一种移动机器人的定位系统及其定位方法技术方案

一种移动机器人的定位系统，包括若干已知反光件(M)、转台(T)、激光器(J)、角度编码器(B)及中央处理单元；所述相邻反光件之间的连线包围形成机器人的工作区域；所述激光器具有发射部(J1)与接收部(J2)；中央处理单元包括对所述工作区域进行栅格化的图形处理程序，中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线(L3)之间的多个第二角度，该多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组；所述接收部可同时接收到从多个反光件反射回来的激光反射线(L1)，中央处理单元通过运算处理获得各条激光反射线之间的一个第三角度组，然后将所述第三角度组与所述第二角度组进行对比以获得机器人在所述坐标系内的位置。

Positioning system of mobile robot and positioning method thereof

A positioning system of mobile robot, including the number of known reflector (M), turntable (T), laser (J), angle encoder (B) and the central processing unit; the connecting lines between adjacent reflector surrounded by the working area of a robot formation; the laser has the transmitter and receiving part (J1) (J2); the central processing unit includes a graphics program for grid to the work area, the central processing unit to calculate each intersection point connecting each reflector is formed by the connection line (L3) more than second angle, the second angle corresponding with each cross point second point group; the receiving part can be received simultaneously from a plurality of reflector reflected laser anti radiation (L1), a central processing unit acquires a third point group between the laser anti radiation through processing, then the A third angle set is contrasted with the second angle set to obtain a position of the robot in the coordinate system.

