專利名稱：自動移動平臺的局部定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動移動平臺的局部定位系統(tǒng)，屬于移動機器人控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
定位是自動移動平臺確定自身位置的功能，是對人類方位感的模擬?；诳煽康亩ㄎ粩?shù)據(jù)，自動移動平臺才可以進行任務(wù)規(guī)劃，執(zhí)行設(shè)定任務(wù)。目前對定位的解決方案主要有以下幾種方法。I、使用全球定位系統(tǒng)。這種方法只能適用于室外移動平臺，并且定位精度也是有限的；2、使用激光雷達測距儀。這種設(shè)備一次只能測量一個方向上的距離，因為需要加裝旋轉(zhuǎn)裝置進行一定范圍內(nèi)掃描獲得單個平面內(nèi)的障礙物信息，然后與環(huán)境地圖進行配對，獲取位置信息。因此這種定位方式具有設(shè)備價格昂貴，獲得信息不全面，算法實時性差的缺點；3、使用計算機視覺系統(tǒng)。這種方法可以獲得豐富的環(huán)境信息，不僅可以獲取視覺范圍內(nèi)的障礙物距離信息，還可以識別特征點。因此即可以通過特征點配對的方式獲取位 置信息，也可以與環(huán)境地圖進行配對獲取位置信息。但是計算機視覺系統(tǒng)不僅硬件設(shè)備價格昂貴，而且算法復(fù)雜，實時性差，不能滿足實際應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種可用于自動移動平臺的局部定位系統(tǒng)，采集安裝在驅(qū)動電機上的編碼器信號進行局部定位計算，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，定位算法實時性高，運算速度快的優(yōu)點。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
自動移動平臺的局部定位系統(tǒng)，包括起支撐和容納作用的機身，在所述的機身底部的左右兩邊設(shè)置左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪，所述的左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪同軸設(shè)置，所述的左驅(qū)動輪連接左減速箱，所述的左減速箱連接左驅(qū)動電機，所述的左驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)軸一端安裝左編碼盤，所述的左編碼盤輸出可判斷方向的編碼信號，所述的右驅(qū)動輪連接右減速箱，所述的右減速箱連接右驅(qū)動電機，所述的右驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)軸一端安裝右編碼盤，所述的右編碼盤輸出可判斷方向的編碼信號，在所述的機身底部還設(shè)置一個支撐輪，還包括電子控制裝置，所述的電子控制裝置連接所述的左驅(qū)動電機、右驅(qū)動電機、左編碼盤和右編碼盤，所述的電子控制裝置設(shè)置可執(zhí)行控制算法的微處理器，所述的微處理器設(shè)置局部定位算法，所述的局部定位算法包括一下步驟
(1)在采樣周期內(nèi)，所述的微處理器記錄所述的左編碼器和右編碼盤輸出的編碼信號的脈沖數(shù)LPCount和RPCount ；
(2)計算在采樣周期內(nèi)所述的自動移動平臺旋轉(zhuǎn)角度ΛΘ= 2 .R (RPCount -LPCoUnt)/(LrN)，累計可以獲得所述的自動移動平臺的方位角Θ = Θ + Λ Θ，其中參數(shù)r為所述的左減速箱和右減速箱的減速比，參數(shù)R為所述的左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪的半徑，參數(shù)L為所述的左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪的距離，參數(shù)N為所述的左編碼盤和右編碼盤旋轉(zhuǎn)一圈輸出編碼器信號的數(shù)量；(3)計算在采樣周期內(nèi)，所述的自動移動平臺的移動距離d=(RPCount + LPCount) R/(r N);
