[发明专利]一种机器人的定位方法、系统及应用

说明书

本发明提供了一种机器人的定位方法、系统及应用，涉及定位系统技术领域。其中，该定位方法包括：获取上一时刻状态位姿、当前时刻线速度、当前时刻角速度、当前时刻与上一时刻的时间变化量、线加速度和角加速度，并根据上一时刻位姿状态向量、当前时刻线速度、当前时刻角速度、当前时刻与上一时刻的时间变化量、线加速度和角加速度计算当前时刻状态位姿；获取当前时刻总测量噪声，并根据当前时刻总测量噪声和当前时刻状态位姿计算当前时刻测量位姿；根据当前时刻状态位姿和当前时刻测量位姿计算当前时刻最优位姿。本发明利用紧耦合和松耦合相结合的方式融合各传感器的位姿估计结果，提高了机器人的定位精度，成本低廉。

技术领域

本发明涉及定位系统技术领域，特别涉及一种在油环境中的机器人的定位方法、系统及应用。

背景技术

目前，大型立式金属储罐是油品储存的主要方式。在油品储运过程中，油品中本身含有和后来渗入的水分、沙粒、泥土、铁锈、重金属盐类等杂质，会逐渐沉积到罐底，形成粘稠的黑色胶状油泥。油泥会损害油品的品质，腐蚀储罐罐体及附件，降低储罐容积，产生静电事故。因此，需要按时对储罐进行腐蚀检测和清洗。

由于人工对储罐进行清洗和检测存在费用高、周期长、效率低、效果差且难以保证作业人员安全等缺点，目前较为先进的储罐清洗和检测方法是利用机器人进行机械清洗。机器人清洗中，为了确保机器人安全运作，不与罐内结构发生碰撞，以及确保清洗和检测的准确性，机器人定位是关键技术之一。

目前，在油环境中机器人常规的定位方法包括惯导定位、高精度导航定位、以及基于惯导和多普勒测速仪融合的方法进行定位。其中，惯导定位属于推算导航，其存在定位精度差、鲁棒性差且累计误差严重的问题；基于惯导和多普勒测速仪融合的方法进行定位，其定位精度和环境抗干扰能力仍然较差；高精度导航定位一般是指红外线定位，红外线定位精度较高，但其穿透性极差，为达到定位效果需要复杂的布局，因此其成本也大大提高。即现有的油环境中机器人常规的定位方法无法同时满足定位精度高且成本低的需求。

发明内容

针对以上存在的技术问题，本发明提供了一种机器人的定位方法、系统及应用，基于自适应无迹卡尔曼滤波算法的多传感器融合的机器人高精度定位，利用编码器和九轴惯导单元紧耦合融合减小了惯导误差累计的问题，提高了机器人的定位精度，各个数据的获取只需利用最基本的机器人检测装置，无需高价值的精密设备或者复杂的布局，成本低廉。所述技术方案如下：

本发明具体提供了一种单个机器人的定位方法，所述方法包括：获取上一时刻状态位姿、当前时刻线速度、当前时刻角速度、当前时刻与上一时刻的时间变化量、线加速度和角加速度，并根据所述上一时刻位姿状态向量、当前时刻线速度、当前时刻角速度、当前时刻与上一时刻的时间变化量、线加速度和角加速度计算当前时刻状态位姿；获取当前时刻总测量噪声，并根据所述当前时刻总测量噪声和所述当前时刻状态位姿计算当前时刻测量位姿；根据所述当前时刻状态位姿和所述当前时刻测量位姿计算当前时刻最优位姿。

进一步，所述根据所述上一时刻位姿状态向量、当前时刻线速度、当前时刻角速度、线加速度和角加速度计算当前时刻状态位姿，包括：根据所述上一时刻位姿状态向量、所述当前时刻线速度、所述当前时刻角速度、以及所述当前时刻与上一时刻的时间变化量计算当前时刻与上一时刻的状态位姿变化量；根据所述当前时刻与上一时刻的位姿变化量、所述上一时刻位姿状态向量、所述线加速度、所述角加速度、以及所述当前时刻与上一时刻的时间变化量计算所述当前时刻状态位姿。

进一步，所述根据所述当前时刻与上一时刻的位姿变化量、所述上一时刻位姿状态向量、所述线加速度、所述角加速度、以及所述当前时刻与上一时刻的时间变化量计算所述当前时刻状态位姿，包括：根据所述上一时刻位姿状态向量、所述线加速度、所述角加速度、以及所述当前时刻与上一时刻的时间变化量计算当前时刻状态噪声；根据所述上一时刻位姿状态向量、所述当前时刻与上一时刻的状态位姿变化量、以及所述当前时刻状态噪声计算所述当前时刻状态位姿。