[发明专利]一种应用于机器人运动的空间导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及监控设备领域，具体涉及一种应用于机器人运动的空间导航方法。

背景技术

随着信息技术的发展和机械技术的成熟,近年来,空间自动导航技术得到了广泛的应用和快速的进步。空间自动导航技术可以为工业车辆如AGV，或者机器人，在指定空间内提供定位和路线导引。目前使用在机器人上的自主空间导航方式有多种，应用比较广的是：磁条导航、激光导航、惯性导航和视觉导航等。

其中，磁条导航方式是在固定的路径上铺贴磁条，机器人底盘下面安装霍尔感应器件，通过检测磁感应信号来判断机器人运动的轨迹路线，实现自主导引。激光导航方式是在机器人上安装自发自收的激光器，实现方式是在行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板。若不安装激光反射板，则是通过激光扫描空间中的障碍物进行反射，都是通过发射激光束和采集反射回来的激光束，来确定其当前的位置和方向，并通过连续的三角几何运算来实现自主导引。

惯性导航方式是在机器人上安装陀螺仪，在运动区域上安装定位块，通过陀螺仪偏差信号与运动距离编码器信号的综合计算，及地面定位块信号的校正来确定自身的位置和方向，实现自主导引。而视觉导航方式是在机器人的运动路径上贴标定物，通过摄像机采集标定物图像，进行匹配识别等算法，计算出机器人的位置信息，实现自主导引。

但是这四种方式都有着一定的局限和缺陷，主要集中在精度问题和成本过高的缺陷上。具体的，磁条导航虽然前期的铺设简单，成本低，但是在使用过程中容易受到污染和损伤，后期的维护成本较高。而激光导航方式为了实现达到要求的精度，必须安装精度较高的反射板，整个建设成本相对较高。惯性导航方式和视觉导航方式由于要通过复杂的图像算法和借助诸如二维码的校正识别，对硬件具备一定要求，也使得整个视觉导航系统的成本进一步上升。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于机器人运动的空间导航方法，采用在空间中布置发射激光信号的灯塔和接收灯塔光信号的光感应器来进行定位和导航，灵活性高，定位精度高，算法简单，成本可控。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种应用于机器人运动的空间导航方法，包含光塔和机器人，所述机器人上设有至少四个感应器，所述感应器用于接收光塔的光信号，且四个所述感应器不位于同一平面中；

S01，光同步信号接收步骤：

所述光塔发射光同步信号，各个所述感应器记录下接收到所述光同步信号的时间，标记为起始时间；

S02，扫射光信号接收步骤：

所述光塔随后在指定角度内进行光信号扫射，各个所述感应器记录下被光信号扫射到的时间，标记为接收时间；

S03，角度计算步骤：

各个所述感应器将自身的接收时间减去起始时间，得到时间差值，根据实时时间差值、所述灯塔扫射光信号的圆周角度值、所述灯塔扫射光信号的周期信号，计算出各个所述感应器的角度偏离值；

S04,定位步骤：根据各个所述感应器的角度偏离值和相对固定位置数据，计算出机器人在空间中的位置坐标；

S05，导航步骤：将预设的目的地位置坐标与当前的位置坐标进行比对，比对后校正行进路线。

作为本发明的优选，S01光同步信号接收步骤和S02扫射光信号接收步骤中，分别对水平方向和竖直方向进行操作：

所述光塔发射水平光同步信号，

所述光塔发射水平激光扫射信号，

所述光塔发射垂直光同步信号，

所述光塔发射垂直激光扫射信号。

作为本发明的优选，所述光塔为四个，分别位于工作区域的四角位置。

作为本发明的优选，在S04,定位步骤中，根据各个所述感应器的角度偏离值和相对固定位置数据，使用Posit或PnP算法和坐标系变换方式，计算出机器人在空间中的位置坐标。

作为本发明的优选，在S05导航步骤，预先设置机器人要达到的目标位置坐标并存储，通过与当前位置坐标进行比较，控制机器人沿某一坐标轴进行移动，移动过程中实时监测机器人位置坐标再与目标位置坐标进行比对。

作为本发明的优选，实时目标位置坐标为三维坐标，包含XYZ三个坐标轴的坐标数据。

作为本发明的优选，预设的所述目标位置坐标为（X0，Y0，Z0），定位的当前坐标位置为(X,Y,Z),首先比较当前位置坐标X与X0，若不相同，则操作机器人沿X轴方向移动，直至X与X0相同，随后，逐一相同的操作Y轴和Z轴方位。