一种多模态导航方法及移动机器人技术

技术编号:15743633 阅读:163 留言:0更新日期:2017-07-02 16:53
本发明专利技术公开了一种多模态导航方法及移动机器人,该移动机器人包括第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块;该方法包括:分别获取第一导航模块、第二模块以及第三模块对应的第一导航数据、第二导航数据、第三导航数据以及第一导航信号的当前值、第二导航信号的当前值、第三导航信号的当前值;计算第一导航信号的当前值与对应的目标值之间的第一误差;计算第二导航信号的当前值与对应的目标值之间的第二误差;计算第三导航信号的当前值与对应的目标值之间的第三误差;选择第一误差、第二误差、第三误差中最小的值对应的导航模块进行导航。本发明专利技术能从三种导航方式的数据,自主切换导航方式,实现安保巡逻机器人的室外导航方式顺利进行。

Multimode navigation method and mobile robot

The invention discloses a multi-mode navigation method and mobile robot, the mobile robot navigation module, including the first second navigation module and third navigation module; the method comprises the following steps: first get the navigation module, second module and third modules corresponding to the first navigation data, second navigation data, third navigation data and the first navigation signal the current value and the current value of second navigation signals and third navigation signal current value; calculating the first navigation signal to the current value of the first error between the corresponding target value; calculation of second navigation signal error and the current value of second between the corresponding target value; calculation of third navigation signal error and the current value of third between the corresponding the target value; choose the first error, second error, third error in minimum value corresponding to guide navigation module Airlines. The invention can automatically switch the navigation mode from the data of the three navigation modes, so that the outdoor navigation mode of the security patrol robot is carried out smoothly.

【技术实现步骤摘要】
一种多模态导航方法及移动机器人
本专利技术涉及室外安保、巡逻机器人的
,尤其涉及一种多模态导航方法及移动机器人。
技术介绍
随着机器人技术的发展,在警用巡逻的安保行业中,日常的巡逻作业任务也逐渐朝机器人方向发展。现有的安保巡逻机器人通常能够完成自主巡逻过程中得到图像采集,视频传输,关键信息采集等,其核心的功能是能够正确根据事先设定的巡逻轨迹路线进行自主导航巡逻。因此,室外的定位导航技术是解决安保巡逻机器人自主巡逻的关键技术。该技术是通过对固定区域的地图构建,生成全局的巡逻地图,并通过自定位方法,实现精确定位,完成自主导航。室外警用巡逻、安保机器人通常需要在较大的运动范围内自主移动,而在室外实现自主导航的方法主要有GPS定位导航方法,多线激光雷达实时地图构建方法。这些方法能够解决自主导航问题,但是GPS信号容易受到高楼或大树的遮挡,使其应用受限,而多线激光雷达本身价格昂贵,难以实现批量化生产。现有技术申请号CN201610424163.1的专利,提出了一种精确的室内外组合导航方法,该方法利用了惯性测量单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元来进行组合完成室内外的精确定位导航,但是由于WiFi信号传输距离的有限,同时GNSS导航单元信号容易被遮挡,其适用的范围只是小区域的导航,并不适用于室外的大范围固定区域的导航方式。现有技术申请号CN201610564309.2的专利,提出了一种单轴陀螺仪、倾角仪和里程计的组合导航装置及方法,该方法利用单轴陀螺仪来测移动平台的具体姿态,倾角仪来测当前平台的倾斜姿态,里程计用来测量行进的距离,该方法能够在一定行程内完成导航功能,由于陀螺仪、倾角仪以及里程计传感器固有的误差,该种方法不能缺乏自纠正机制保证移动平台长时间在固定路线上的稳定导航。使得其在室外的固定区域大范围导航过程中,会出现偏离轨迹难以校正等问题。室外警用巡逻、安保机器人通常需要在较大的运动范围内自主移动,而在室外实现自主导航的方法主要有GPS定位导航方法,多线激光雷达实时地图构建方法。这些方法能够解决自主导航问题,但是GPS信号容易受到高楼或大树的遮挡,使其应用受限,而多线激光雷达本身价格昂贵,难以实现批量化生产。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种多模态导航方法及移动机器人,旨在针对室外移动巡逻机器人平台的应用情况,充分解决复杂路况的机器人定位导航问题,并实现低成本化。为实现上述目的,本专利技术提出一种多模态导航方法,应用于移动机器人,所述移动机器人包括第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块;所述方法包括:分别获取所述第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块对应的第一导航数据、第二导航数据、第三导航数据;分别获取所述第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块对应的第一导航信号的当前值、第二导航信号的当前值、第三导航信号的当前值;计算所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值之间的第一误差;计算所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值之间的第二误差;计算所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值之间的第三误差;选择所述第一误差、第二误差、第三误差中最小的值对应的导航模块进行导航。可选地,所述第一误差为所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值的误差向量的模值;所述第二误差为所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值的误差向量的模值;所述第三误差为所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值的误差向量的模值。可选地,所述第一误差为所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第一增益值之间的乘积;所述第二误差为所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第二增益值之间的乘积;所述第三误差为所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第三增益值之间的乘积。可选地,所述第一增益值与所述第一导航模块的测量精度成反比;所述第二增益值与所述第二模块的测量精度成反比;所述第二增益值与所述第三模块的测量精度成反比。可选地,所述第一导航模块为RTK-GPS导航模块;所述第二导航模块为航位推算导航模块;所述第三导航模块为视觉导航模块。此外,为实现上述目的,本专利技术还提供一种移动机器人,其特征在于,包括:第一导航模块,用于获取第一导航数据及第一导航信号的当前值;第二导航模块,用于获取第二导航数据及第二导航信号的当前值;第三导航模块,用于获取第三导航数据及第三导航信号的当前值;误差计算模块,用于计算所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值之间的第一误差;计算所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值之间的第二误差;计算所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值之间的第三误差;导航选择模块,用于选择所述第一误差、第二误差、第三误差中最小的值对应的导航模块进行导航。可选地,所述第一误差为所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值的误差向量的模值;所述第二误差为所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值的误差向量的模值;所述第三误差为所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值的误差向量的模值。可选地,所述第一误差为所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第一增益值之间的乘积;所述第二误差为所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第二增益值之间的乘积;所述第三误差为所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第三增益值之间的乘积。可选地,所述第一增益值与所述第一导航模块的测量精度成反比;所述第二增益值与所述第二模块的测量精度成反比;所述第二增益值与所述第三模块的测量精度成反比。可选地,所述第一导航模块为RTK-GPS导航模块;所述第二导航模块为航位推算导航模块;所述第三导航模块为视觉导航模块。本专利技术针对用于安保巡逻的移动机器人,一方面基于陀螺或者惯性测量单元完成的导航方案具有累计误差,不能进行长距离的导航,另一方面RTK-GPS导航信号容易受到高楼或者树木的遮挡,同时现有的视觉车道线保持容易受到地面积水等因素影响;单靠一种或者不能互补优缺点的导航方式难以解决室外导航的关键性问题;而针对多种导航方式进行的组合导航,没有很好的方法控制其各种传感器内在的误差。本专利技术提出的多模态导航方法及移动机器人解决上述适用于安保巡逻机器人室外导航的具体问题,包括GPS信号遮挡情况下的导航问题,路面积水无法进行车道保持的导航问题,航位推算的累计误差等问题。附图说明图1为本专利技术实施例的多模态导航方法的流程示意图;图2为本专利技术实施例的移动机器人的硬件结构示意图;本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。在后续的描述中,使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本专利技术的说明,其本身并没有特定的意义。因此,"模块"与"部件"可以混合地使用。如图1所示,本专利技术提供一种多本文档来自技高网
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一种多模态导航方法及移动机器人

