[发明专利]一种移动机器人组合惯性导航系统及方法

说明书

本发明公开了一种移动机器人组合惯性导航系统及方法，包括两个安装在移动机器人上的能满足常速修正信息条件的从动仿步态结构，以及安装在从动仿步态结构上的至少两个惯性导航器件；还包括一个安装在移动机器人机架上的惯性导航器件；两个从动仿步态结构轮流接触地面并在一定的时间范围相对于地面保持静止；分别安装在两个从动仿步态结构上的两个惯性导航器件能够利用相对地面静止的瞬间完成常速修正信息；安装在移动机器人机架上的惯性导航器件通过两个惯性导航器件的修正结果进行运算得到导航信息。本发明系统设计简单、成本低、适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种导航系统，具体说是一种移动机器人组合惯性导航系统及方法。

背景技术

随着机器人技术的迅速发展，各种移动机器人正不断地被研发出来并应用于不同的场合以满足各种各样的需求。可靠准确的导航信息是移动机器人能够正常运行的关键条件。从广义上讲从起始点将航行载体引导到目的地的过程统称为导航。从狭义上讲导航是指给航行载体提供实时的姿态、速度和位置信息的技术和方法。现代比较常见的几种导航技术，包括天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航、视觉导航等等。其中，只有惯性导航是完全自主的。惯性导航是使用装载在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体姿态、速度、位置等信息的技术方法。实现惯性导航的软、硬件设备称为惯性导航系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。它不依赖于外部环境或信号，并且能够实时提供全面的导航信息，包括角速度，加速度，速度，姿态以及位移等。

惯性导航具有如下独特的优点：1)由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响；2)可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；3)能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低；4)数据更新率高、短期精度和稳定性好。但是同时惯性导航也有缺点：1)由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；2)高精度设备的价格较昂贵；3)不能给出时间信息。

因此，提供了一种(地面)移动机器人组合惯性导航系统方案，充分利用惯性导航的优点，通过设计一套设置在移动机器人上的能够满足常速修正条件的运动机构，对低成本惯性导航器件进行连续修正，从而实现可靠实用的移动机器人组合惯性导航，成为目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对地面移动机器人不间断精确导航的问题，本发明提供了一种低成本组合惯性导航系统设计方案，该系统设计简单、成本低、适用范围广。

本发明解决其技术问题的是通过下述技术方案来实现的：

一种移动机器人组合惯性导航系统，包括两个安装在移动机器人上的能满足常速修正信息条件的从动仿步态结构，以及安装在所述从动仿步态结构上的至少两个惯性导航器件；还包括一个安装在移动机器人机架上的惯性导航器件；

两个从动仿步态结构轮流接触地面并在一定的时间范围相对于地面保持静止；分别安装在所述两个从动仿步态结构上的两个惯性导航器件能够利用相对地面静止的瞬间完成常速修正信息；安装在移动机器人机架上的惯性导航器件通过所述两个惯性导航器件的修正结果进行运算得到导航信息。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

优选的，所述从动仿步态结构包括滑块约束支架、沿滑块约束支架上下运动的滑块和连接在滑块上的齿轮固定机构，在滑块上设有与齿轮固定机构连接的啮合柱，在滑块的下方设有地面接触头。

优选的，所述啮合柱沿滑块水平间隔分布，所述齿轮固定机构上铰接有与所述啮合柱啮合的齿轮，齿轮固定机构一端连接在移动机器人上。

优选的，所述滑块通过竖直导槽沿滑块约束支架做竖直运动。

优选的，所述滑块约束支架通过滑块水平移动约束支架固定在移动机器人支架上。