(4)計算在采樣周期內(nèi)，所述的自動移動平臺在X坐標軸上的移動距離Λx=dcos Θ，在y坐標軸上的移動距離Λ y=dsin θ ；
(5)累計計算獲得所述的自動移動平臺的X坐標值χ=χ+Δ X,累計計算獲得所述的自動移動平臺的I坐標值y=y+ Δ y。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、局部定位算法簡單可靠，運算速度快；2、在局部范圍內(nèi)定位性能滿足實際應(yīng)用要求；3、對系統(tǒng)硬件要求不高，應(yīng)用范圍廣。


圖I是自動移動平臺的側(cè)視 圖2是自動移動平臺的左側(cè)驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意 圖3是自動移動平臺的運動模型。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖I一圖3，自動移動平臺的局部定位系統(tǒng)，包括起支撐和容納作用的機身1，在所述的機身I底部的左右兩邊設(shè)置左驅(qū)動輪3和右驅(qū)動輪2，所述的左驅(qū)動輪3和右驅(qū)動輪2同軸設(shè)置，所述的左驅(qū)動輪3連接左減速箱4，所述的左減速箱4連接左驅(qū)動電機5，所述的左驅(qū)動電機5的旋轉(zhuǎn)軸一端安裝左編碼盤6，所述的左編碼盤6輸出可判斷方向的編碼信號。同樣，所述的右驅(qū)動輪2連接右減速箱，所述的右減速箱連接右驅(qū)動電機，所述的右驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)軸一端安裝右編碼盤，所述的右編碼盤輸出可判斷方向的編碼信號，在所述的機身I底部還設(shè)置一個支撐輪。在所述的左驅(qū)動電機5和右驅(qū)動電機的驅(qū)動下，所述的自動移動平臺可以直行，后退，轉(zhuǎn)彎和原地旋轉(zhuǎn)。還包括進行集中控制的電子控制裝置，所述的電子控制裝置連接所述的左驅(qū)動電機5、右驅(qū)動電機、左編碼盤6和右編碼盤，所述的電子控制裝置設(shè)置可執(zhí)行控制算法的微處理器，以及電機驅(qū)動電路和障礙物檢測電路。所述的電機驅(qū)動電路可以驅(qū)動所述的左驅(qū)動電機5和右驅(qū)動電機進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及制動。所述的障礙物檢測電路用于測量前方障礙物的距離，避免碰撞，也可以為路徑規(guī)戶提供信息。所述的左編碼盤6和右編碼盤輸出的編碼器信號連接所述的微處理器的端口上。所述的微處理器設(shè)置局部定位算法，所述的局部定位算法包括一下步驟
(1)在采樣周期內(nèi)，所述的微處理器記錄所述的左編碼器6和右編碼盤輸出的編碼信號的脈沖數(shù)LPCount和RPCount ；
(2)計算在采樣周期內(nèi)所述的自動移動平臺旋轉(zhuǎn)角度ΛΘ= 2 .R (RPCount -LPCoUnt)/(LrN)，累計可以獲得所述的自動移動平臺的方位角Θ = Θ + Λ Θ，其中參數(shù)r為所述的左減速箱4和右減速箱的減速比，參數(shù)R為所述的左驅(qū)動輪3和右驅(qū)動輪2的半徑，參數(shù)L為所述的左驅(qū)動輪3和右驅(qū)動輪2的距離，參數(shù)N為所述的左編碼盤6和右編碼盤旋轉(zhuǎn)一圈輸出編碼器信號的數(shù)量；
(3)計算在采樣周期內(nèi)，所述的自動移動平臺的移動距離d=(RPCount + LPCount) R/(r N); (4)計算在采樣周期內(nèi)，所述的自動移動平臺在X坐標軸上的移動距離Λx=dcos Θ，在y坐標軸上的移動距離Λ y=dsin θ ；
(5)累計計算獲得所述的自動移動平臺的X坐標值χ=χ+Δ X,累計計算獲得所述的自動移動平臺的I坐標值y=y+ Δ y。在所述的步驟(2)中，將采樣周期內(nèi)所述的自動移動平臺的運動近似為兩輪差速的旋轉(zhuǎn)運動，如圖3所示，因此方位角的變化Λ Θ等于扇形的圓心角，該扇形的半徑為L，弧長為兩輪行走距離的差值。在所述的步驟(3)中，所述的自動移動平臺的移動距離d為所述的左驅(qū)動輪3和右驅(qū)動輪2的行走距離的平均值。在所述的步驟(4)中，將所述的自動移動平臺的移動距離d近似為朝方位角Θ方向進行的直線運動，因為通過三角形定律就可以計算出所述的自動移動平臺的在x、y坐標軸上的移動距離。