一种移动机器人的定位系统技术方案

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；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。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

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。
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,GlobalPositioning System)、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。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；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。与现有技术相比，本专利技术定位方法通过角度对比来实现机器人定位，无需过于复杂的计算程序，因此不但可实现快速定位，而且成本低廉。附图说明图1是本专利技术定位系统中移动机器人的部分结构示意图。图2是本专利技术定位系统中移动机器人的机头朝向线与激光反射线的示意图，其中显示了第一角度与第二角度。图3是本专利技术定位系统中工作区域被栅格化后的示意图，其中显示一交叉点所对应的所有第三角度。图4是本专利技术定位系统中接收部接收多条激光反射线时的示意图，其中显示多个第一角度。图5是本专利技术定位系统中接收部接收多条激光反射线时的示意图，其中对图4中的多个第一角度进行运算所得出相邻两条激光反射线之间的多个第二角度。图6是本专利技术定位系统中工作区域被栅格化后的示意图，其中显示移动机器人位于任意一位置时所测得的所有第二角度。图7是本专利技术定位系统中移动机器人位于任一位置时测得两个连续的第三角度时的示意图。图8是本专利技术定位系统中工作区域被栅格化后的示意图，其中移动机器人沿指定直线移动。具体实施方式参图1与图2所示，本专利技术提供了一种移动机器人定位系统，该定位系统位于一平面坐标系内，且包括若干已知坐标值的反光件M、安装于该转台T上的激光器J和角度编码器B以及中央处理单元(未图示)。在本实施方式中，所述移动机器人R为一割草机器人，该割草机器人在草坪上工作，因此整个草坪为所述坐标系所在平面。此外，本实施方式中共设置10个反光件，分别为M1、M2......M10，这些反光件为插设于草坪上的具有光线直反功能的杆状路标。参图1与图2所示，所述转台T可相对机器人R机身进行360°旋转运动，该转台T上安装有激光器J，该激光器J具有发射部Jl与接收部J2。所述发射部Jl向外发出激光发射线，由于转台T作旋转运动，因此所述激光器J也随转台T 一起进行360°旋转，当该激光发射线照射至所述反光件M上后会被该反光件反射而形成激光反射线LI。由于所述反光件M具备光线直反功能，此处所谓的光线直反是指反射光与入射光是平行的且两者之间间隔甚小而可被忽略，因此所述激光反射线LI将大致沿所述激光发射线原路返回至机器人R，返回的激光反射线LI将被所述接收部J2接收。参图1至图3所示，所述转台T上还设有角度编码器B，该角度编码器B是用来测得机器人R的机头朝向线L2与所述激光反射线LI之间的第一角度α，该第一角度α的大小是指机器人R的机头朝向线L2沿指定方向旋转至所述接收部J2接收到所述激光反射线LI所转过的角度，在本实施方式中规定该指定方向为顺时针方向。此外，由于转台T的转速很快，因此在同一时刻，发射部Jl可同时照射到多个连续的反光件，接收部J2则可收到多条激光反射线LI，从而角度编码器B可同时测得多个第一角度α，中央处理单元可对多个第一角度α进行运算处理并获得相邻两条激光放射线LI之间的第三角度β。参图1至图3所示，所述中央处理单元的图形处理程序对各个反光件M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，而且中央处理单元将计算出每一交叉点连接各个反光件M所形成的各条连接线L3之间的多个第二角度Θ，多个第二角度Θ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R在所述工作区域内移动时，所述接收部J2可同时接收到从多个反光件M反射回来的多条激光反射线LI，所述角度编码器B对应测得多个所述第一角度α，中央处理单元对这些第一角度α进行运算处理以获得各条激光反射线LI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；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，其特征在于：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.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；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，其特征在于: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...

【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：实用新型
国别省市：