一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置，其中方法包括：S1、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；S2、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；S3、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。本发明专利技术实现了对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置
本专利技术涉及移动机器人里程推算
，尤其涉及一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置。
技术介绍
移动机器人里程推算是研究移动机器人同时定位与地图构建(simultaneouslocalizationandmapping，SLAM)问题的基础。现有的里程推算方法大多基于GPS定位来实现，还有利用计算机视觉的方法实现里程推算，但GPS定位的准确度无法确定，且存在基站与移动站之间的通信质量无法掌控的问题，而计算机视觉的方法依赖于摄像头的质量，甚至光线的限制。因此，需要提出一种通用的里程推算方法以实现对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置，实现了对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。本专利技术提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，包括：S1、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；S2、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；S3、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。可选地，步骤S3之后，步骤S4之前还包括：获取设置于单轮上的陀螺仪采集的补偿旋转角度；将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系补偿旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。可选地，将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度具体为：通过预置加权公式将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度，其中Δθf为车体坐标系补偿旋转角度，Δθgyro为补偿旋转角度，w为加权系数。可选地，步骤S1之前还包括：构建车体模型，确定车体的长度和宽度。可选地，步骤S4之后还包括：根据旋转后的车体原点坐标以及旋转前的车体原点坐标确定车体的运动模式。本专利技术提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算装置，包括：第一处理单元，用于获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；第二处理单元，用于获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；第三处理单元，用于结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；第四处理单元，用于根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。可选地，还包括：获取单元，用于获取设置于单轮上的陀螺仪采集的补偿旋转角度；第五处理单元，用于将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度；第四处理单元，还用于根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系补偿旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。可选地，第五处理单元还用于通过预置加权公式将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度，其中Δθf为车体坐标系补偿旋转角度，Δθgyro为补偿旋转角度，w为加权系数。可选地，还包括：建模单元，用于构建车体模型，确定车体的长度和宽度。可选地，还包括：模式确定单元，用于根据旋转后的车体原点坐标以及旋转前的车体原点坐标确定车体的运动模式。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，包括：S1、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；S2、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；S3、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。本专利技术通过在移动机器人的四轮处配备旋转编码器，利用旋转编码器测量单轮的旋转脉冲数，从而计算出单轮的移动距离即里程，再根据在移动机器人的四轮处配备的陀螺仪来获取单轮的转弯角度，从而计算出单轮的转弯半径，结合起来获得整个车体坐标系旋转角度，最终根据旋转变化矩阵求出原点的相对变化，能够确定移动后的移动机器人的位置，实现了对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术提供的一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法的一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术提供的一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本专利技术提供的一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算装置的一个实施例的结构示意图；图4为本专利技术提供的一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算装置的另一个实施例的结构示意图；图5为本专利技术提供的一种两轮驱动两轮转向模式的移动机器人模型图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法及装置，实现了对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法的一个实施例，包括：101、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；102、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；103、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；104、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。本专利技术实施例通过在移动机器人的四轮处配备旋转编码器，利用旋转编码器测量单轮的旋转脉冲数，从而计算出单轮的移动距离即里程，再根据在移动机器人的四轮处配备的陀螺仪来获取单轮的转弯角度，从而计算出单轮的转弯半径，结合起来获得整个车体坐标系旋转角度，最终根据旋转变化矩阵求出原点的相对变化，能够确定移动后的移动机器人的位置，实现了对四轮独立驱动和转向的移动机器人的里程计算。以上是对本专利技术提供的一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法的一个实施例进行的说明，以下将对本专利技术提供的一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法的另一个实施例进行说明。请参阅图2，本专利技术提供了一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法的另一个实施例，包括：201、构建车体模型，确定车体的长度和宽度；如图5所示，车体模型包括1号轮至4号轮，每号轮独立驱动和转向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，其特征在于，包括：S1、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；S2、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；S3、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。

【技术特征摘要】
1.一种基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，其特征在于，包括：S1、获取设置于单轮上的旋转编码器采集的旋转脉冲数，结合旋转脉冲数和单轮的周长计算单轮的里程数；S2、获取四轮中前外侧轮的转弯角度，并根据转弯角度以及车体的长度和宽度计算单轮的转弯半径；S3、结合单轮的里程数和单轮的转弯半径，计算得到车体坐标系旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。2.根据权利要求1所述的基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，其特征在于，步骤S3之后，步骤S4之前还包括：获取设置于单轮上的陀螺仪采集的补偿旋转角度；将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度；S4、根据旋转变化矩阵，通过车体坐标系补偿旋转角度和旋转前的车体原点坐标计算旋转后的车体原点坐标。3.根据权利要求2所述的基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，其特征在于，将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度具体为：通过预置加权公式将补偿旋转角度与车体坐标系旋转角度进行加权计算，得到车体坐标系补偿旋转角度，其中Δθf为车体坐标系补偿旋转角度，Δθgyro为补偿旋转角度，w为加权系数。4.根据权利要求1所述的基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：构建车体模型，确定车体的长度和宽度。5.根据权利要求1所述所述的基于四轮独立驱动和转向的里程推算方法，其特征在于，步骤S4之后还包括：根据旋转后的车体原点坐标以及旋转前的车体原点坐标确定车体的运动模式。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晶，麦晓明，陈辉，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44