自主巡逻机器人航迹校正装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种自主巡逻机器人航迹校正装置及方法，使机器人在GPS信号弱或受到干扰的特殊情况下，依然能够在规定的路线内正常巡逻。该航迹校正装置包括在巡逻路线上沿其设定的巡逻方向设置的多个磁钉、设置在机器人上的磁尺以及在磁尺上沿横向等距分布的多个磁场检测传感器。在GPS信号正常的情况下，机器人依据其自身的惯性导航系统对航向进行控制；当GPS信号丢失或受到干扰导致航向不准确时，通过给航迹校正装置对其航迹进行校正。

Track correction device and method for autonomous patrol robot

The invention discloses a track correction device and method for an autonomous patrol robot, which enables a robot to patrol normally within a prescribed route under the condition that the GPS signal is weak or disturbed. The track correcting device comprises a plurality of magnetic nails arranged along the patrol direction set by the patrol line, a magnetic ruler arranged on the robot, and a plurality of magnetic field detecting sensors which are transversely distributed along the magnetic ruler. In the case of normal GPS signal, the robot according to the inertial navigation system to control its direction; when the GPS signal is lost or interference caused by inaccurate course, to track correction device for correction of track.

【技术实现步骤摘要】
自主巡逻机器人航迹校正装置及方法
本专利技术涉及一种航迹校正装置及方法，具体涉及一种自主巡逻机器人航迹校正装置及方法。技术背景随着当今社会的发展，机器人技术有了突飞猛进的发展。安防机器人越来越多代替保安对住宅小区进行定点巡逻、异常报警、远程操控，对危险情况进行监控等作业，显著的解放了劳动力，降低了人工成本。目前针对搭载惯导的自主巡逻安防机器人主要利用差分GPS、对角速度敏感的陀螺仪和加速度计，依据初始位置姿态信息，通过积分运算确定载体当前的姿态、速度、和位置信息，并得出机器人的航向信息，并实现对机器人的航向控制。然而，实际情况有可能遇到GPS信号弱，并且出现干扰GPS信号的情况，这样就会导致计算出的航迹出现偏差，机器人不能按着规定的路线巡逻。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种自主巡逻机器人航迹校正装置及方法，使机器人在GPS信号弱或受到干扰的情况下，依然能够在规定的路线内正常巡逻，提高了机器人自主巡逻的可靠性。自主巡逻机器人航迹校正装置包括：设置在机器人上的主控单元、沿纵向等间距设置在机器人的巡逻路线上的两个以上磁钉、安装在机器人上的磁尺以及在磁尺上沿横向等间距分布的两个以上磁场检测传感器；所述纵向指设定的机器人的巡逻方向；所述磁场检测传感器实时检测机器人所经过路线的磁场信号并发送给机器人上的主控单元；所述主控单元依据所接收到的磁场信号判断是否经过磁钉并确定检测到磁钉的磁场检测传感器的位置，若相邻两次检测到磁钉的为同一个磁场检测传感器，则表明当前航向与设定的巡逻方向一致；若相邻两次检测到磁钉的磁场检测传感器为磁尺上不同位置的磁场检测传感器，表明当前航向偏离了设定的巡逻方向，所述主控单元校正机器人的航迹使其与设定的巡逻方向一致。此外本专利技术提供一种自主巡逻机器人航迹校正方法，在机器人的巡逻路线上沿纵向等间距设置的两个以上磁钉，在机器人上安装有磁尺并在磁尺上沿横向等距分布的两个以上磁场检测传感器；纵向指设定的机器人的巡逻方向；在GPS信号正常的情况下，所述机器人依据自身的惯性导航系统对航向进行控制；当GPS信号丢失或受到干扰时，所述磁场检测传感器实时检测机器人所经过路线的磁场信号并发送给机器人上的主控单元；在所述主控单元内预存有磁尺上每个磁场检测传感器的编号及其在磁尺上的位置所对应的尺寸；所述主控单元依据所接收到的磁场信号判断是否经过磁钉并确定检测到磁钉的磁场检测传感器的位置，若相邻两次检测到磁钉的为同一个磁场检测传感器，则表明当前航向与设定的巡逻方向一致，无需进行航迹校正；若相邻两次检测到磁钉的磁场检测传感器为磁尺上不同位置的磁场检测传感器，表明当前航向偏离了设定的巡逻方向，所述主控单元计算当前航向与设定的巡逻方向之间的夹角θ：设经过第一个磁钉时检测到该磁钉的磁场检测传感器在磁尺上的位置所对应的尺寸x1；经过第二个磁钉时，检测到该磁钉的磁场检测传感器在磁尺上的位置所对应的尺寸x2，设地面上两个磁钉之间的距离是d，则此时自主巡逻安防机器人实际航向与设定的巡逻方向之间的夹角θ为：所述主控单元依据所计算的实际航向与设定的巡逻方向之间的夹角θ校正机器人的航迹，使其与设定的巡逻方向一致。有益效果采用该方法使机器人在GPS信号弱或受到干扰的情况下，依然能够在规定的路线内正常巡逻，从而弥补在特殊路段航向不准确的不足，提高了自主导航的精准度，提高了机器人自主巡逻的可靠性。说明书附图图1为该方法的流程图；图2为航迹方向计算原理图。其中：1－磁尺，2－磁场检测传感器，3－磁钉，4－设定的巡逻路线具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供一种自主巡逻机器人航迹校正方法，使机器人在GPS信号弱或受到干扰的特殊情况下，依然能够在规定的路线内正常巡逻。令机器人设定巡逻方向为纵向，在机器人的巡逻路线4上无GPS信号或GPS信号较弱的路段上沿纵向设置有多个磁钉3，为方便后续计算，多个磁钉等间距分布。在机器人上安装磁尺1，在磁尺1上沿横向等距分布有多个磁场检测传感器2(即磁尺是由多个磁传感器排成一排的传感器组合)，如图2所示。磁场检测传感器2实时检测机器人所经过路线的磁场信号并发送给机器人上的主控单元，主控单元依据所接收到的磁场信号判断是否经过磁钉3并判断是磁尺上的哪个磁场检测传感器检测到了磁钉。主控单元判断是否经过磁钉的原理为：由于磁尺固定在机器人上，距离磁钉一定的高度，而且磁尺横向分布若干个磁场检测传感器；当磁钉位于磁场检测传感器正下方时，磁场强度最大。由此在机器人自主巡逻过程中，当磁尺上的磁场检测传感器检测到磁场信号后，输出电压给主控单元，主控单元对电压进行采样、滤波处理，得到电压随时间变化的曲线，对曲线积分，机器人行走速度一定，当积分值大于设定的阈值时，表示机器人经过一个磁钉。磁钉的磁场是一个变化的范围，距离磁钉越远，检测到的磁场强度越弱，积分处理是为了防止路面上非磁钉物质的干扰，起到滤波的作用。主控单元判断磁尺上的哪个磁场检测传感器检测到磁钉的原理为：磁尺上对应每个磁场检测传感器的位置均有一个尺寸数值，在主控单元内预存有磁尺上的每个磁场检测传感器的编号及其在磁尺上的位置对应的尺寸数值，由此当多个磁场检测传感器同时检测到磁场时，主控单元对其接收到的多个磁场检测传感器的磁场信号进行比对，将磁场强度最大的信号对应的磁场检测传感器判定为当前检测到磁钉的磁场检测传感器。设置有航迹校正装置的自主巡逻机器人在巡逻过程中：由于自主巡逻安防机器人身上搭载有惯性导航系统，在GPS信号正常的情况下，依据惯性导航系统对机器人的航向进行控制；当GPS信号丢失或受到干扰时，通过给航迹校正装置对其航迹进行校正，航迹校正原理为：机器人上的主控单元依据所接收到的磁场信号判断是否经过磁钉并判断是磁尺上的哪个磁场检测传感器检测到了磁钉；若相邻两次检测到磁钉的为同一个磁场检测传感器(如图2中的A－B)，则表明当前航向与设定的巡逻路线一致，无需进行航迹校正；若相邻两次检测到磁钉的磁场检测传感器为磁尺上不同位置的磁场检测传感器(如图2中的B－C)，表明当前航向偏离了设定的巡逻路线，主控单元计算机器人当前的航向与设定的巡逻方向之间的夹角θ：设经过第一个磁钉时检测到该磁钉的磁场检测传感器在磁尺上的位置对应的尺寸数值为x1；经过第二个磁钉时，检测到该磁钉的磁场检测传感器在磁尺上的位置对应的尺寸数值为x2，设地面上两个磁钉之间的距离是d，则此时自主巡逻安防机器人实际航向与设定的巡逻方向之间的夹角θ为：主控单元依据所计算的当前航向与设定的巡逻方向之间的夹角θ校正机器人的航迹，使其与设定的巡逻方向一致。综上所述，以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
自主巡逻机器人航迹校正装置，其特征在于，包括：设置在机器人上的主控单元、沿纵向等间距设置在机器人的巡逻路线上的两个以上磁钉、安装在机器人上的磁尺以及在磁尺上沿横向等间距分布的两个以上磁场检测传感器；所述纵向指设定的机器人的巡逻方向；所述磁场检测传感器实时检测机器人所经过路线的磁场信号并发送给机器人上的主控单元；所述主控单元依据所接收到的磁场信号判断是否经过磁钉并确定检测到磁钉的磁场检测传感器的位置，若相邻两次检测到磁钉的为同一个磁场检测传感器，则表明当前航向与设定的巡逻方向一致；若相邻两次检测到磁钉的磁场检测传感器为磁尺上不同位置的磁场检测传感器，表明当前航向偏离了设定的巡逻方向，所述主控单元校正机器人的航迹使其与设定的巡逻方向一致。

