[发明专利]一种融合里程计与UWB的多机器人协作定位方法有效
申请号: | 202011625879.0 | 申请日: | 2020-12-30 |
公开(公告)号: | CN112833876B | 公开(公告)日: | 2022-02-11 |
发明(设计)人: | 刘冉;陈凯翔;肖宇峰;张华;曹志强;张静;刘满禄;邓忠元;霍建文 | 申请(专利权)人: | 西南科技大学 |
主分类号: | G01C21/00 | 分类号: | G01C21/00;G01C22/00;H04W4/02;H04W64/00 |
代理公司: | 北京正华智诚专利代理事务所(普通合伙) 11870 | 代理人: | 代维凡 |
地址: | 621010 四川*** | 国省代码: | 四川;51 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 融合 里程计 uwb 机器人 协作 定位 方法 | ||
本发明公开了一种融合里程计与UWB的多机器人协作定位方法,包括以下步骤:S1:利用里程计和UWB数据采集模块分别采集机器人的位姿信息和多组UWB节点之间的距离信息;S2:基于采集的多组UWB节点之间距离信息,通过非线性优化算法实现多机器人协作定位;S3:基于非线性优化后的多机器人定位信息,融合机器人里程计提供的信息,构建位姿图,并进行优化,实现多机器人协作的精确定位。UWB采集机器人之间的距离信息,通过非线性优化实现多个机器人之间协作定位,里程计提供了机器人大致的位姿变化,通过图优化算法,融合非线性优化后的位姿信息,可以使多机器人协作定位精度更高。解决了多机器人协作定位精度较差的问题。
技术领域
本发明属于多移动机器人协作定位技术领域,具体涉及一种融合里程计与UWB的多机器人协作定位方法。
背景技术
近年来,移动机器人技术在工业、医疗和服务等许多领域都发挥了重要作用,而且在国防和空间探测领域等有害与危险场合也得到了很好的应用。
在移动机器人的研究领域中,定位一直是一个热门的研究话题,它为机器人提供实时的精确位置,而这些都是机器人执行路径规划和路径跟踪的前提,因此它在移动机器人的研究中占有十分重要的位置。
超宽带定位技术在实时性能和带宽等方面具有很大的优势,并且抗干扰性能更强,低成本、低功耗,数据传输速度快。UWB可以在复杂多变环境下的进行距离的测量,提高测距的精度与效率。但是UWB测量的距离也受环境因素和机器人角度等情况的影响,通过多个机器人之间的相互测距,平均正向和反向多次测量的平均值,可以减少对偏移量的影响,从而减少测距误差,采集到较为精确的机器人之间的距离。由于UWB只能提供距离信息,不能完成对移动机器人的位姿估计,通过非线性优化可以实现多个机器人之间的协作定位。
里程计提供了机器人短时间内精确的位姿变化,尽管里程计长时间存在累计误差,但是里程计在短时间内可以给机器人提供精确定位,并且UWB提供的多个机器人之间的距离信息可以修正这些误差,提高机器人的定位精度。通过多个机器人里程计提供的位姿信息,结合非线性优化后的多个机器人之间的定位信息,通过图优化算法的进一步优化,可以得到更高精度的定位。所以本发明选择融合里程计数据和UWB数据实现多个移动机器人之间的协作精确定位。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有多机器人在复杂室内环境中协作定位精度较差,精度不高的问题,提出了一种融合里程计与UWB的多机器人协作定位方法。
本发明的技术方案是:一种融合里程计与UWB的多机器人协作定位方法包括以下步骤:
S1:通过里程计和UWB数据采集模块分别采集机器人的位姿信息和多组UWB节点之间的距离信息;
S2:基于采集的多组UWB节点之间的距离信息,通过非线性优化算法实现机器人协作定位;
S3:基于非线性优化后的多机器人定位信息,融合机器人里程计提供的位姿信息,构建位姿图,并进行优化,实现多机器人协作的精确定位。
本发明的有益效果是:本发明的多机器人协作定位方法利用里程计和UWB数据采集模块进行采集,并基于非线性优化的多机器人协作定位算法与融合里程计信息的位姿图优化算法。利用环境中的里程计和UWB设备作为感知单元,实现UWB数据和里程计数据的采集。UWB采集机器人之间的距离信息,通过非线性优化实现多个机器人之间协作定位,里程计提供了机器人大致的位姿变化,通过图优化算法,融合非线性优化后的位姿信息,可以使多机器人协作定位精度更高。解决了多机器人协作定位精度较差的问题。
进一步地,步骤S1中,通过里程计采集机器人的位姿信息的方法为:将编码器搭建在机器人上进行采集,得到里程计数据;
通过UWB数据采集模块采集多组UWB节点之间的距离信息的方法为:在每个机器人不同的位置上搭载UWB标签,采集多组UWB节点之间的距离信息。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于西南科技大学,未经西南科技大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/202011625879.0/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:一种基于图像处理的产品表面检测系统
- 下一篇:一种无人机机载测控终端