[发明专利]一种固定作业区域内移动机器人定位定向方法

说明书

本发明公开了一种固定作业区域内移动机器人定位定向方法，首先在机器人固定作业区域边缘寻找三个非共线的靶标，确定靶标的平面位置坐标，通过固连上机器人身上的圆周扫描装置以圆周扫描的方式获取三个靶标的对应的扫描角度，然后结合靶标的坐标信息解调出机器人的实时位置信息和方位信息，本方法具有解算简单、高精度、实时性好、自动化程度高等特点，可以很好地满足固定区域内移动机器人高精度实时定位定向需求。

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，尤其是一种固定作业区域内移动机器人定位定向方法。

背景技术

随着现代通讯技术、电子信息技术、光电检测技术的飞速发展，移动机器人关键技术逐渐成熟并投入商业应用，应用领域也不断得到拓展。与大量应用于工业生产线的固定机器人相比，移动机器人的工作环境具有非结构化和不确定性，苛刻的工作环境要求移动机器人不仅要能完成预定的功能，还需要具有移动功能、对外感知能力及移动路线的自我规划能力等。因此，移动机器人的定位定向技术成为了移动机器人领域的一个重要研究方向，也是移动机器人的一项关键核心技术。

发明内容

本发明提供了一种固定作业区域内移动机器人定位定向方法，可以通过先验靶标信息及实时角度信息解算出机器人的位置信息和方位信息，满足固定作业区域内机器人快速实时智能定位定向需求。

一种固定作业区域内移动机器人定位定向方法，步骤如下，

1)在固定作业区域边缘寻找三个靶标点，分别为O点、A点、B点，确定靶标的平面位置坐标，分别设为(x_O,y_O)、(x_A,y_A)、(x_B,y_B)；

2)某时刻假设机器人处在P点，其坐标为(x_P,y_P)，从当前角度和位置开始进行圆周扫描，假设扫描到O点、A点、B点三点时，转过的角度分别为α、β、θ，扫描机构转过一圈后停止扫描；

3)根据靶标O点、A点、B点的平面位置坐标信息及扫描得到的α、β、θ三个角度信息解算出机器人此刻所处位置坐标值及方位信息；

4)当机器人位置发生变化后，重复步骤2)、3)，从而实现实时定位定向。

步骤1)所述的三个靶标点与机器人任意时刻位置组成的四个点不共线。

步骤2)所述的圆周扫描：

1)圆周扫描方向是顺时针或逆时针；

2)圆周扫描模式采用激光束扫描或图像传感器扫描，对应的靶标为相应的位置传感器或具有图像可识别特征的物体。

所述的固定作业区域为平整区域，或者所述的圆周扫描机构具有自动寻平功能，保证圆周扫描时能寻找到靶标。

步骤3)所述的机器人实时位置信息解算算法如下：

1)从O点、A点、B点三个靶标点中任意选取两个与机器人位置不共线的点，与P点三点组成一个三角形，外接圆方程为(x-x_R1)²+(y-y_R1)²＝r_C1²，由选取的两点的坐标及角度α、β、θ，求得外接圆圆心坐标(x_R1,y_R1)和半径r_C1，从而解得所述三角形外接圆方程；

2)从O点、A点、B点、P点找到另一组不共线的点，同理可求解得到另一个三角形外接圆方程；

3)联立两个三角形外接圆方程，求得交点P坐标(x_P,y_P)，由此得到机器人实时位置信息。