[发明专利]一种基于运动分解的移动机器人航迹推算定位方法

摘要

本发明公开了一种基于运动分解的移动机器人航迹推算定位方法，包括以下步骤：首先利用陀螺仪检测移动机器人的偏航角速度并利用编码器检测移动机器人左右驱动轮的旋转角速度与旋转角度，然后确定移动机器人的运动模式并计算移动机器人的航向，最后计算移动机器人的位置。本发明消除了非线性连续时间运动学模型的离散化过程中产生的误差，同时降低了航迹推算定位的采样频率，适用于编码器分辨率较低，处理器运算能力较差的移动机器人。

主权项

1.一种基于运动分解的移动机器人航迹推算定位方法，其特征在于包含以下步骤：(1)利用陀螺仪检测移动机器人的偏航角速度，利用编码器检测移动机器人左右驱动轮的旋转角速度与旋转角度；(2)根据步骤(1)得到的偏航角速度确定移动机器人的运动模式，该运动模式包括直线运动与匀速圆周运动；判断方式为：如果在一段时间内，偏航角速度为0，则移动机器人在这段时间的运动模式为直线运动；如果在一段时间内，偏航角速度为非0常数，则移动机器人在这段时间的运动模式为匀速圆周运动；根据步骤(1)得到的左右驱动轮的旋转角速度计算移动机器人的航向，其计算过程基于以下离散时间模型：其中，R为驱动轮半径，W为移动机器人宽度，T为采样间隔，下标t为采样点序号，θ_t为采样点t时刻的机器人航向，与分别表示第t个采样点的左右驱动轮的旋转角速度；(3)根据步骤(1)得到的左右驱动轮的旋转角速度与旋转角度以及步骤(2)得到的运动模式与航向计算移动机器人的位置，其计算过程基于以下离散时间模型：在采样点(t+i)T∈{(t+1)T,(t+2)T,…,(t+τ)T}的时间段，若移动机器人处于直线运动，则采用模型其中，et与nt分别表示第t个采样点的东向与北向的移动机器人位置；若移动机器人处于匀速圆周运动，则采用模型其中，ωL,t与ωR,t分别表示第t个采样点的左右驱动轮的旋转角度。