，天線切換控制器分別控制列選通和行選通，對天線陣列進(jìn)行切換，例如如果要選擇B2天線，則列多路選通開關(guān)選通B，行多路選通開關(guān)選通2，再將RFID射頻芯片的天線和B2接通，利用B2天線陣列單元尋找和讀取RFID標(biāo)簽。
[0018]請參閱圖1，本發(fā)明中，RFID標(biāo)簽為無源RFID標(biāo)簽，安置于地面上，標(biāo)簽內(nèi)容記錄了該處位置信息；安裝于移動機(jī)器人底座的RFID天線陣列和控制器，用于激活不同的天線陣列單元進(jìn)行RFID標(biāo)簽的讀?。?br> 首先，在機(jī)器人工作區(qū)域地面上根據(jù)天線陣列尺寸鋪設(shè)RFID標(biāo)簽，要求將每個地標(biāo)坐標(biāo)信息寫入RFID標(biāo)簽，并且在機(jī)器人RFID天線陣列內(nèi)能夠至少覆蓋2個RFID標(biāo)簽。
[0019]機(jī)器人下方安裝面向地面的RFID天線陣列，其讀取朝向和地面RFID標(biāo)簽一致。
[0020]工作時，機(jī)器人利用掃描方式依次激活RFID天線陣列單元，用于尋找地面RFID標(biāo)簽和讀取相關(guān)標(biāo)簽的坐標(biāo)信息。當(dāng)機(jī)器人讀取到RFID標(biāo)簽的地標(biāo)信息時，就能夠根據(jù)此時激活的天線陣列單元的位置和RFID地標(biāo)坐標(biāo)信息計算出機(jī)器人的位置。
[0021]當(dāng)機(jī)器人讀取到兩個不同的RFID標(biāo)簽時，就可以根據(jù)各自對應(yīng)的坐標(biāo)和激活的天線陣列單元計算出機(jī)器人的位置和姿態(tài)。
[0022]請參閱圖5，機(jī)器人利用掃描方式依次激活天線陣列單元A1-H8進(jìn)行RFID標(biāo)簽尋找和讀取，并且將內(nèi)容進(jìn)行記錄;完成一輪掃描后，即可根據(jù)讀取的結(jié)果進(jìn)行機(jī)器人位置和姿態(tài)計算。
[0023]當(dāng)機(jī)器人處于該位置時，可以掃描到如下信息: C2—(2，3)，H2—(3，4)，E4—(3，3)，G7—(4，3)，同時，由于RFID的讀取范圍存在一定的不確定性，例如有可能相鄰天線同時掃描到一個RFID標(biāo)簽，例如出現(xiàn)B6，C6，B7，C7均掃描到(3，2)標(biāo)簽，C2掃描到(2，3)標(biāo)簽。因此利用掃描信息直接計算位置會造成計算沖突，所以利用下述算法進(jìn)行計算以消除這種不確定性:
al:選取不重復(fù)的兩點(diǎn)讀取到的標(biāo)簽和對應(yīng)的天線位置，由兩點(diǎn)確定一條直線的規(guī)則，計算出機(jī)器人的中心位置(XI，Y1)和角度(Θ1);
a2:如果還有其他天線或標(biāo)簽配對，則選取另外一組組合，計算出機(jī)器人的中心位置(X2，Y2)和角度(Θ2); a3:重復(fù)上述過程，直至最后一組組合可能均被計算完成，得到機(jī)器人的中心位置(Xn，Yn)和角度(θη);
a4:最后，將所有位置和角度取平均值，得到機(jī)器人位置:
X=(X1+X2+......+Xn)/n
Y=(Y1+Y2+......+Υη)/η
Θ=(Θ1+Θ2+......+θη)/η
上述算法解決了在計算位置過程中，同一個RFID標(biāo)簽被多個天線陣列單元讀取后引起的位置計算沖突，同時，也利用多個天線陣列單元的冗余信息更好地校正了機(jī)器人位置和姿態(tài)的計算結(jié)果，提升了定位精度。
[0024]在保證定位精度的前提下，為了更好地節(jié)約成本，在步驟Si之前，還包括對天線陣列的尺寸和密度進(jìn)行選取的步驟，其中天線陣列的尺寸和密度可調(diào)，RFID標(biāo)簽的尺寸和密度也是可以調(diào)節(jié)的。
[0025]因此，在RFID標(biāo)簽鋪設(shè)密度一定的情況下，機(jī)器人的定位精度主要靠RFID天線陣列的尺寸和密度決定，因此可以在定位精度和成本之間獲取很高的性價比。
