[发明专利]一种移动机器人导航方法与装置

说明书

本发明公开了一种移动机器人导航方法，包括：初始化、时间自增、读取传感器数据、位姿与滑动系数估计与计算左右轮期望旋转速度。同时公开了一种移动机器人导航装置，包括定位系统、电子罗盘、里程计与计算机，定位系统、电子罗盘、里程计电信连接计算机，计算机用于执行本发明公开的移动机器人导航方法。与已有的公开的技术方案相比，本发明考虑到了不同地面类型的打滑特性，能够同时估计出机器人的位姿与滑动系数，进而可以在导航算法种考虑打滑效应，在优化路径的过程中综合考虑运动时间与能耗，提升电池供电机器人的运行时间。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种移动机器人导航方法与装置。

背景技术

近年来，自主机器人在空间探索、军事任务、农业等领域发挥了重要作用。在未来，人们期望这些机器人能够在非结构化和动态的户外环境中执行各种任务，并增加自主性。然而，机器人所能携带的电池和/或燃料中的能量是有限的，这限制了它的使用寿命。为了使机器人能够在不充电或加油的情况下执行更广泛的任务，节能是非常重要的。因此，通过良好的导航机制可以最大程度上降低能源的消耗。

文献“孙世颖,赵晓光,边疆,谭民.基于行人间交互意图检测的服务机器人导航[J].华中科技大学学报(自然科学版),2017,45(10):80-84.”针对人与机器人共存环境中的机器人导航问题，提出一种基于行人间交互意图检测的服务机器人导航方法。专利CN201610203026.5提供了一种机器人导航的方法及导航机器人，该方法包括：当检测到机器人移动时，实时采集设置于预置位置的图像，将采集到的该图像进行处理，获取该图像中的路径图，将处理后得到的该图像中的路径图与预置的路径地图做比较，获取该机器人的瞬时位置，根据该瞬时位置、该机器人的目的地以及该路径地图，生成该机器人移动到该目的地的移动路径，控制该机器人按生成的该移动路径移动。本发明通过图像处理技术，控制机器人按预设的移动路径移动，使机器人的导航变得更加精准。专利CN201510891364.8提供一种机器人导航方法及系统，其中方法包括：通过根据导航指令控制机器人上设置的摄像头获取机器人周围的标识点；根据周围的标识点查询预置地图，确定机器人的当前位置，其中，预置地图包括：各个导航轨迹以及各个导航轨迹上的标识点；根据机器人的当前位置和目标位置查询预置地图，获取与当前位置和目标位置匹配的导航轨迹；根据当前位置和导航轨迹确定机器人的行进方向和行进路线，从而使得机器人可以根据行进方向和行进路线移动至目标位置，实现导航，避免了成本较高的接入点设备的设置，以及对场所的施工改造，节省了成本，降低了对其所应用的场所的施工要求。

传统的导航手段很少考虑了不同地面类型对机器人能耗的影响，为了实现路径最短有时会规划一条阻力较大的道路，提升了机器人的能量消耗。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种移动机器人导航方法，具体包括以下步骤：

S101：初始化，令时间t＝1，设定采样时间间隔T、机器人宽度B，确定t时刻的状态最优估计值其中分别表示t时刻的机器人的东向坐标的最优估计值、北向坐标的最优估计值、方向的最优估计值、左滑动比的最优估计值、右滑动比的最优估计值和侧滑因子的最优估计值，设定过程噪声和观测噪声的方差Q和R，设定t时刻的状态最优估计误差协方差为6维方阵；令t时刻的最佳导航点为机器人初始坐标；

S102：令t自增1；

S103：从定位系统读取t时刻的机器人位置数据，从电子罗盘读取t时刻的机器人方向数据，得到t时刻的观测向量其中表示t时刻的机器人东向坐标检测值，表示t时刻的机器人北向坐标检测值，表示t时刻的机器人方向检测值；从里程计读取t时刻的机器人左右轮的旋转速度数据其中表示机器人左轮旋转速度检测值，表示机器人右轮旋转速度检测值；

S104：利用y_t和w_t估计t时刻的机器人的位姿与滑动系数如下：