[发明专利]一种基于IMU的机器人乘梯楼层计算方法

说明书

本发明旨在给出一套低成本，简单，可靠，且易于实现的方法来解决移动机器人乘梯过程中如何可靠到达目标楼层这一问题。本发明使用机器人自身携带的IMU传感器，通过改进的积分测距模型来推测电梯的位移，同时考虑到积分测距模型的精度，将目标楼层分为直接可达楼层与不直接可达楼层，当目标楼层位于不直接可达楼层时，通过楼层分配模块给出的策略可以可靠的到达目标楼层，当出现乘梯异常导致的楼层位置丢失时，楼层重定位模块会给出一种策略让机器人重新找回正确的楼层位置。

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，更具体的说，涉及一种基于IMU的移动机器人乘梯楼层计算方法。

背景技术

现有移动机器人乘梯楼层计算方法普遍存在模型复杂度高的问题，应用在高楼层场景时该问题更加突出，而且部分方法还需要对环境进行改造，例如在电梯间安装摄像头，还有一些方法需要通过网络连接第三方系统，这都加大了方案的实施难度，尤其是在对简单场景的应用。

现有专利一(申请号：201610296629.4)给出了一种方法，它将电梯一次完整的运行对应一个状态序列，当监测到电梯完成一次完整序列的状态转换后，提取出相应的数据，计算相应的电梯位移，然后根据楼层的层高模型及电梯运行的起点，确定电梯的当前高度。

现有专利二(申请号：201710653155.9)给出了一种方法，电梯一次完整运行，加速度经历了电梯从初始楼层开启到目标楼层停止，则基于电梯的运行状态、加速度数据、变化时间以及初始楼，层数在楼层参数模型中进行搜寻，如果在所述楼层参数模型中有一致的数据，则读取对应的目标楼层数，如果没有，则读取无线通讯所测的目标楼层数，并将所记录的加速度数据、变化时间以及对应的初始楼层数和目标楼层数保存到楼层模型中。

现有专利三(申请号：202111087905.3)给出了一种方法，当监控到机器人开始乘梯时，开始获取乘梯数据，直到监控到乘梯结束为止，乘梯数据为 IMU惯性传感器测量的机器人的加速度数据，若检测出乘梯数据未出现异常，利用预先构建的多项式拟合模型和乘梯数据生成拟合曲线，判断拟合曲线与目标曲线的相似度满足乘梯条件，则表示机器人完成乘梯。

发明内容

鉴于此，本发明针对现有移动机器人乘梯楼层计算方法普遍存在模型复杂度高的问题，提供一种基于IMU的移动机器人乘梯楼层计算方法，该方法旨在给出一套低成本，简单，可靠，且易于实现的方法来解决移动机器人乘梯过程中如何可靠到达目标楼层这一问题。

本发明使用机器人自身携带的IMU传感器，通过改进的积分测距模型来推测电梯的位移，同时考虑到积分测距模型的精度，将目标楼层分为直接可达楼层与不直接可达楼层，当目标楼层位于不直接可达楼层时，通过楼层分配模块给出的策略可以可靠的到达目标楼层，当出现乘梯异常导致的楼层位置丢失时，楼层重定位模块会给出一种策略让机器人重新找回正确的楼层位置。本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1移动机器人进入电梯完成；

步骤2移动机器人用当前导航地图中的楼层信息初始化当前楼层信息；

步骤3移动机器人对楼层信息进行判断，如果楼层信息异常，则运行楼层重定位模块，后继续执行步骤3；否则执行步骤4；

步骤3中的楼层重定位模块的功能是当机器人在乘梯过程中出现楼层位置丢失后，机器人通过一系列预设的策略来找回机器人在楼层中的位置。它包含如下流程：

如果检测到电梯是处于上行则执行步骤2，否则执行步骤3；

给予电梯到达最高可达楼层F_N的指令，当检测到电梯完成一次完整运行后，再给予到楼层F_N-1(与楼层F_N相邻)指令，若检测到电梯依然上行，重复执行步骤2；若检测到电梯完成下行，当完成下行后，将当前位置设置为F_N-1，执行步骤4；