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人的定位系统及其定位方法
本专利技术属于一种机器人的定位
，尤其涉及一种移动机器人的定位系统与定位方法。
技术介绍
在移动机器人的应用中，导航是指移动机器人通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动。导航的成功需要有四个模块：感知，定位，认知，运动控制。其中，定位是移动机器人导航最基本的环节，所谓定位就是确定机器人在环境中的实时位姿。当前应用较多的定位技术有：视觉导航定位、全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)、差分GPS定位、超声波定位等。其中，视觉导航定位方式的图像处理计算量大，计算速度要求高，因而实时性差，此外，该种定位方式受外界环境的影响较大，因此不太适用于户外移动机器人的定位系统。全球定位系统是由美国国防部控制的，对非美国国防部授权的用户，其所能获得的定位导航精度较低，因此不适于定位精度较高的场合。差分GPS定位，是指用户GPS接收机附近设置一个已知精度坐标的差分基准站，基准站的接收机连续接收GPS导航信号，将测得的位置或距离数据与已知的位置、距离数据进行比较，确定误差，得出准确改正值，然后将这些改正数据通过数据链发播给覆盖区域内的用户，用以改正用户的定位结果，这种定位方法虽然定位精度高，但成本也很高。对于超声波定位方式，由于超声波在空气中衰减很大，因此只适用空间范围较小的场合。针对上述各种定位技术存在的缺陷，有必要提出一种改进的移动机器人定位系统以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种移动机器人通过角度对比来实现定位的定位系统与定位方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种移动机器人的定位系统，该定位系统设于一坐标系内，且该定位系统包括若干已知坐标值的反光件、安装于机器人上可360°旋转的转台、激光器、角度编码器及中央处理单元，所述激光器与角度编码器安装于所述转台上；所述相邻反光件之间的连线包围形成机器人的工作区域；所述激光器具有发射部与接收部，该发射部发出激光发射线至所述反光件后经反射形成的激光反射线被所述接收部接收，且所述反光件具备使该激光反射线平行于激光发射线的光线直反功能；所述角度编码器用于测得机器人的机头朝向线与所述激光反射线之间的第一角度；所述中央处理单元包括图形处理程序，该图形处理程序对所述工作区域进行栅格化并得出各交叉点的坐标值，中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线之间的多个第二角度，该多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组，然后将每一第二角度组存储起来；机器人在所述工作区域内移动时，所述接收部可同时接收到从多个反光件反射回来的激光反射线，所述角度编码器可对应测得多个所述第一角度，中央处理单元对这些第一角度进行运算处理以获得各条激光反射线之间的一个第三角度组，然后将所述第三角度与所述第二角度进行对比以获得机器人在所述坐标系内的位置。。优选的，当所述第三角度组与存储的一个第二角度组中有至少两个连续相等的角度值时，机器人的坐标值即为该第二角度组对应的交叉点的坐标值。。优选的，当所述第三角度组与存储的任意一个第二角度组中仅有一个相等的角度值或没有相等的角度值时，中央处理单元将寻找到与该第三角度组的各角度值最接近的另一个第二角度组，机器人在所述坐标系内的位置最接近该另一个第二角度组所对应的交叉点。优选的，所述第二角度为所述各条连接线中相邻两条连接线之间的角度，所述第三角度为所述各激光反射线中相邻两条激光反射线之间的角度。优选的，所述第二角度为其中一条连接线与其他各条连接线之间的角度，所述第三角度为其中一条激光反射线与其他各条激光反射线之间的角度。优选的，所述移动机器人为割草机器人。优选的，所述定位系统还包括设于机器人上的电子罗盘。为了实现上述目的，本专利技术还可以采用如下技术方案：一种移动机器人的定位方法，该机器人上安装有可360°旋转的转台、具有发射部与接收部的激光器、角度编码器以及中央处理单元，所述激光器与角度编码器设于所述转台上，所述定位方法包括如下步骤：1)将多个已知坐标值的反光件设置于机器人所在坐标系内；2)所述中央处理单元的图形处理程序对这些反光件的连线包围所形成的工作区域进行栅格化并得出各交叉点的坐标值；3)所述中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线之间的多个第二角度，多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组，然后将每一第二角度组存储起来；4)机器人在所述工作区域内移动时，所述发射部发出激光发射线至所述反光件后经反射形成的激光反射线被所述接收部接收，所述反光件具备使该激光反射线平行于激光发射线的光线直反功能，且所述接收部可同时接收到从多个反光件反射回来的多条激光反射线，所述角度编码器对应测得机器人的机头朝向线与所述多条激光反射线之间的多个第一角度；5)中央处理单元对这些第一角度进行运算处理以获得各条激光反射线之间的一个第三角度组；6)中央处理单元将所述第三角度组与所述第二角度组进行对比以获得机器人在所述坐标系内的位置。优选的，当中央处理单元在存储的各个第二角度组中查找到一个第二角度组，且该第二角度组与所述第三角度组有至少两个连续相等的角度值时，中央处理单元就判断机器人所在位置为该第二角度组所对应的所述交叉点的位置。优选的，当中央处理单元未查找到与所述第三角度具有相等角度值的第二角度组时，中央处理单元判断机器人所在位置的步骤如下：1)将所述第三角度组与存储的每一第二角度组内的各个角度值对应相减，并得出数量与第二角度组的数量相等的一系列第四角度组；2)将该一系列第四角度组中的各个角度值对应相比并选出具有最小绝对值的第四角度组；3)从选出的第四角度组中选出具有所述最小绝对值最多的第四角度组，从而获得与该第四角度组相对应的第二角度组；4)中央处理单元判断机器人所在位置最靠近步骤3中的第二角度组所对应的所述交叉点的位置。优选的，当中央处理单元从存储的各个第二角度组中查找到多个第二角度组，且该多个第二角度组与所述第三角度组仅有一个相等的角度值时，中央处理单元判断机器人所在位置的步骤如下：1)将所述多个第二角度组从存储的各个第二角度组筛选出来；2)将所述第三角度组与该多个第二角度组内的各个角度值对应相减，并得出多个第五角度组；3)将该多个第五角度组中的各个角度值对应相比并选出具有最小绝对值的第五角度组；4)从选出的第五角度组中选出具有所述最小绝对值最多的第五角度组，从而获得与该第五角度组相对应的第二角度组；5)中央处理单元判断机器人所在位置最靠近步骤4中的第二角度组所对应的所述交叉点的位置。优选的，当机器人按照中央处理单元设定的指定线路移动时，中央处理单元按一定频率对所述第二、第三角度组进行角度对比，所述机器人按一定速度沿所述指定线路移动，中央处理单元判断机器人所在位置的步骤如下：1)存储中央处理单元在前一次进行角度对比时机器人在所述坐标系内的前一时刻位置；2)以前一时刻位置为圆心，所述频率与速度的乘积为半径所形成的圆确定为角度对比的范围；3)选出位于该圆内或圆上的多个交叉点；4)将所述第三角度组与该多个交叉点所对应的多个第二角度组对比以获得机器人在所述坐标系内的位置。优选的，机器人上安装有可测得其航行方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动机器人的定位系统，该定位系统设于一坐标系内，且该定位系统包括若干已知坐标值的反光件、安装于机器人上可360°旋转的转台、激光器、角度编码器及中央处理单元，所述激光器与角度编码器安装于所述转台上；所述相邻反光件之间的连线包围形成机器人的工作区域；所述激光器具有发射部与接收部，该发射部发出激光发射线至所述反光件后经反射形成的激光反射线被所述接收部接收，且所述反光件具备使该激光反射线平行于激光发射线的光线直反功能；所述角度编码器用于测得机器人的机头朝向线与所述激光反射线之间的第一角度；其特征在于：所述中央处理单元包括图形处理程序，该图形处理程序对所述工作区域进行栅格化并得出各交叉点的坐标值，中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线之间的多个第二角度，该多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组，然后将每一第二角度组存储起来；机器人在所述工作区域内移动时，所述接收部可同时接收到从多个反光件反射回来的激光反射线，所述角度编码器可对应测得多个所述第一角度，中央处理单元对所述多个第一角度进行运算处理以获得各条激光反射线之间的一个第三角度组，然后将所述第三角度组与所述第二角度组进行对比以获得机器人在所述坐标系内的位置。...