[0026]以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)，其他凡其結(jié)構(gòu)和原理與本發(fā)明相同或者相似的，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于RFID的機(jī)器人位置姿態(tài)確定方法，其特征在于，包括以下步驟: sI:在地面鋪設(shè)RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽內(nèi)容記錄了該處的位置信息； s2:在機(jī)器人的下方安裝面向地面的天線陣列，所述天線陣列上分布有若干天線陣列單元，所述天線陣列至少覆蓋2個RFID標(biāo)簽； s3:機(jī)器人利用掃描方式依次激活天線陣列單元，用于尋找地面RFID標(biāo)簽和讀取相關(guān)標(biāo)簽的坐標(biāo)信息，并將內(nèi)容進(jìn)行記錄； s4:當(dāng)機(jī)器人讀取到RFID標(biāo)簽的地標(biāo)信息時，就能夠根據(jù)此時激活的天線陣列單元的位置和RFID地標(biāo)坐標(biāo)信息計算出機(jī)器人的位置； 當(dāng)機(jī)器人讀取到兩個不同的RFID標(biāo)簽時，就可以根據(jù)各自對應(yīng)的坐標(biāo)和激活的天線陣列單元計算出機(jī)器人的位置和姿態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人位置姿態(tài)確定方法，其特征在于，在步驟s4中，若相鄰天線陣列單元同時掃描到一個RFID標(biāo)簽，則采用以下方法計算機(jī)器人的位置和姿態(tài): al:選取不重復(fù)的兩點(diǎn)讀取到的RFID標(biāo)簽和對應(yīng)的天線陣列單元位置，由兩點(diǎn)確定一條直線的規(guī)則，計算出機(jī)器人的中心位置(XI，Y1)和角度(Θ1); a2:如果還有其他天線陣列單元或RFID標(biāo)簽配對，則選取另外一組組合，計算出機(jī)器人的中心位置(X2，Y2)和角度(Θ2); a3:重復(fù)上述過程，直至最后一組組合可能均被計算完成，得到機(jī)器人的中心位置(Xn，Yn)和角度(θη); a4:最后，將所有位置和角度取平均值，得到機(jī)器人位置， X=(X1+X2+......+Xn)/n Y=(Y1+Y2+......+Υη)/η Θ=(Θ1+Θ2+......+θη)/η。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人位置姿態(tài)確定方法，其特征在于，在步驟Si之前，還包括對天線陣列的尺寸和密度進(jìn)行選取的步驟，所述天線陣列的尺寸和密度可調(diào)，所述RFID標(biāo)簽的尺寸和密度也是可以調(diào)節(jié)的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人位置姿態(tài)確定方法，其特征在于，在RFID標(biāo)簽鋪設(shè)密度一定的情況下，機(jī)器人的定位精度主要由天線陣列的尺寸和密度決定。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于RFID的機(jī)器人位置姿態(tài)確定方法，包括以下步驟：s1：在地面鋪設(shè)RFID標(biāo)簽；s2：在機(jī)器人的下方安裝面向地面的天線陣列；s3：機(jī)器人利用掃描方式依次激活天線陣列單元，用于尋找地面RFID標(biāo)簽和讀取相關(guān)標(biāo)簽的坐標(biāo)信息，并將內(nèi)容進(jìn)行記錄；s4：當(dāng)機(jī)器人讀取到RFID標(biāo)簽的地標(biāo)信息時，就能夠根據(jù)此時激活的天線陣列單元的位置和RFID地標(biāo)坐標(biāo)信息計算出機(jī)器人的位置；當(dāng)機(jī)器人讀取到兩個不同的RFID標(biāo)簽時，就可以根據(jù)各自對應(yīng)的坐標(biāo)和激活的天線陣列單元計算出機(jī)器人的位置和姿態(tài)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的機(jī)器人室內(nèi)位置和姿態(tài)確定，對于RFID標(biāo)簽地標(biāo)的密度要求不高，因此可以極大減低本發(fā)明的實(shí)施成本。
【IPC分類】G01S5/02, G01C21/00
【公開號】CN105652238
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】朱陽
【申請人】深圳思瑞普科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年2月17日