本發(fā)明涉及一種航跡校正裝置及方法，具體涉及一種自主巡邏機(jī)器人航跡校正裝置及方法。

技術(shù)背景

隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。安防機(jī)器人越來(lái)越多代替保安對(duì)住宅小區(qū)進(jìn)行定點(diǎn)巡邏、異常報(bào)警、遠(yuǎn)程操控，對(duì)危險(xiǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控等作業(yè)，顯著的解放了勞動(dòng)力，降低了人工成本。

目前針對(duì)搭載慣導(dǎo)的自主巡邏安防機(jī)器人主要利用差分gps、對(duì)角速度敏感的陀螺儀和加速度計(jì)，依據(jù)初始位置姿態(tài)信息，通過(guò)積分運(yùn)算確定載體當(dāng)前的姿態(tài)、速度、和位置信息，并得出機(jī)器人的航向信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的航向控制。然而，實(shí)際情況有可能遇到gps信號(hào)弱，并且出現(xiàn)干擾gps信號(hào)的情況，這樣就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的航跡出現(xiàn)偏差，機(jī)器人不能按著規(guī)定的路線巡邏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種自主巡邏機(jī)器人航跡校正裝置及方法，使機(jī)器人在gps信號(hào)弱或受到干擾的情況下，依然能夠在規(guī)定的路線內(nèi)正常巡邏，提高了機(jī)器人自主巡邏的可靠性。

自主巡邏機(jī)器人航跡校正裝置包括：設(shè)置在機(jī)器人上的主控單元、沿縱向等間距設(shè)置在機(jī)器人的巡邏路線上的兩個(gè)以上磁釘、安裝在機(jī)器人上的磁尺以及在磁尺上沿橫向等間距分布的兩個(gè)以上磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器；所述縱向指設(shè)定的機(jī)器人的巡邏方向；

所述磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人所經(jīng)過(guò)路線的磁場(chǎng)信號(hào)并發(fā)送給機(jī)器人上的主控單元；所述主控單元依據(jù)所接收到的磁場(chǎng)信號(hào)判斷是否經(jīng)過(guò)磁釘并確定檢測(cè)到磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器的位置，若相鄰兩次檢測(cè)到磁釘?shù)臑橥粋€(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，則表明當(dāng)前航向與設(shè)定的巡邏方向一致；若相鄰兩次檢測(cè)到磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器為磁尺上不同位置的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，表明當(dāng)前航向偏離了設(shè)定的巡邏方向，所述主控單元校正機(jī)器人的航跡使其與設(shè)定的巡邏方向一致。

此外本發(fā)明提供一種自主巡邏機(jī)器人航跡校正方法，在機(jī)器人的巡邏路線上沿縱向等間距設(shè)置的兩個(gè)以上磁釘，在機(jī)器人上安裝有磁尺并在磁尺上沿橫向等距分布的兩個(gè)以上磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器；縱向指設(shè)定的機(jī)器人的巡邏方向；

在gps信號(hào)正常的情況下，所述機(jī)器人依據(jù)自身的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)航向進(jìn)行控制；

當(dāng)gps信號(hào)丟失或受到干擾時(shí)，所述磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人所經(jīng)過(guò)路線的磁場(chǎng)信號(hào)并發(fā)送給機(jī)器人上的主控單元；

在所述主控單元內(nèi)預(yù)存有磁尺上每個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器的編號(hào)及其在磁尺上的位置所對(duì)應(yīng)的尺寸；所述主控單元依據(jù)所接收到的磁場(chǎng)信號(hào)判斷是否經(jīng)過(guò)磁釘并確定檢測(cè)到磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器的位置，若相鄰兩次檢測(cè)到磁釘?shù)臑橥粋€(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，則表明當(dāng)前航向與設(shè)定的巡邏方向一致，無(wú)需進(jìn)行航跡校正；若相鄰兩次檢測(cè)到磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器為磁尺上不同位置的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，表明當(dāng)前航向偏離了設(shè)定的巡邏方向，所述主控單元計(jì)算當(dāng)前航向與設(shè)定的巡邏方向之間的夾角θ：

設(shè)經(jīng)過(guò)第一個(gè)磁釘時(shí)檢測(cè)到該磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器在磁尺上的位置所對(duì)應(yīng)的尺寸x1；經(jīng)過(guò)第二個(gè)磁釘時(shí)，檢測(cè)到該磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器在磁尺上的位置所對(duì)應(yīng)的尺寸x2，設(shè)地面上兩個(gè)磁釘之間的距離是d，則此時(shí)自主巡邏安防機(jī)器人實(shí)際航向與設(shè)定的巡邏方向之間的夾角θ為：

所述主控單元依據(jù)所計(jì)算的實(shí)際航向與設(shè)定的巡邏方向之間的夾角θ校正機(jī)器人的航跡，使其與設(shè)定的巡邏方向一致。

有益效果

采用該方法使機(jī)器人在gps信號(hào)弱或受到干擾的情況下，依然能夠在規(guī)定的路線內(nèi)正常巡邏，從而彌補(bǔ)在特殊路段航向不準(zhǔn)確的不足，提高了自主導(dǎo)航的精準(zhǔn)度，提高了機(jī)器人自主巡邏的可靠性。

