[发明专利]一种智能捡网球机器人的定位系统、方法及装置

权利要求书

1.一种智能捡网球机器人的定位系统，其特征在于，包括：实时推算机器人移动过程中二维坐标和航向角的数据处理单元,校正机器人移动过程中航向角和二维坐标误差的误差校正单元,融合处理误差校正单元和数据处理单元的坐标构筑单元，所述机器人前轮为从动轮，后轮为驱动轮，所述数据处理单元包括机器人的两个从动轮上的编码器，所述误差校正单元包括均布于机器人底盘下方的三个颜色传感器，所述颜色传感器为能检测到白色的传感器；

所述坐标构筑单元以网球场内任意点为原点，平行于网球场的长边方向为X轴正方向，平行于网球场的短边方向为Y轴正方向，建立平面直角坐标系；所述航向角为机器人前进方向与Y轴正方向所成的角度，初始化时机器人航向角为0度，机器人位于坐标原点；

所述数据处理单元通过所述编码器根据以下公式不断推算出机器人在移动过程中的二维坐标和航向角：

ΔD＝(N/P)*2πR；

ΔL＝(ΔDL+ΔDR)/2；

tan(Δθ)＝(ΔDR-ΔDL)/K；

θ_B＝θ_A+Δθ，X_B＝X_A+sinθ_B*ΔL,Y_B＝Y_A+cosθ_B*ΔL；

其中，ΔD表示轮移动的距离，N表示T时间内码盘输出的脉冲，编码器为P线/转，R表示机器人的车轮半径，ΔL表示机器人在T时间内移动的距离，ΔDL表示T时间内左轮的移动距离，ΔDR表示T时间内右轮的移动距离，Δθ表示机器人在T时间内转动的角度，K表示两驱动轮之间的距离，A点为平移的启动位置，B点为终点位置，(X_A，Y_A，θ_A)为机器人在A点的二维坐标和航向角，(X_B，Y_B，θ_B)为机器人在B点的二维坐标和航向角；

所述误差校正单元中航向角误差校正通过颜色传感器J、K、L对网球场白线的识别，计算机器人的前进方向与长边线所形成的角度得到机器人的准确航向角，在校正航向角检测过程中，颜色传感器J或L检测到白线到颜色传感器K检测到白线过程中，机器人保持直行，根据以下公式计算机器人相对于白线的夹角：

h＝2*π*R*(N₂-N₁)/P；

θ＝arctan(h/d)

其中，h表示在颜色传感器J或L检测到白线到颜色传感器K检测到白线过程中颜色传感器K移动的距离，N₁表示颜色传感器J或L检测到白线时的左轮或右轮的编码器值，N₂表示颜色传感器K检测到白线时的左轮或右轮的编码器值，d表示颜色传感器J或L与K之间的间距；

由编码器继续推算机器人的航向角，遇到白线则继续校正推算过程的误差；

所述误差校正单元中二维坐标校正通过颜色传感器K检测机器人中心与网球场5条长边线中任意一条重合校正Y轴误差，通过颜色传感器K检测机器人中心与网球场4条短边线中任意一条重合校正X轴误差，

当机器人与网球场白线接触时，判断机器人当前位置二维坐标与5条长边线Y₀、Y₁、Y₂、Y₃、Y₄，4条短边线X₀、X₁、X₂、X₃坐标相近程度，得到机器人当前所处白线位置，校正X轴或Y轴误差，若当前坐标与Y₀、Y₁、Y₂、Y₃、Y₄，X₀、X₁、X₂、X₃任意两条相近，则机器人当前位于两条白线交点，同时校正X坐标和Y坐标。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述智能捡网球机器人为两驱动轮的差速移动的轮式移动机器人。

3.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，采样时间T≤200ms。