基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)一種基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，微控器，人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動(dòng)模塊，障礙物檢測(cè)模塊，所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的左編碼器和右編碼器組成雙編碼器定位模塊，進(jìn)行方位測(cè)量的電子陀螺儀，執(zhí)行特定任務(wù)的任務(wù)執(zhí)行模塊，還包括設(shè)置在工作環(huán)境中的電子標(biāo)簽，所述的電子標(biāo)簽設(shè)置至少兩個(gè)，所述的電子標(biāo)簽設(shè)置位置數(shù)據(jù)，進(jìn)行電子標(biāo)簽識(shí)別的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊，所述的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊與所述的微控器連接，所述的微控器設(shè)置自校正定位算法，所述的自校正定位算法可以校正所述的移動(dòng)平臺(tái)的位置數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)，屬于移動(dòng)機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)平臺(tái)的自定位問(wèn)題一直是一個(gè)技術(shù)難題，到目前也沒(méi)有得到妥善解決，因此服務(wù)型機(jī)器人的發(fā)展嚴(yán)重滯后于工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。傳統(tǒng)的定位方法主要采用慣性導(dǎo)航方法，比如編碼器定位、加速度傳感器等，雖然技術(shù)成熟，并且具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是無(wú)法消除的累計(jì)誤差，隨著時(shí)間的推移，誤差會(huì)越來(lái)越大，最后數(shù)據(jù)無(wú)法使用。科技工作者正在不斷嘗試新的方法解決該問(wèn)題。比如，基于圖像識(shí)別的定位方法，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和成像技術(shù)的發(fā)展，逐步發(fā)展起來(lái)并取得一定成功。但是這種方法容易受到環(huán)境光線和環(huán)境變化的影響，容易發(fā)生定位失效。還有就是基于激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境測(cè)距，然后環(huán)境建模，為環(huán)境繪制一張地圖，然后基于該地圖進(jìn)行自定位，該方法的計(jì)算量非常大，并且對(duì)存儲(chǔ)容量要求也很高，并且不能解決人員或者家具設(shè)施的遮擋問(wèn)題。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有移動(dòng)平臺(tái)自定位方法的不足，提供一種基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)，設(shè)置雙編碼器定位模塊、電子陀螺儀、電子標(biāo)簽和電子標(biāo)簽識(shí)別模塊，利用電子標(biāo)簽提供的位置信息對(duì)傳統(tǒng)定位方式進(jìn)行校正，以達(dá)到提高定位精度的目的。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的微控器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)模塊，進(jìn)行障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)模塊，所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的左編碼器和右編碼器組成雙編碼器定位模塊，進(jìn)行所述的移動(dòng)平臺(tái)的方位測(cè)量的電子陀螺儀，執(zhí)行特定任務(wù)的任務(wù)執(zhí)行模塊，所述的人機(jī)界面模塊、行走驅(qū)動(dòng)模塊、障礙物檢測(cè)模塊、雙編碼器定位模塊、電子陀螺儀和任務(wù)執(zhí)行模塊與所述的微控器連接，還包括設(shè)置在工作環(huán)境中的電子標(biāo)簽，所述的電子標(biāo)簽設(shè)置至少兩個(gè)，所述的電子標(biāo)簽設(shè)置位置數(shù)據(jù)；進(jìn)行電子標(biāo)簽識(shí)別的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊，所述的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊與所述的微控器連接，所述的微控器設(shè)置自校正定位算法，所述的自校正定位算法包括以下步驟:
(1)、所述的移動(dòng)平臺(tái)在行走過(guò)程中，通過(guò)所述的電子陀螺儀計(jì)算自身的方位Θ，所述的雙編碼器定位模塊計(jì)算自身的位置(X，y)；
(2)、當(dāng)所述的移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)所述的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊識(shí)別到所述的電子標(biāo)簽，并讀取了所述的電子標(biāo)簽的位置數(shù)據(jù)，得到所述的電子標(biāo)簽的位置(X’，y’)； (3)、計(jì)算所述的移動(dòng)平臺(tái)的角度偏轉(zhuǎn)Θ=arctan(y’/x’)-arctan (y/x),然后進(jìn)行方位校正 θ = θ + θ = θ+ arctan(y，/x，)-arctan(y/x)；