【技术特征摘要】
1.自主巡逻机器人航迹校正装置，其特征在于，包括：设置在机器人上的主控单元、沿纵向等间距设置在机器人的巡逻路线上的两个以上磁钉、安装在机器人上的磁尺以及在磁尺上沿横向等间距分布的两个以上磁场检测传感器；所述纵向指设定的机器人的巡逻方向；所述磁场检测传感器实时检测机器人所经过路线的磁场信号并发送给机器人上的主控单元；所述主控单元依据所接收到的磁场信号判断是否经过磁钉并确定检测到磁钉的磁场检测传感器的位置，若相邻两次检测到磁钉的为同一个磁场检测传感器，则表明当前航向与设定的巡逻方向一致；若相邻两次检测到磁钉的磁场检测传感器为磁尺上不同位置的磁场检测传感器，表明当前航向偏离了设定的巡逻方向，所述主控单元校正机器人的航迹使其与设定的巡逻方向一致。2.自主巡逻机器人航迹校正方法，其特征在于，在机器人的巡逻路线上沿纵向等间距设置的两个以上磁钉，在机器人上安装有磁尺并在磁尺上沿横向等距分布的两个以上磁场检测传感器；纵向指设定的机器人的巡逻方向；在GPS信号正常的情况下，所述机器人依据自身的惯性导航系统对航向进行控制；当GPS信号丢失或受到...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭李浩，王坤，
申请(专利权)人：北京克路德人工智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11