偿旋转角度，w为加权系数。

可选地，步骤S1之前还包括：

构建车体模型，确定车体的长度和宽度。

可选地，步骤S4之后还包括：

根据旋转后的车体原点坐标以及旋转前的车体原点坐标确定车体的运动模式。

本发明提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算装置，包括：

第一处理单元，用于获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；

第二处理单元，用于获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；

第三处理单元，用于结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；