(4)、進(jìn)行位置校正x=x，，y=y’，返回步驟(I)。
[0006]所述的電子標(biāo)簽設(shè)置唯一的識(shí)別代碼，所述的微控器設(shè)置與所述的識(shí)別代碼對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)。
[0007]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1、可基于雙編碼器定位模塊和電子陀螺儀進(jìn)行位置和方位的計(jì)算；2、可基于電子標(biāo)簽和電子標(biāo)簽識(shí)別模塊進(jìn)行定位數(shù)據(jù)的校正，降低定位誤差；3、算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小。
[0008]
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
圖2是自校正定位算法的流程圖。
[0010]
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0012]參照?qǐng)D1-2，基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊2，進(jìn)行集中處理的微控器I，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊3，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)模塊4，進(jìn)行障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)模塊5，所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊4控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的左編碼器和右編碼器組成雙編碼器定位模塊6，進(jìn)行所述的移動(dòng)平臺(tái)的方位測(cè)量的電子陀螺儀7，以及執(zhí)行特定任務(wù)的任務(wù)執(zhí)行模塊9。
[0013]所述的電源管理模塊2為系統(tǒng)提供電壓穩(wěn)定的電源，還負(fù)責(zé)進(jìn)行充電管理，即實(shí)時(shí)檢測(cè)電池電壓，如果電壓不足立即進(jìn)行回歸充電；充電過(guò)程中，所述的電源管理模塊2進(jìn)行充電控制，負(fù)責(zé)控制充電電流和判斷充電結(jié)束。
[0014]所述的人機(jī)界面模塊3與所述的微控器I連接，進(jìn)行狀態(tài)顯示和用戶指令的輸入，以及各種信息的顯示，包括液晶顯示屏、LED燈、蜂鳴器、喇叭、按鍵或者觸摸屏。
[0015]所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊4與所述的微控器I連接，用于控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度。所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)所述的移動(dòng)平臺(tái)以任意軌跡移動(dòng)。所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器。
[0016]所述的障礙物檢測(cè)模塊5負(fù)責(zé)檢測(cè)工作環(huán)境的障礙物情況，用于所述的移動(dòng)平臺(tái)的路徑規(guī)劃和避障。所述的障礙物檢測(cè)模塊5與所述的微控器I連接，由所述的微控器I進(jìn)行控制?？刹捎贸暡▊鞲衅鹘M成超聲波障礙物檢測(cè)裝置，也可采用紅外測(cè)距傳感器組成紅外障礙物檢測(cè)裝置，或者采用兩種傳感器進(jìn)行組合。
[0017]所述的雙編碼器定位模塊6與所述的微控器I連接。所述的雙編碼器定位模塊6采集所述的左編碼器和右編碼器的輸出信號(hào)，不斷累計(jì)左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而計(jì)算所述的移動(dòng)平臺(tái)的行走距離和旋轉(zhuǎn)角度。但是這種方式會(huì)不斷累計(jì)舍入誤差，并且當(dāng)所述的移動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生打滑的時(shí)候定位誤差會(huì)迅速惡化，導(dǎo)致嚴(yán)重的定位錯(cuò)誤。為了彌補(bǔ)這種缺陷，還包括與所述的微控器I連接的電子陀螺儀7。所述的電子陀螺儀7累計(jì)計(jì)算平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角度，可在一定程度上校正所述的雙編碼器定位模塊6的累計(jì)誤差。
[0018]所述的任務(wù)執(zhí)行模塊9與所述的微控器I連接，用于實(shí)現(xiàn)所述的移動(dòng)平臺(tái)的具體任務(wù)。
[0019]還包括設(shè)置在工作環(huán)境中的電子標(biāo)簽，所述的電子標(biāo)簽設(shè)置位置數(shù)據(jù)，即表示位置的X坐標(biāo)、y坐標(biāo)。也可以所述的電子標(biāo)簽設(shè)置唯一的識(shí)別代碼，而將位置數(shù)據(jù)存放在所述的微控器I內(nèi)部，并與所述的識(shí)別代碼對(duì)應(yīng)起來(lái)。所述的電子標(biāo)簽設(shè)置至少兩個(gè)，而所述的電子標(biāo)簽越多，定位數(shù)據(jù)校正的頻率就越高，效果也越好，但是也增加的成本，因此需要根據(jù)是實(shí)際應(yīng)用決定采用電子標(biāo)簽的數(shù)量。
