CN104848876B - 全方位移动机器人定位码盘的安装误差测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供全方位移动机器人定位码盘的安装误差测量方法，以机器人几何中心即定位码盘中心为原点建立世界坐标系XOY，默认定位码盘的x编码器的转动方向与世界坐标系X方向重合来建立机器人运动学模型；首先使机器人沿世界坐标系X方向运动到坐标(S,0)处；再次使机器人沿世界坐标系Y方向运动到坐标(S,S)处；此时机器人的几何中心起始位置连线与世界坐标系X方向的夹角为θ，在机器人运动学模型的基础上加以推导，得到θ与定位码盘安装误差角α的关系；测得机器人几何中心的起始距离，结合机器人的运动坐标计算出θ，通过θ与α的关系可得到定位码盘的安装误差角。本发明可以简便、经济、高效的测量全方位移动机器人定位码盘的安装误差。

Description

全方位移动机器人定位码盘的安装误差测量方法

技术领域

本发明涉及的是一种测量方法，具体地说是安装误差测量方法。

背景技术

目前关于绝大多数全方位移动机器人定位系统的研究，均是基于惯性导航、视觉导航、卫星导航等方法进行导航定位，其导航定位系统均借助于导航定位电子封装模块。而实际上导航定位电子封装模块的稳定性和准确性受诸多因素影响，在复杂多变的环境中，全方位移动机器人的定位可靠性会受到很大影响，降低了机器人的定位精度。

中国专利(CN1945351A)公开的一种基于无线传感反应网络对机器人进行导航定位的新系统和方法。此方法的无线传感反应网络系统相对较复杂，且对系统的稳定性能要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供对定位码盘的安装误差进行测量的全方位移动机器人定位码盘的安装误差测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明全方位移动机器人定位码盘的安装误差测量方法，其特征是：

以机器人几何中心即定位码盘中心为原点建立世界坐标系XOY，定位码盘上安装x编码器和y编码器，x编码器的转动方向与世界坐标系X方向重合，y编码器与x编码器的转动方向垂直；

机器人先沿X方向运动到机器人坐标系下的坐标(S,0)，此时机器人在世界坐标系的A位置，A位置的坐标为(S,-S₁)，S₁＝Stanα；

机器人再沿Y方向运动到机器人坐标系下的坐标(S,S),此时机器人在世界坐标系的B位置，B位置的坐标为(S,S₂)，

此时机器人几何中心起始位置的距离为S₃，

机器人起始位置连线与X方向的夹角为θ，

从而得到：2θ＝90-α；

上式即为安装误差角α与θ之间的定式关系；

在实验过程中测得S₃，再结合S求得θ，进一步得定位码盘误差角α。

本发明的优势在于：

本发明基于定位码盘，即两个安装有全向轮的光电编码器垂直分布属于机械装置，与基于电子元器件的无线传感反应网络系统、GPS导航定位系统等相比，本发明测量装置简单，实施方便，且机械装置的稳定性高于电子元器件的稳定性；

本发明通过5次左右的调试与参数修改，可将定位码盘的安装误差从2％左右降低到0.5％以内，具有较高的精度；

本发明是一种系统化的误差测量方法，对于两个安装有全向轮的光电编码器互成任意角度分布均适用，可对其进行任意角度校正。

附图说明

图1为安装有定位码盘的全方位移动机器人结构示意图；

图2为机器人运动学模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，以机器人几何中心即定位码盘中心为原点建立世界坐标系XOY，默认定位码盘的x编码器的转动方向与世界坐标系X方向重合来建立机器人运动学模型；

首先使机器人沿世界坐标系X方向运动到坐标(S,0)处；

再次使机器人沿世界坐标系Y方向运动到坐标(S,S)处；

此时机器人的几何中心起始位置连线与世界坐标系X方向的夹角为θ，在机器人运动学模型的基础上加以推导，得到θ与定位码盘安装误差角α的特定关系；

通过实验可测得机器人几何中心的起始距离，结合机器人的运动坐标可计算出θ，通过θ与α的关系可得到定位码盘的安装误差角。

如图1所示，全方位移动机器人1在控制系统的控制作用下进行运动时，x编码器3和y编码器2才会反馈给控制系统新的数据即机器人在机器人坐标系下的坐标。

机器人控制系统会将x编码器3和y编码器2才会反馈的数据与目标点坐标进行比较，若未到达目标点，机器人继续运动；若到达目标点，机器人停止运动。

如图2所示，标记4为机器人简化模型，定位码盘安装误差角α为矢量，当安装角小于90°时，α为正值；当安装角大于90°时，α为负值；根据机器人运动学模型，机器人定位码盘的安装误差测量方法可表示如下：

机器人先沿X方向运动到机器人坐标系下的坐标(S,0)，此时机器人在世界坐标系的A位置，A位置的坐标为(S,-S₁)，S₁＝Stanα；

机器人再沿Y方向运动到机器人坐标系下的坐标(S,S),此时机器人在世界坐标系的B位置，B位置的坐标为(S,S₂)，

此时机器人几何中心起始位置的距离为S₃，

则机器人起始位置连线与X方向的夹角θ，

可得：

2θ＝90-α；

上式即为安装误差角α与θ之间的定式关系。

在实验过程中可测得S₃，再结合S可求得θ，进一步可得定位码盘误差角α。

Claims (1)

1.全方位移动机器人定位码盘的安装误差测量方法，其特征是：

以机器人几何中心即定位码盘中心为原点建立世界坐标系XOY，定位码盘上安装x编码器和y编码器，x编码器的转动方向与世界坐标系X方向重合，y编码器与x编码器的转动方向垂直；

机器人先沿X方向运动到世界坐标系下的坐标(S,0)，此时机器人在世界坐标系的A位置，A位置的坐标为(S,-S₁)，S₁＝Stanα；

机器人再沿Y方向运动到世界坐标系下的坐标(S,S),此时机器人在世界坐标系的B位置，B位置的坐标为(S,S₂)，

此时机器人几何中心起始位置的距离为S₃，

机器人起始位置连线与X方向的夹角为θ，

从而得到：2θ＝90-α；

上式即为安装误差角α与θ之间的定式关系；

在实验过程中测得S₃，再结合S求得θ，进一步得定位码盘误差角α。