一种机器人的室内定位导航的方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人的室内定位导航的方法，包括机器人本体、左侧驱动轮、右侧驱动轮、固定式单点激光测距模块、激光测距线、障碍物、机器人圆心、单目摄像头、陀螺仪模块和MCU控制模块，所述机器人本体的底部且位于机器人圆心的两端安装有相互对称分布的左侧驱动轮和右侧驱动轮。采用一个固定的固定式单点激光测距模块，可安装在机器人水平方向的前后左右任何部位，通过机器人的旋转，达到360°扫描障碍物，建立地图的目的，效果等同于360°的旋转激光测雷达，并结合单目摄像头，实现室内建图，定位功能。该方案但更易于安装，因为没有旋转机构，不需要电机控制固定式单点激光测距模块旋转，因此固定式单点激光测距模块的使用寿命更长，成本更低。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人的室内定位导航的方法
本专利技术涉及智能机器人
，具体为一种机器人的室内定位导航的方法。
技术介绍
目前机器人室内定位建图有基于激光雷达定位方式和视觉定位方式，基于激光雷达定位方式，优点是能即时扫描地图，地图可应用于导航路径规划，缺点是不便安装，对结构有要求，有机械运动，容易损坏，没有特征物可矫正地图。采用视觉的方式，能定义特征物，安装方便，但不能即时扫描地图，不能用于导航和路径规划，而且目前机器人室内定位建图有基于陀螺仪室内定位导航，及基于360°旋转激光雷达扫描的定位导航方式，采用陀螺仪的室内定位方式，优点是低成本、易安装，缺点是由于需要里程计辅助计算，由于轮子打滑及时间的累积误差，导致地图慢慢的出现偏移而无法矫正，最终导致定位失败。360°旋转激光雷达扫描方式定位建图方式，优点是建图成功率较高，能根据激光数据实时矫正地图，缺点是成本高，且对模具的要求较高，激光雷达不易安装，且由于激光雷达内置动作旋转机构，容易损坏，而传统的360°旋转扫描机关模块，由于需要电机带动，不停的旋转，功耗高，而且容易损坏，使用寿命不长，不易于安装，为此，我们提出一种机器人的室内定位导航本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人的室内定位导航的方法，包括机器人本体(1)、左侧驱动轮(2)、右侧驱动轮(3)、固定式单点激光测距模块(4)、激光测距线(5)、障碍物(6)、机器人圆心(7)、单目摄像头(8)、陀螺仪模块和MCU控制模块，其特征在于：所述机器人本体(1)的底部且位于机器人圆心(7)的两端安装有相互对称分布的左侧驱动轮(2)和右侧驱动轮(3)，所述机器人本体(1)的表面安装有固定式单点激光测距模块(4)，所述固定式单点激光测距模块(4)会射出激光测距线(5)，该激光测距线(5)可以为可见光或不可见光，所述固定式单点激光测距模块(4)射出的激光测距线(5)会照射于障碍物(6)的表面，所述固定式单点激...

【技术特征摘要】
1.一种机器人的室内定位导航的方法，包括机器人本体(1)、左侧驱动轮(2)、右侧驱动轮(3)、固定式单点激光测距模块(4)、激光测距线(5)、障碍物(6)、机器人圆心(7)、单目摄像头(8)、陀螺仪模块和MCU控制模块，其特征在于：所述机器人本体(1)的底部且位于机器人圆心(7)的两端安装有相互对称分布的左侧驱动轮(2)和右侧驱动轮(3)，所述机器人本体(1)的表面安装有固定式单点激光测距模块(4)，所述固定式单点激光测距模块(4)会射出激光测距线(5)，该激光测距线(5)可以为可见光或不可见光，所述固定式单点激光测距模块(4)射出的激光测距线(5)会照射于障碍物(6)的表面，所述固定式单点激光测距模块(4)测距的激光束(5)方向所在的直线刚好经过机器人圆心(7)的位置，所述机器人本体(1)的顶部且位于机器人圆心(7)的一侧和机器人本体(1)表面的一侧固定安装有单目摄像头(8)；所述固定式单点激光测距模块(4)的输出端与MCU控制模块的输入端电性连接，所述陀螺仪模块的输入端与MCU控制模块的输入端电性连接，所述MCU控制模块与左侧驱动轮(2)和右侧驱动轮(3)之间相互电性连接，所述固定式单点激光测距模块(4)与MCU控制模块之间的电性连接可获取机器人本体(1)与障碍物(6)之间的距离，所述陀螺仪模块与MCU控制模块之间的电性连接可获取机器人本体(1)的角度θ，结合光测距模块(4)与机器人中心轴的夹角，可以计算出与障碍物(6)之间的角度，所述MCU控制模块的输出端与左侧驱动轮(2)和右侧驱动轮(3)的输入端之间的电性连接可对左侧驱动轮(2)和右侧驱动轮(3)进行驱动控制，所述左侧驱动轮(2)和右侧驱动轮(3)的输出端与MCU控制模块的输入端之间的电性连接可将左侧驱动轮(2)和右侧驱动轮(3)的里程数反馈至MCU控制模块，所述单目摄像头(8)的输出端与MCU控制模块的输入端电性连接，所述单目摄像头(8)可采集到上方的障碍物图像以及运动方向的障碍物图像。2.根据权利要求1所述的一种机器人的室内定位导航的方法，其特征在于：所述计算坐标的方法包括以下步骤(1)机器人本体(1)在直线的过程中，前部固定式单点激光测距模块(4)测量前方的障碍物距离，陀螺仪模块计算机器人本体(1)的角度，单目摄像头(8)拍摄图片；(2)在t时间内，取摄像头两帧图片数据，通过图片数据融合陀螺仪模块数据，码盘数据，固定式单点激光测距模块(4)的数据，计算出移动的新坐标；(3)通过两帧图片之间的旋转关系，计算出旋转角度，矫正陀螺仪模块数据，并结合两帧图片之间的旋转角度，通过距离的的变化修正里程计的数据，算法如下：t1时间测量到障碍物的距离为s1、里程计测量测量的距离为d1；t2时间测量到障碍物的距离为s2，里程计测量到的距离为d2；则t2时间的距离为d21＝d2*(1-k)+(d1+(s1-s2))*k。其中k为固定式单点激光测距模块计算值的信任度，值在0-1之间，1表明100％信任固定式单点激光测距模块，而0表示不信任测距模块，k的值可以根据卡尔曼滤波算法或二阶滤波算法等滤波算法结合其他传感器数据计算出最优值，k＝0，意味着100％信任里程计的数据；(4)通过两帧图片之间的旋转关系，计算出旋转角度，矫正陀螺仪模块的数据。3.根据权利要求1所述的一种机器人的室内定位导航的方法，其特征在于：所述机器人原地旋转，激光扫描建图的方法包括以下步骤：(1)P1(x1,y1)位置原地旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦云智，
申请(专利权)人：韦云智，
类型：发明
国别省市：浙江,33