一种机器人自主导航方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人自主导航方法、装置及系统，包括：从预先确定的机器人导航的轨迹点集合中选取一个轨迹点作为机器人运行的当前轨迹点；对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测；确定预测坐标与轨迹点集合中下一个轨迹点坐标的差值；根据差值与阈值的大小关系，确定机器人的下一个轨迹点坐标，调整机器人的运行方向向确定的下一个轨迹点运行，并将确定的下一个轨迹点坐标作为当前轨迹点，对机器人运行的下一个位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至机器人导航结束。采用本发明专利技术实施例提供的方案，提高了机器人在自主导航时的定位精度，从而使得机器人能够按照正确的轨迹运动。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人自主导航方法、装置及系统
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人自主导航方法、装置及系统。
技术介绍
随着现代化生产的快速发展，机器协助或代替人工完成很多枯燥、繁琐和危险的工作。在机器人工作时，需要机器人按照正确的轨迹运动实现自主导航，从而完成指定的工作。特别是在变电站环境中，在一些关键设备处，需要对这些设备的工作状态进行巡检，例如：仪表数据的读取、电力设施温度数据的读取、刀闸状态的识别等。由于存在高压电或者强电磁，对人的身体可能会造成危害，人工不能到现场进行监测，因而采用机器人代替人工进行监测。在机器人对变电站中的待检测对象进行监测的过程中，准确对机器人进行定位，使机器人不偏离正确的轨迹，才能准确进行监测。目前，现有的定位技术包括GPS、红外线、超声波、WIFI、蓝牙等。其中GPS是目前应用最广泛的室外定位技术，其卫星有效覆盖范围大，定位导航信号免费，但是，GPS定位精度范围在5m-20m，且其定位信号不能穿透建筑物；红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性；超声波受多径效应和非视距传播影响很大；WIFI和蓝牙定位主要应用于小范围定位，且存在有定位误差不稳定，受噪声信号干扰大的缺点。由于在变电站环境中，受强电磁干扰、信号传输过程中的非视距传输、多径干扰、信号衰落等的影响，采用上述现有的定位方法对机器人进行定位实现自主导航，因为这些定位方法本身的特点和缺陷，使得对变电站中进行巡检的机器人进行定位时准确性差，进而使得机器人偏离正确的运动轨迹，无法完成对待检测对象的巡检工作。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种机器人自主导航方法、装置及系统，用以解决现有技术中存在的机器人自主导航定位精度低的问题。本专利技术实施例提供一种机器人自主导航方法，包括：从预先确定的机器人导航的轨迹点集合中选取一个轨迹点作为机器人运行的当前轨迹点；从机器人运行的当前轨迹点开始，对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测，得到下一个轨迹点的预测坐标；确定所述下一个轨迹点的预测坐标与所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的差值；根据所述差值与阈值的大小关系，确定所述机器人的下一个轨迹点坐标，调整所述机器人的运行方向向确定的下一个轨迹点运行，并将确定的下一个轨迹点坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一个位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束。。通过本专利技术实施例提供的上述方法，由于在机器人导航过程中对机器人运行的当前轨迹点进行下一个导航轨迹点的坐标预测，并通过将预测坐标与预先确定的轨迹点坐标的差值与阈值进行比较，根据比较结果，对预测坐标进行校正，提高了机器人在自主导航时的定位精度，从而使得机器人能够按照正确的轨迹运动。进一步的，所述根据所述差值与阈值的大小关系，确定所述机器人的下一个轨迹点坐标，调整所述机器人的运行方向向确定的下一个轨迹点运行，并将确定的下一个轨迹点坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一个位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束，具体包括：当所述差值小于等于阈值时，所述机器人向所述预测坐标运行，并在运行至所述预测坐标处时，以所述预测坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束；当所述差值大于阈值时，所述机器人向所述预测坐标和所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的加权平均值坐标运行，并在运行至所述加权平均值坐标处时，以所述加权平均值坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束。进一步的，预先确定机器人导航的轨迹点集合，具体包括：根据机器人与已知坐标的至少三个基站之间的距离，确定机器人按照预设轨迹运行的各轨迹点的坐标；将从所述各轨迹点中选取的有效点确定为机器人导航的轨迹点集合。进一步的，将从所述各轨迹点中选取的有效点确定为机器人导航的轨迹点集合，具体包括：从第一个轨迹点开始，将与该点相隔预设距离的点确定为有效点，并以该有效点作为新的起点，直至确定所有的有效点；将所有的有效点和关键位置对应的轨迹点确定为机器人导航的轨迹点集合，所述关键位置为所述机器人对待检测对象进行监测的位置。进一步的，所述对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测方式为卡尔曼滤波预测方式。本专利技术实施例还提供了一种机器人自主导航装置，包括：选取单元，用于从预先确定的机器人导航的轨迹点集合中选取一个轨迹点作为机器人运行的当前轨迹点；预测单元，用于从机器人运行的当前轨迹点开始，对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测，得到下一个轨迹点的预测坐标；第一确定单元，用于确定所述下一个轨迹点的预测坐标与所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的差值；第二确定单元，用于根据所述差值与阈值的大小关系，确定所述机器人的下一个轨迹点坐标，调整所述机器人的运行方向向确定的下一个轨迹点运行，并将确定的下一个轨迹点坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一个位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束。