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人的定位系统，该定位系统设于一坐标系内，且该定位系统包括若干已知坐标值的反光件、安装于机器人上可360°旋转的转台、激光器、角度编码器及中央处理单元，所述激光器与角度编码器安装于所述转台上；相邻反光件之间的连线包围形成机器人的工作区域；所述激光器具有发射部与接收部，该发射部发出激光发射线至所述反光件后经反射形成的激光反射线被所述接收部接收，且所述反光件具备使该激光反射线平行于激光发射线的光线直反功能；所述角度编码器用于测得机器人的机头朝向线与所述激光反射线之间的第一角度；其特征在于：所述中央处理单元包括图形处理程序，该图形处理程序对所述工作区域进行栅格化并得出各交叉点的坐标值，中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线之间的多个第二角度，该多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组，然后将每一第二角度组存储起来；机器人在所述工作区域内移动时，所述接收部可同时接收到从多个反光件反射回来的激光反射线，所述角度编码器可对应测得多个所述第一角度，中央处理单元对所述多个第一角度进行运算处理以获得各条激光反射线之间的一个第三角度组，然后将所述第三角度组与所述第二角度组进行对比以获得机器人在所述坐标系内的位置。2.如权利要求1所述的定位系统，其特征在于：当所述第三角度组与存储的一个第二角度组中有至少两个连续相等的角度值时，机器人的坐标值即为该第二角度组对应的交叉点的坐标值。3.如权利要求2所述的定位系统，其特征在于：当所述第三角度组与存储的任意一个第二角度组中仅有一个相等的角度值或没有相等的角度值时，中央处理单元将寻找到与该第三角度组的各角度值最接近的另一个第二角度组，机器人在所述坐标系内的位置最接近该另一个第二角度组所对应的交叉点。4.如权利要求3所述的定位系统，其特征在于：所述第二角度为所述各条连接线中相邻两条连接线之间的角度，所述第三角度为所述各激光反射线中相邻两条激光反射线之间的角度。5.如权利要求3所述的定位系统，其特征在于：所述第二角度为其中一条连接线与其他各条连接线之间的角度，所述第三角度为其中一条激光反射线与其他各条激光反射线之间的角度。6.如权利要求1至5项中任一项所述的定位系统，其特征在于：所述移动机器人为割草机器人。7.如权利要求6所述的定位系统，其特征在于：所述定位系统还包括设于机器人上的电子罗盘。8.一种移动机器人的定位方法，该机器人上安装有可360°旋转的转台、具有发射部与接收部的激光器、角度编码器以及中央处理单元，所述激光器与角度编码器设于所述转台上，其特征在于：所述定位方法包括如下步骤：1)将多个已知坐标值的反光件设置于机器人所在坐标系内；2)所述中央处理单元的图形处理程序对这些反光件的连线包围所形成的工作区域进行栅格化并得出各交叉点的坐标值；3)所述中央处理单元计算出每一交叉点连接各个反光件所形成的各条连接线之间的多个第二角度，该多个第二角度组成与每一交叉点对应的第二角度组，然后将每一第二角度组存储起来；4)机器人在所述工作区域内移动时，所述发射部发出激光发射线至所述反光件后经反射形成的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔钊，宋强，姜飞，
申请(专利权)人：苏州科瓴精密机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：