[发明专利]基于数据融合的机器人定位方法、芯片以及机器人

说明书

本发明公开了一种基于数据融合的机器人定位方法、芯片以及机器人，该方法包括以下步骤：S1：机器人通过激光雷达发射和接收激光来获取周围环境中障碍物的激光数据；S2：机器人进行行走，机器人获取行走过程中的IMU数据；S3：机器人融合激光数据和IMU数据确定自身相对于障碍物的位置。机器人通过一般的激光雷达获取激光数据作为基础数据，通过融合IMU数据进行定位，不仅降低机器人生产成本，还提高了机器人的定位速度。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种基于数据融合的机器人定位方法、芯片以及机器人。

背景技术

现有技术环境下，机器人在移动的过程中，往往需要确认自身与障碍物的位置关系来进行相应的操作，机器人为了使定位更加精准都会采用激光雷达来作为定位和检测模块，但是一般使用的激光雷达，其帧率一般为每秒5转，数据的传输较慢，在一些需要响应快的场合显然是不够的，如：避障、脱困、沿边等。如果只采用帧率较高的激光雷达，虽然响应速度较快，但是帧率较高的激光雷达价格比较高昂，会使机器人生产成本比较高，所以需要一种方法使机器人以低成本的激光雷达为基础，融合其它数据来进行定位。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于数据融合的机器人定位方法、芯片以及机器人，大大提高了机器人的定位速度。本发明的具体技术方案如下：

一种基于数据融合的机器人定位方法，该方法包括以下步骤：S1：机器人通过激光雷达发射和接收激光来获取周围环境中障碍物的激光数据；S2：机器人进行行走，机器人获取行走过程中的IMU数据；S3：机器人融合激光数据和IMU数据确定自身相对于障碍物的位置。机器人通过一般的激光雷达获取激光数据作为基础数据，通过融合IMU数据进行定位，不仅降低机器人生产成本，还提高了机器人的定位速度。

于本发明的一个或多个方案中，步骤S1的具体步骤为：机器人的激光雷达旋转一圈，根据激光雷达的角分辨率将机器人周围的环境信息等分为特定份数的激光数据。机器人将环境信息进行均分，不仅获取的数据全面，还方便机器人进行计算。

于本发明的一个或多个方案中，所述激光雷达的角分辨率为1度，激光雷达旋转一圈获取360份激光数据。低成本的激光雷达的角分辨率一般为1度，采用该激光雷达进行数据获取可以降低了机器人的生产成本，不影响机器人的计算结果。

于本发明的一个或多个方案中，步骤S2的具体步骤为：所述IMU至少包括陀螺仪和加速度计，机器人根据获取到的陀螺仪的数据和加速度计的数据确定设定时间内机器人转动的角度和行走的距离。IMU为机器人常用模块，机器人不需额外增加功能模块，生产成本降低。

于本发明的一个或多个方案中，步骤S3的具体步骤为：机器人以自身为原点建立第一坐标系，根据激光数据计算出障碍物在第一坐标系上的坐标信息，机器人根据设定时间内的IMU数据推算出机器人的相对运动姿态，并获取机器人移动后在第一坐标系上的位置坐标，机器人以位置坐标作为原点建立第二坐标系，根据障碍物在第一坐标系上的坐标信息计算出障碍物在第二坐标系上的坐标信息，根据障碍物在第二坐标系上的坐标信息确定机器人相对于障碍物的位置。通过建立坐标系的方法来采用IMU数据计算出机器人在移动后相对于障碍物的位置，机器人定位的速度将由IMU的数据获取和传输的速度来决定，在提高激光数据获取的速度的同时还不需要较高的费用。

于本发明的一个或多个方案中，所述设定时间小于机器人接收两帧激光数据之间的时间间隔。机器人只要接收到IMU数据就可以进行推算，计算速度快，提高机器人的响应速度。

于本发明的一个或多个方案中，机器人相对于障碍物的位置包括机器人在所构建的坐标系内，位于障碍物的角度方向和机器人与障碍物之间的距离。机器人不仅知道自身与障碍物的距离，还知道自身位于障碍物的哪个方位，定位准确，还方便机器人进行相应的操作。