一种基于超声波测量的机器人室内导航方法

摘要

本发明提供一种基于超声波测量的机器人室内导航方法，应用于室内走廊上，其包括以下步骤：将两个超声波模块分别固定于机器人左右两侧对称的位置上，且两个超声波模块的法线方向与地面的角度为；设定机器人在室内走廊上的运行轨迹，机器人运行；分别获得机器人与两侧墙壁之间的实际距离，以及走廊宽度；根据两个超声波模块获得的上述数据进行分析计算不同情况下机器人沿轨迹法向位置偏差的变化量；然后计算机器人修正后的偏向角，并根据该偏向角调整机器人的运行轨迹，是的当前运行轨迹与设定运行轨迹重合。本发明对机器人的航向角信息进行修正，提高了机器人长时间运行的可靠性。

主权项

一种基于超声波测量的机器人室内导航方法，应用于室内走廊上，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将两个超声波模块分别固定于机器人左右两侧对称的位置上，且两个超声波模块的法线方向与地面的角度为θ；步骤2，设定机器人在室内走廊上的运行轨迹，机器人运行；k时刻，根据分别获得机器人与两侧墙壁之间的实际距离D_L(k)和D_R(k)；其中，D_L测(k)、D_R测(k)分别为左右两个超声波模块在法线方向上测得的超声波模块与墙壁之间的距离；根据Width(k)＝D_L(k)+D_R(k)+W获得走廊宽度Width(k)；其中W为所述机器人左右两侧对称的位置之间的宽度；步骤3，在k时刻，若航向角变化Δψ大于T1，则机器人继续按设定的运行轨迹运行；若航向角变化Δψ小于或等于T1，则执行步骤4；其中，航向角变化Δψ为当前航向与设定航向的差值；步骤4，将上一时刻的走廊宽度结果Width(k‑1)与当前时刻的走廊宽度Width(k)作差，若差值大于阈值T2时，则执行步骤5；若差值小于或等于阈值T2时，则根据计算k时刻机器人沿轨迹法向位置偏差的变化量ΔX_n(k)，然后执行步骤6；其中，D_{L_temp}及D_{R_temp}为历史测距结果，通过前k‑1个时刻两个超声波模块的测距结果分别求平均值所得；步骤5，将D_L(k)与历史测距结果D_{L_temp}进行作差，将D_R(k)与历史测距结果D_{R_temp}进行作差，如果仅有一个差值大于T3，则根据令ΔX_n(k)等于大于T3的差 值，然后执行步骤6；如果两个差值均大于T3，则机器人继续按设定的运行轨迹运行；如果两个差值均小于或等于T3，则根据计算k时刻机器人沿轨迹法向位置偏差的变化量ΔX_n(k)，然后执行步骤6；步骤6，根据计算机器人修正后的偏向角ψ_US，并根据该偏向角ψ_US调整机器人的运行轨迹，使得当前运行轨迹与设定运行轨迹重合；其中，Xt(k)和Xt(k‑1)是相邻两次航向角解算时刻的机器人沿轨迹切线方向位置结果，均通过DR解算获得。