[发明专利]一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪及其测评方法

权利要求书

1.一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪，其特征在于：包括定位传感器(1)、摄影测量系统(2)、计算机(3)、移动机器人(4)以及设置于移动机器人(4)上的测量标靶(5)；所述定位传感器(1)和摄影测量系统(2)均与计算机(3)连接；所述定位传感器(1)设置于测试区域的上面或侧面；

所述测评仪用于一种可重构室内移动机器人导航性能测评方法，包括以下步骤：

1)通过定位传感器(1)和摄影测量系统(2)对测量标靶(5)进行标定，得到测量标靶(5)的中心位置以及两个测量标靶(5)的中心距；

2)根据相邻两个定位传感器探测重叠区域内的标定靶得到该相邻两个定位传感器之间的矢量位置关系；

3)移动机器人(4)在多个定位传感器探测区域内移动；当移动机器人(4)进入某个定位传感器的探测区域时，该定位传感器探测移动机器人(4)上的测量标靶(5)表面反射靶(9)的位置并反馈至计算机(3)，计算机(3)根据若干反射靶(9)位置得到测量标靶(5)的中心位置以及两个测量标靶(5)的中心距；然后根据各定位传感器之间的矢量位置关系实时得到移动机器人(4)的位置和航向；

4)将得到的位置、航向通过层次分析法、数理统计和回归分析得到设定指标的评分,实现移动机器人导航性能的测评；

所述通过定位传感器(1)和摄影测量系统(2)对测量标靶(5)进行标定包括以下步骤：

通过摄影测量系统(2)围绕每个测量标靶(5)拍摄得到多幅测量标靶(5)的图像，计算机(3)根据图像得到每个测量标靶(5)表面各反射靶(9)位置以及各反射靶(9)相对于该测量标靶(5)中心的位置D_m,k，m＝1,2；k＝1,2,…,12,其中，下标m表示桁架两端的测量标靶，k表示测量靶标m中的第k个反射靶；

根据两个测量标靶(5)的中心位置得到两个测量标靶(5)的中心距D_d；所述根据各定位传感器之间的矢量位置关系实时得到移动机器人(4)的位置和航向包括以下步骤：

首先当移动机器人进入定位传感器i的测量区域内，根据定位传感器i采集到的反射靶k的位置L_m,k，m＝1,2和各反射靶相对于该测量标靶中心的位置D_m,k，保证误差最小的条件下，采用最小二乘法得到该测量标靶相对于定位传感器i的位置矢量P_m,i；K为定位传感器i能够采集到的反射靶的数目；

然后根据测量标靶m在定位传感器i中的位置P_m,i和所经历的n个定位传感器的相对位置R_a,b，计算测量标靶m的绝对位置：S_m,t＝∑R_a,b+P_m,i，i≥2；n为重叠区域的个数；

矢量S_m,t表示任意测量时刻t测量标靶m相对于定位传感器i的绝对位置；矢量P_m,i表示测量靶标m相对于定位传感器i的位置；R_a,b表示定位传感器b相对于定位传感器a的位置矢量；

最后，根据任意测量时刻t两个测量标靶的位置S_1,t和S_2,t,直接得到移动机器人的位置矢量S_1,t或S_2,t，以及表征机器人航向角的矢量S_1,t–S_2,t。

2.根据权利要求1所述的一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪，其特征在于所述定位传感器(1)为多个；多个定位传感器为纵向和/或横向排列。

3.根据权利要求2所述的一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪，其特征在于所述定位传感器(1)的探测区域与相邻的定位传感器的探测区域有重叠。

4.根据权利要求1所述的一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪，其特征在于所述测量标靶(5)为两个，通过测量桁架(6)固定于移动机器人(4)上。

5.根据权利要求4所述的一种可重构室内移动机器人导航性能测评仪，其特征在于所述测量桁架(6)包括支架(7)和伸缩杆(8)；伸缩杆(8)通过支架(7)水平固定于移动机器人(4)上；伸缩杆(8)两端分别固定有测量标靶(5)。