[发明专利]一种机器人的室内定位导航的方法

说明书

本发明公开了一种基于陀螺仪惯性导航结合固定测距激光技术的机器人的室内即时建图定位导航的方法，包括机器人本体、左侧驱动轮、右侧驱动轮、激光测距模块、激光测距线、障碍物、机器人圆心、陀螺仪模块和MCU控制模块，所述机器人本体的底部且位于机器人圆心的两端安装有相互对称分布的左侧驱动轮和右侧驱动轮，所述机器人本体的表面安装有激光测距模块。本发明采用一个固定的激光测距模块，可安装在机器人的任何部位，通过机器人的旋转，达到360度扫描障碍物，建立地图的目的，效果等同于360度的旋转激光测距模块。但更易于安装，因为没有旋转机构，不需要电机控制激光测距模块旋转，因此激光测距模块的使用寿命更长，成本更低。

技术领域

本发明涉及室内机器人技术领域，具体为一种机器人的室内定位导航的方法。

背景技术

目前机器人室内定位建图有基于陀螺仪室内定位导航，及基于360°旋转激光雷达扫描的定位导航方式。采用陀螺仪的室内定位方式，优点是低成本、易安装，缺点是由于需要里程计辅助计算，由于轮子打滑及时间的累积误差，导致地图慢慢的出现偏移而无法矫正，最终导致定位失败。360°旋转激光雷达扫描方式定位建图方式，优点是建图成功率较高，能根据激光数据实时矫正地图，缺点是成本高，且对模具的要求较高，激光雷达不易安装，且由于激光雷达内置动作旋转机构，容易损坏，而传统的360°旋转扫描机关模块，由于需要电机带动，不停的旋转，功耗高，而且容易损坏，使用寿命不长，不易于安装，为此，我们提出一种机器人的室内定位导航的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于固定激光测距结合陀螺仪惯性导航技术的机器人的室内定位导航的方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人的室内定位导航的方法，包括机器人本体、左侧驱动轮、右侧驱动轮、激光测距模块、激光测距线、障碍物、机器人圆心、陀螺仪模块和MCU控制模块，所述机器人本体的底部且位于机器人圆心的两端安装有相互对称分布的左侧驱动轮和右侧驱动轮，所述机器人本体的表面安装有激光测距模块，激光测距线，该激光测距线可以为可见光或不可见光，所述激光测距模块射出的激光测距线会照射于障碍物的表面，所述激光测距模块测距的激光束方向所在的直线刚好经过机器人圆心的位置；

所述激光测距模块的输出端与MCU控制模块的输入端电性连接，所述陀螺仪模块的输入端与MCU控制模块的输入端电性连接，所述MCU控制模块与左侧驱动轮和右侧驱动轮之间相互电性连接，所述激光测距模块与MCU控制模块之间的电性连接可获取机器人本体与障碍物之间的距离，所述陀螺仪模块与MCU控制模块之间的电性连接可获取机器人本体的角度θ，结合光测距模块与机器人中心轴的夹角，可以计算出与障碍物之间的角度，所述MCU控制模块的输出端与左侧驱动轮和右侧驱动轮的输入端之间的电性连接可对左侧驱动轮和右侧驱动轮进行驱动控制，所述左侧驱动轮和右侧驱动轮的输出端与MCU控制模块的输入端之间的电性连接可将左侧驱动轮和右侧驱动轮的里程数反馈至MCU控制模块。

优选的，所述惯性导航于激光结合计算坐标的方法包括以下步骤：

(1)机器人本体在直线的过程中，前部测距模块测量前方的障碍物距离；

(2)机器人本体在直线行走的时候，前部激光测距模块测量前部障碍物的距离，通过距离的的变化修正里程计的数据，算法如下：t1时间测量到障碍物的距离为s1、里程计测量测量的距离为d1；t2时间测量到障碍物的距离为s2，里程计测量到的距离为d2；则t2时间的距离为d21＝d2*(1-k)+(d1+(s1-s2))*k。其中k为激光测距模块计算值的信任度，值在0-1之间，1表明100％信任激光测距模块，而0表示不信任测距模块，k的值可以根据卡尔曼滤波算法或二阶滤波算法等滤波算法结合其他传感器数据计算出最优值，k＝0，意味着100％信任里程计的数据；

(3)结合里程计和陀螺仪计算的角度，通过惯性导航算法，可以积分计算出机器在任意时刻的坐标(x,y)。