綜上所述，本專利基于兩個驅(qū)動電機上的編碼器輸出的信號進行自動移動平臺的位置計算，在局部范圍內(nèi)定位性能滿足實際應(yīng)用要求，具有算法簡單可靠，運算速度快，對系統(tǒng)硬件要求不高，應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.自動移動平臺的局部定位系統(tǒng)，包括起支撐和容納作用的機身，在所述的機身底部的左右兩邊設(shè)置左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪，所述的左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪同軸設(shè)置，所述的左驅(qū)動輪連接左減速箱，所述的左減速箱連接左驅(qū)動電機，所述的左驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)軸一端安裝左編碼盤，所述的左編碼盤輸出可判斷方向的編碼信號，所述的右驅(qū)動輪連接右減速箱，所述的右減速箱連接右驅(qū)動電機，所述的右驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)軸一端安裝右編碼盤，所述的右編碼盤輸出可判斷方向的編碼信號，在所述的機身底部還設(shè)置一個支撐輪，還包括電子控制裝置，所述的電子控制裝置連接所述的左驅(qū)動電機、右驅(qū)動電機、左編碼盤和右編碼盤，所述的電子控制裝置設(shè)置可執(zhí)行控制算法的微處理器，其特征在于所述的微處理器設(shè)置局部定位算法，所述的局部定位算法包括一下步驟 (1)在采樣周期內(nèi)，所述的微處理器記錄所述的左編碼器和右編碼盤輸出的編碼信號的脈沖數(shù)LPCount和RPCount ； (2)計算在采樣周期內(nèi)所述的自動移動平臺旋轉(zhuǎn)角度ΛΘ= 2 .R. (RPCount -LPCount) / (Χ·γ·Ν),累計可以獲得所述的自動移動平臺的方位角Θ = Θ + Λ Θ，其中參數(shù)r為所述的左減速箱和右減速箱的減速比，參數(shù)R為所述的左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪的半徑，參數(shù)L為所述的左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪的距離，參數(shù)N為所述的左編碼盤和右編碼盤旋轉(zhuǎn)一圈輸出編碼器信號的數(shù)量； (3)計算在采樣周期內(nèi)，所述的自動移動平臺的移動距離d=(RPCount + LPCount) R. / (r ·Ν); (4)計算在采樣周期內(nèi)，所述的自動移動平臺在X坐標軸上的移動距離Λx=d*cos θ，在y坐標軸上的移動距離Λ y=d*sin θ ； (5)累計計算獲得所述的自動移動平臺的X坐標值χ=χ+Δ X,累計計算獲得所述的自動移動平臺的I坐標值y=y+ Δ y。
全文摘要
自動移動平臺的局部定位系統(tǒng)，包括機身，在所述的機身底部的左右兩邊設(shè)置左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪，所述的左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪同軸設(shè)置，所述的左驅(qū)動輪連接左減速箱，所述的左減速箱連接左驅(qū)動電機，所述的左驅(qū)動電機安裝左編碼盤，所述的左編碼盤輸出編碼信號，所述的右驅(qū)動輪連接右減速箱，所述的右減速箱連接右驅(qū)動電機，所述的右驅(qū)動電機右編碼盤，所述的右編碼盤輸出編碼信號，在所述的機身底部還設(shè)置一個支撐輪，還包括電子控制裝置，連接所述的左驅(qū)動電機、右驅(qū)動電機、左編碼盤和右編碼盤，所述的電子控制裝置設(shè)置微處理器，所述的微處理器設(shè)置局部定位算法，所述的局部定位算法可以在局部范圍內(nèi)為所述的自動移動平臺提供有效的定位數(shù)據(jù)。
文檔編號G05D1/02GK102637035SQ20121013439
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者劉瑜, 程曉東 申請人:慈溪思達電子科技有限公司