通过本专利技术实施例提供的上述装置，由于在机器人导航过程中对机器人运行的当前轨迹点进行下一个导航轨迹点的坐标预测，并通过将预测坐标与预先确定的轨迹点坐标的差值与阈值进行比较，根据比较结果，对预测坐标进行校正，提高了机器人在自主导航时的定位精度，从而使得机器人能够按照正确的轨迹运动。进一步的，所述第二确定单元，具体用于当所述差值小于等于阈值时，所述机器人向所述预测坐标运行，并在运行至所述预测坐标处时，以所述预测坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束；当所述差值大于阈值时，所述机器人向所述预测坐标和所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的加权平均值坐标运行，并在运行至所述加权平均值坐标处时，以所述加权平均值坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束。进一步的，所述预测单元，具体用于根据机器人与已知坐标的至少三个基站之间的距离，确定机器人按照预设轨迹运行的各轨迹点的坐标；将从所述各轨迹点中选取的有效点确定为机器人导航的轨迹点集合。进一步的，所述预测单元，具体用于从第一个轨迹点开始，将与该点相隔预设距离的点确定为有效点，并以该有效点作为新的起点，直至确定所有的有效点；将所有的有效点和关键位置对应的轨迹点确定为机器人导航的轨迹点集合，所述关键位置为所述机器人对待检测对象进行监测的位置。进一步的，所述对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测方式为卡尔曼滤波预测方式。本专利技术实施例还提供了一种机器人自主导航系统，包括：后台处理机、机器人，安装在所述机器人上的标签设备和至少三个基站，其中：所述后台处理机，为上述的机器人自主导航装置；所述机器人，用于按照标签设备传送的下一个轨迹点的坐标，向所述下一个轨迹点的坐标运行；所述标签设备，用于向所述基站发送脉冲信号；接收所述基站返回的对所述脉冲信号的接收应答响应；根据所述脉冲信号的发送时间与所述接收应答响应的接收时间的差值，确定所述机器人与基站的距离；将所述距离发送给所述基站；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人自主导航方法，其特征在于，包括：从预先确定的机器人导航的轨迹点集合中选取一个轨迹点作为机器人运行的当前轨迹点；从机器人运行的当前轨迹点开始，对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测，得到下一个轨迹点的预测坐标；确定所述下一个轨迹点的预测坐标与所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的差值；根据所述差值与阈值的大小关系，确定所述机器人的下一个轨迹点坐标，调整所述机器人的运行方向向确定的下一个轨迹点运行，并将确定的下一个轨迹点坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一个位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束。

【技术特征摘要】
1.一种机器人自主导航方法，其特征在于，包括：从预先确定的机器人导航的轨迹点集合中选取一个轨迹点作为机器人运行的当前轨迹点；从机器人运行的当前轨迹点开始，对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测，得到下一个轨迹点的预测坐标；确定所述下一个轨迹点的预测坐标与所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的差值；当所述差值大于阈值时，所述机器人向所述预测坐标和所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的加权平均值坐标运行，并在运行至所述加权平均值坐标处时，以所述加权平均值坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束；其中，所述预测坐标和所述预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标的加权平均值坐标的计算公式如下：其中，(x、y)为加权平均值坐标，δ为更新因子，(xkalman,ykalman)为预测坐标，(xpreassign,ypreassign)为预先确定的机器人导航的轨迹点集合中下一个轨迹点的坐标。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当所述差值小于等于阈值时，所述机器人向所述预测坐标运行，并在运行至所述预测坐标处时，以所述预测坐标作为当前轨迹点，对所述机器人运行的下一位置的轨迹点进行坐标预测，重复执行直至所述机器人导航结束。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预先确定机器人导航的轨迹点集合，具体包括：根据机器人与已知坐标的至少三个基站之间的距离，确定机器人按照预设轨迹运行的各轨迹点的坐标；将从所述各轨迹点中选取的有效点确定为机器人导航的轨迹点集合。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将从所述各轨迹点中选取的有效点确定为机器人导航的轨迹点集合，具体包括：从第一个轨迹点开始，将与该点相隔预设距离的点确定为有效点，并以该有效点作为新的起点，直至确定所有的有效点；将所有的有效点和关键位置对应的轨迹点确定为机器人导航的轨迹点集合，所述关键位置为所述机器人对待检测对象进行监测的位置。5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测方式为卡尔曼滤波预测方式。6.一种机器人自主导航装置，其特征在于，包括：选取单元，用于从预先确定的机器人导航的轨迹点集合中选取一个轨迹点作为机器人运行的当前轨迹点；预测单元，用于从机器人运行的当前轨迹点开始，对当前轨迹点进行下一个轨迹点的坐标预测，得到下一个轨迹点的预测坐标；第一确定单元，用于确定所述下一个轨迹点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钦丽，丁宁，吴辉，于练，熊丹，
申请(专利权)人：深圳市科松电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44