CN203217375U - 一种多传感器信息融合的航迹推算定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人定位系统，尤其是一种多传感器信息融合的航迹推算定位系统，包括车架、车轮、步进电机、车载传感器、卡尔曼滤波器、电机控制器、地面激光反射镜。所述的车载传感器又包括加速度计、陀螺仪、电子指南针、激光定位发射器，垂直安装在两个车轮连接线中间机械轴上。车载传感器测量各种车辆行车参数，并把参数送入卡尔曼滤波器进行处理，结果送入电机控制器并控制步进电机带动车轮转动。卡尔曼滤波器定时取得车架的位置值，并在平面直角坐标上标注出点位置，把点连成线即是车架的航迹推算结果。本实用新型引入卡尔曼滤波器进行信息融合，完成航迹推算，同时调整各传感器的安装位置，实现了机器人的精确定位，装置结构简单、易于实现，非常适于广泛推广。

Description

一种多传感器信息融合的航迹推算定位系统

技术领域

本实用新型涉及一种机器人定位系统，尤其是一种多传感器信息融合的航迹推算定位系统。

背景技术

目前机器人技术得到了飞速的发展和广泛的应用。工业机器人在技术上发展比较成熟，应用上也达到了令人满意的效果。但是对于服务机器人，特别是移动机器人还远远落后于工业机器人的发展，受多个技术难题的困扰，几乎还处于实验室阶段。其中，机器人的自定位和航迹推算问题尤为突出。

当前的航迹推算定位技术从手段上看比较单一，主要是卫星定位、磁定位、声定位和光定位，各种定位方式各有优缺点。基于多传感器融合的定位技术明显优于单一定位技术，因此多传感器融合的定位技术也成为了当今航迹推算系统设计的一个新热点。

公开的ZL201120578187.5基于多传感器融合的机器人定位系统，采用了双编码器、电子陀螺仪、地磁传感器。该系统中传感器众多，有限精度不够，而该公开的专利并未提及克服因摆放位置所导致的定位精度误差的技术缺陷。

发明内容

本实用新型要解决上述现有技术存在的问题，增加了加速度计、激光定位装置，同时采用卡尔曼滤波器大大提高了信息融合的精度，再通过安装位置的调整满足了高精度机器人系统定位的要求。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种多传感器信息融合的航迹推算定位系统包括车架，车轮，步进电机，车载传感器，卡尔曼滤波器，电机控制器、地面激光反射镜，所述的车载传感器测量车辆的各种行车参数，并把参数送入卡尔曼滤波器进行处理，所述卡尔曼滤波器连接电机控制器，所述电机控制器连接步进电机，所述步进电机连接车轮，所述车轮通过机械连接机构承载所述车架，所述卡尔曼滤波器定时取得车架的位置值，并在平面直角坐标上标注出点位置，把点连成线即是车架的航迹推算结果。

所述的车架承载车载传感器。

所述的车载传感器包括有加速度计、陀螺仪、电子指南针、激光定位发射器，所述传感器垂直安装在同一机械轴上。

所述加速度计、陀螺仪、电子指南针、激光定位发射器垂直安装在两个车轮连接线中间。

所述的加速度计测量所述车架的加速度。

所述的陀螺仪测量所述车架的角速度。

所述的电子指南针测量所述车架前进方向的磁偏角。

所述的激光定位发射器向地面激光反射镜发射激光，接收返回的激光从而测量车架与地面反射镜的距离。

所述的地面激光反射镜是普通的水银玻璃镜子。

所述的卡尔曼滤波器接收所述车载传感器送入的信号进行卡尔曼滤波处理，得到相对准确的车架位置测量值，并把该测量值发送到所述的步进电机控制器。

所述的步进电机控制器接收到所述卡尔曼滤波发送的测量值，根据该测量值，控制步进电机的转动从而使车架移动。

本实用新型有益的效果是：本实用新型采用了加速度计、陀螺仪、电子指南针、激光定位发射器等多传感器，引入卡尔曼滤波器进行信息融合，同时调整各传感器的安装位置，实现了机器人的精确定位。该装置结构设计合理、易于实现，有利于广泛应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构安装图；

图2为本实用新型的模块结构图。

附图标记说明：加速度计1，陀螺仪2，电子指南针3，激光定位发射器4，车轮5，步进电机6，旋转光电编码器7，车架8，车轴9，卡尔曼滤波器10，电机控制器11，地面激光反射镜12，车载传感器13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照附图：这种多传感器信息融合的航迹推算定位系统，包括车架8，车轮5，步进电机6，车载的传感器13，卡尔曼滤波器10，电机控制器11、地面激光反射镜12。车载传感器又包括加速度计1，陀螺仪2，电子指南针3，激光定位发射器4。车载传感器13测量行车中的各种参数，并把参数送入卡尔曼滤波器10中进行处理，结果送入电机控制器11并控制步进电机6带动车轮5转动。卡尔曼滤波器定时取得车架的位置值，并在平面直角坐标上标注出点位置，把点连成线即是车架的航迹推算结果。本实施例的车架8具有2个车轮5，这两个车轮5分别连接1个步进电机6。

本实施例子还可以改进如下：

所述的车载传感器13还包括有2个旋转光电编码器7，分别连接本实施例子的2个车轮5，检测车轮5的转速，并把速度信号发送到卡尔曼滤波器10。

本实用新型引入卡尔曼滤波器进行信息融合，完成航迹推算，同时调整各传感器的安装位置，实现了机器人的精确定位。装置结构简单、易于实现，非常适于广泛推广。

Claims (3)

1.一种多传感器信息融合的航迹推算定位系统，包括车架(8)、车轮(5)、步进电机(6)、车载传感器(13)、卡尔曼滤波器(10)、电机控制器(11)、地面激光反射镜(12)，其特征是：所述的车载传感器(13)测量车辆的各种行车参数，并把参数送入卡尔曼滤波器(10)进行处理，所述卡尔曼滤波器(10)连接电机控制器(11)，所述电机控制器(11)连接步进电机(6)，所述步进电机(6)连接车轮(5)，所述车轮(5)通过机械连接机构承载所述车架(8)，所述卡尔曼滤波器(10)定时取得车架(8)的位置值，并在平面直角坐标上标注出点位置，把点连成线即是车架(8)的航迹推算结果。

2.根据权利要求1所述的一种多传感器信息融合的航迹推算定位系统，其特征是：所述的车载传感器(13)包括有加速度计(1)、陀螺仪(2)、电子指南针(3)、激光定位发射器(4)，所述传感器垂直安装在同一机械轴上。

3.根据权利要求2所述的一种多传感器信息融合的航迹推算定位系统，其特征是：所述加速度计(1)、陀螺仪(2)、电子指南针(3)、激光定位发射器(4)垂直安装在两个车轮(5)连接线中间。

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