說(shuō)明書附圖

圖1為該方法的流程圖；

圖2為航跡方向計(jì)算原理圖。

其中：1－磁尺，2－磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器，3－磁釘，4－設(shè)定的巡邏路線

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明提供一種自主巡邏機(jī)器人航跡校正方法，使機(jī)器人在gps信號(hào)弱或受到干擾的特殊情況下，依然能夠在規(guī)定的路線內(nèi)正常巡邏。

令機(jī)器人設(shè)定巡邏方向?yàn)榭v向，在機(jī)器人的巡邏路線4上無(wú)gps信號(hào)或gps信號(hào)較弱的路段上沿縱向設(shè)置有多個(gè)磁釘3，為方便后續(xù)計(jì)算，多個(gè)磁釘?shù)乳g距分布。在機(jī)器人上安裝磁尺1，在磁尺1上沿橫向等距分布有多個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器2(即磁尺是由多個(gè)磁傳感器排成一排的傳感器組合)，如圖2所示。磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器2實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人所經(jīng)過(guò)路線的磁場(chǎng)信號(hào)并發(fā)送給機(jī)器人上的主控單元，主控單元依據(jù)所接收到的磁場(chǎng)信號(hào)判斷是否經(jīng)過(guò)磁釘3并判斷是磁尺上的哪個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到了磁釘。

主控單元判斷是否經(jīng)過(guò)磁釘?shù)脑頌椋河捎诖懦吖潭ㄔ跈C(jī)器人上，距離磁釘一定的高度，而且磁尺橫向分布若干個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器；當(dāng)磁釘位于磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器正下方時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度最大。由此在機(jī)器人自主巡邏過(guò)程中，當(dāng)磁尺上的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng)信號(hào)后，輸出電壓給主控單元，主控單元對(duì)電壓進(jìn)行采樣、濾波處理，得到電壓隨時(shí)間變化的曲線，對(duì)曲線積分，機(jī)器人行走速度一定，當(dāng)積分值大于設(shè)定的閾值時(shí)，表示機(jī)器人經(jīng)過(guò)一個(gè)磁釘。磁釘?shù)拇艌?chǎng)是一個(gè)變化的范圍，距離磁釘越遠(yuǎn)，檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度越弱，積分處理是為了防止路面上非磁釘物質(zhì)的干擾，起到濾波的作用。

主控單元判斷磁尺上的哪個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到磁釘?shù)脑頌椋捍懦呱蠈?duì)應(yīng)每個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器的位置均有一個(gè)尺寸數(shù)值，在主控單元內(nèi)預(yù)存有磁尺上的每個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器的編號(hào)及其在磁尺上的位置對(duì)應(yīng)的尺寸數(shù)值，由此當(dāng)多個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器同時(shí)檢測(cè)到磁場(chǎng)時(shí)，主控單元對(duì)其接收到的多個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器的磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，將磁場(chǎng)強(qiáng)度最大的信號(hào)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器判定為當(dāng)前檢測(cè)到磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器。

設(shè)置有航跡校正裝置的自主巡邏機(jī)器人在巡邏過(guò)程中：由于自主巡邏安防機(jī)器人身上搭載有慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，在gps信號(hào)正常的情況下，依據(jù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人的航向進(jìn)行控制；當(dāng)gps信號(hào)丟失或受到干擾時(shí)，通過(guò)給航跡校正裝置對(duì)其航跡進(jìn)行校正，航跡校正原理為：

機(jī)器人上的主控單元依據(jù)所接收到的磁場(chǎng)信號(hào)判斷是否經(jīng)過(guò)磁釘并判斷是磁尺上的哪個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到了磁釘；若相鄰兩次檢測(cè)到磁釘?shù)臑橥粋€(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器(如圖2中的a－b)，則表明當(dāng)前航向與設(shè)定的巡邏路線一致，無(wú)需進(jìn)行航跡校正；若相鄰兩次檢測(cè)到磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器為磁尺上不同位置的磁場(chǎng)檢測(cè)傳感器(如圖2中的b－c)，表明當(dāng)前航向偏離了設(shè)定的巡邏路線，主控單元計(jì)算機(jī)器人當(dāng)前的航向與設(shè)定的巡邏方向之間的夾角θ：

設(shè)經(jīng)過(guò)第一個(gè)磁釘時(shí)檢測(cè)到該磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器在磁尺上的位置對(duì)應(yīng)的尺寸數(shù)值為x1；經(jīng)過(guò)第二個(gè)磁釘時(shí)，檢測(cè)到該磁釘?shù)拇艌?chǎng)檢測(cè)傳感器在磁尺上的位置對(duì)應(yīng)的尺寸數(shù)值為x2，設(shè)地面上兩個(gè)磁釘之間的距離是d，則此時(shí)自主巡邏安防機(jī)器人實(shí)際航向與設(shè)定的巡邏方向之間的夾角θ為：

主控單元依據(jù)所計(jì)算的當(dāng)前航向與設(shè)定的巡邏方向之間的夾角θ校正機(jī)器人的航跡，使其與設(shè)定的巡邏方向一致。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。