[0020]還設(shè)置進(jìn)行電子標(biāo)簽識(shí)別的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊8，所述的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊8與所述的微控器I連接，所述的微控器I設(shè)置自校正定位算法，所述的自校正定位算法包括以下步驟:
(1)、所述的移動(dòng)平臺(tái)在行走過(guò)程中，通過(guò)所述的電子陀螺儀7計(jì)算自身的方位Θ，所述的雙編碼器定位模塊6計(jì)算自身的位置(X，y)；
(2)、當(dāng)所述的移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)所述的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊8識(shí)別到所述的電子標(biāo)簽，并讀取了所述的電子標(biāo)簽的位置數(shù)據(jù)，得到所述的電子標(biāo)簽的位置(X’，y’)；
(3)、計(jì)算所述的移動(dòng)平臺(tái)的角度偏轉(zhuǎn)Θ=arctan(y’ /x’)-arctan(y/x),然后進(jìn)行方位校正 θ = θ + θ = θ+ arctan(y，/x’ )-arctan(y/x)；
(4)、進(jìn)行位置校正x=x，,y=y’，返回步驟(I)。
[0021]在步驟(3)中，利用所述的電子標(biāo)簽提供的位置數(shù)據(jù)U’，y’)和所述的雙編碼器定位模塊6計(jì)算的位置數(shù)據(jù)(X，y)與坐標(biāo)原點(diǎn)組成的三角形，計(jì)算坐標(biāo)系的偏轉(zhuǎn)角度，并用這個(gè)偏轉(zhuǎn)角度來(lái)校正所述的移動(dòng)平臺(tái)的方位Θ。
[0022]通過(guò)所述的自校正定位算法的循環(huán)執(zhí)行，就可以不定期地對(duì)所述的移動(dòng)平臺(tái)的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而提高定位精度。
【權(quán)利要求】
1.基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的微控器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)模塊，進(jìn)行障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)模塊，所述的行走驅(qū)動(dòng)模塊控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的左編碼器和右編碼器組成雙編碼器定位模塊，進(jìn)行所述的移動(dòng)平臺(tái)的方位測(cè)量的電子陀螺儀，執(zhí)行特定任務(wù)的任務(wù)執(zhí)行模塊，所述的人機(jī)界面模塊、行走驅(qū)動(dòng)模塊、障礙物檢測(cè)模塊、雙編碼器定位模塊、電子陀螺儀和任務(wù)執(zhí)行模塊與所述的微控器連接，其特征在于:還包括設(shè)置在工作環(huán)境中的電子標(biāo)簽，所述的電子標(biāo)簽設(shè)置至少兩個(gè)，所述的電子標(biāo)簽設(shè)置位置數(shù)據(jù)；進(jìn)行電子標(biāo)簽識(shí)別的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊，所述的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊與所述的微控器連接，所述的微控器設(shè)置自校正定位算法，所述的自校正定位算法包括以下步驟: (1)、所述的移動(dòng)平臺(tái)在行走過(guò)程中，通過(guò)所述的電子陀螺儀計(jì)算自身的方位Θ，所述的雙編碼器定位模塊計(jì)算自身的位置(X，y)； (2)、當(dāng)所述的移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)所述的電子標(biāo)簽識(shí)別模塊識(shí)別到所述的電子標(biāo)簽，并讀取了所述的電子標(biāo)簽的位置數(shù)據(jù)，得到所述的電子標(biāo)簽的位置(x’，y’ )； (3)、計(jì)算所述的移動(dòng)平臺(tái)的角度偏轉(zhuǎn)ΔΘ =arctan(y’/x’)-arctan (y/x),然后進(jìn)行方位校正 Θ = Θ+ΔΘ = Θ+ arctan(y，/x’ )-arctan(y/x)； (4)、進(jìn)行位置校正x=x，，y=y’，返回步驟(I)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電子標(biāo)簽自校正的移動(dòng)平臺(tái)定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的電子標(biāo)簽設(shè)置唯一的識(shí)別代碼，所述的微控器設(shè)置與所述的識(shí)別代碼對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103472844SQ201310437634
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】孫維根, 劉瑜, 劉俊, 俞建忠, 苗林柯, 沈斌, 方曙光 申請(qǐng)人:慈溪邁思特電子科技有限公司