【技术保护点】
一种多模态导航方法,应用于移动机器人,所述移动机器人包括第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块;所述方法包括:分别获取所述第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块对应的第一导航数据、第二导航数据、第三导航数据;分别获取所述第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块对应的第一导航信号的当前值、第二导航信号的当前值、第三导航信号的当前值;计算所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值之间的第一误差;计算所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值之间的第二误差;计算所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值之间的第三误差;选择所述第一误差、第二误差、第三误差中最小的值对应的导航模块进行导航。

【技术特征摘要】
1.一种多模态导航方法,应用于移动机器人,所述移动机器人包括第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块;所述方法包括:分别获取所述第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块对应的第一导航数据、第二导航数据、第三导航数据;分别获取所述第一导航模块、第二导航模块以及第三导航模块对应的第一导航信号的当前值、第二导航信号的当前值、第三导航信号的当前值;计算所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值之间的第一误差;计算所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值之间的第二误差;计算所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值之间的第三误差;选择所述第一误差、第二误差、第三误差中最小的值对应的导航模块进行导航。2.根据权利要求1所述多模态导航方法,其特征在于,所述第一误差为所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值的误差向量的模值;所述第二误差为所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值的误差向量的模值;所述第三误差为所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值的误差向量的模值。3.根据权利要求1所述多模态导航方法,其特征在于,所述第一误差为所述第一导航信号的当前值与所述第一导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第一增益值之间的乘积;所述第二误差为所述第二导航信号的当前值与所述第二导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第二增益值之间的乘积;所述第三误差为所述第三导航信号的当前值与所述第三导航数据中对应的目标值的误差向量的模值与第三增益值之间的乘积。4.根据权利要求3所述多模态导航方法,其特征在于,所述第一增益值与所述第一导航模块的测量精度成反比;所述第二增益值与所述第二模块的测量精度成反比;所述第二增益值与所述第三模块的测量精度成反比。5.根据权利要求1所述多模态导航方法,其特征在于,所述第一导航模块为RTK-GPS导航模块;所述第二导航...

【专利技术属性】
技术研发人员:梅涛方健唐豪杰陈伟陈剑
申请(专利权)人:安科智慧城市技术中国有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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