[发明专利]一种室内机器人避障方法、装置及导航系统

权利要求书

1.一种室内机器人避障方法，适用于双轮差速驱动方式的机器人，所述机器人包括障碍物传感器、驱动轮转速传感器、惯性传感器和辅助传感器，所述惯性传感器包括加速度传感器和角速度传感器，其特征在于，所述方法包括：

以直线路径向目标前进过程中，以驱动轮转速传感器获取的实时双轮速度，通过差速驱动模型获取单位时间内双轮中心点的坐标变化量和方向角变化量，对单位时间内的坐标变化量和方向角变化量进行累加，获取实时位置和方向角，所述方向角为运动方向和X轴正方向的夹角；

通过障碍物传感器监测到障碍物或危险区域时，从当前的所述实时位置开始左向或右向绕开障碍物或危险区域，绕开之后，继续以直线路径前进。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以驱动轮转速传感器获取的实时双轮速度，通过差速驱动模型获取单位时间内双轮中心点的坐标变化量和方向角变化量，对单位时间内的坐标变化量和方向角变化量进行累加，获取实时位置和方向角的步骤之后还包括：

以辅助传感器获取的双轮转速参数判断非驱动轮是否转动，如果非驱动轮有转动，则对坐标变化量和方向角变化量进行校正；

和/或

以加速度传感器获取的单位时间内角度变化量判断其是否超过预设角度变化量，如果是，则通过角速度传感器对方向角变化量进行校正。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以驱动轮转速传感器获取的实时双轮速度，通过差速驱动模型获取单位时间内双轮中心点的坐标变化量和方向角变化量，对单位时间内的坐标变化量和方向角变化量进行累加，获取实时位置和方向角的步骤具体包括：

驱动轮转速传感器获取双轮中心点P1、P2的速度为V1、V2，两者的中点为P，其中，P1、P2之间距离为d，在低速运行时，忽略横向滑动的影响，中点P的速度为：

V＝(V1+V2)/2

任意时刻的运动可看作是P点绕圆心Op的转动，假设转动半径为R，角速度为ω，可知以下关系：

V1＝ω(R+d/2)

V2＝ω(R-d/2)

ω＝(V1-V2)/d

R＝V/ω＝(d/2)*(V1+V2)/(V1-V2)；

单位时间内坐标变化量为△x、△y，方向角变化量为△θ，可表示为：

△x＝cosθ*V＝(V1+V2)*cosθ/2

△y＝sinθ*V＝(V1+V2)*sinθ/2

△θ＝ω＝(V1-V2)/d；

假设驱动轮和地面无打滑，且无横向移动，通过对单位时间的坐标变化量为△x、△y和方向角变化量为△θ分别进行累加，即可获得实时位置(x，y)和方向角θ：

4.一种室内机器人避障装置，适用于双轮差速驱动方式的机器人，所述机器人包括障碍物传感器、驱动轮转速传感器、惯性传感器和辅助传感器，所述惯性传感器包括加速度传感器和角速度传感器，其特征在于，所述装置包括：

实时定位模块，用于以直线路径向目标前进过程中，以驱动轮转速传感器获取的实时双轮速度，通过差速驱动模型获取单位时间内双轮中心点的坐标变化量和方向角变化量，对单位时间内的坐标变化量和方向角变化量进行累加，获取实时位置和方向角，所述方向角为运动方向和X轴正方向的夹角；

障碍避让模块，用于通过障碍物传感器监测到障碍物或危险区域时，从当前的所述实时位置开始左向或右向绕开障碍物或危险区域，绕开之后，继续以直线路径前进。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一定位校正模块，用于以辅助传感器获取的双轮转速参数判断非驱动轮是否转动，如果非驱动轮有转动，则对坐标变化量和方向角变化量进行校正；

第二定位校正模块，用于以加速度传感器获取的单位时间内角度变化量判断其是否超过预设角度变化量，如果是，则通过角速度传感器对方向角变化量进行校正。