CN108073163B - 利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，机器人通过扫描头扫描二维码，读取机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差、位置偏差以及系统配置信息；对机器人相对于实际位置的二维码中心的位置偏差进行补偿，得到机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差；根据机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差和二维码中心的理论位置计算机器人的绝对位置；对机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差和机器人的绝对位置进行补偿，得到机器人的精确位置。本发明通过读取二维码校正机器人精确的位置及姿态，提高了机器人的定位精度、重复定位精度，避免了由于累积误差造成的定位误差。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体地说是一种利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步，机器人将在各个领域被广泛应用。机器人的研究已成为当前的研究热点之一。其中导航、地图创建和路径规划等都为机器人研究的关键技术，其中最基本的问题是机器人的定位问题。定位是机器人利用先验环境的地图信息和传感器(里程计、视觉、声纳、激光等)测量数据等信息确定其在工作环境中所处位置的过程,它是使机器人具有自主导航能力的基本功能之一，因此具有重要的研究意义。
但现在针对机器人的反馈值补偿技术还存在不足,导致测量元件的安装精度成为影响定位精度的主要因素之一。为此，降低了测量元件安装人员的安装效率及测量元件的可适用性,同时严重影响了机器人的定位精度、重复定位精度等性能指标。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，通过读取二维码校正机器人精确的位置及姿态，以便实现机器人精确的位置控制。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：机器人通过扫描头扫描二维码，读取机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差、位置偏差以及系统配置信息；
步骤2：对机器人相对于实际位置的二维码中心的位置偏差进行补偿，得到机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差；
步骤3：根据机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差和二维码中心的理论位置计算机器人的绝对位置；
步骤4：对机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差和机器人的绝对位置进行补偿，得到机器人的精确位置。
所述系统配置信息包括：扫描头的角度偏差、扫描头的位置偏差、二维码的角度偏差、二维码的位置偏差以及二维码中心的理论位置。
所述对机器人相对于实际位置的二维码中心的位置偏差进行补偿包括以下过程：
其中，deltX为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在X向的偏差，deltY为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在Y向的偏差，x为机器人实际位置与实际位置的二维码中心在X向的偏差，y为机器人实际位置与实际位置的二维码中心在Y向的偏差，Δθ二维码的角度偏差，Δx二维码的X向偏差，Δy二维码的Y向偏差。
所述机器人的绝对位置为：
其中，inputX为机器人在X向的绝对位置，inputY为机器人在Y向的绝对位置，X为理论位置的二维码中心X向的绝对位置，Y为为理论位置的二维码中心Y向的绝对位置，deltX为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在X向的偏差，deltY为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在Y向的偏差。
所述对机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差包括以下补偿过程：
inputθ＝360-θ-Δθ-scanA
其中，inputθ为机器人精确角度值，θ为机器人相对于实际位置的二维码的角度偏差，
二维码的角度偏差，scanA扫描头的角度偏差，360为角度调整常数。
所述对机器人的绝对位置包括以下补偿过程：
tmpθ＝inputθ-atan2(scanY,scanX)
其中，inputX'为机器人扫描头偏差补偿后X向的精确位置，inputY'为机器人扫描头偏差补偿后Y向的精确位置，inputθ为机器人精确角度值，inputX为机器人扫描头偏差补偿前X向的绝对位置，inputY为机器人扫描头偏差补偿前Y向的绝对位置，scanX为扫描头的X向位置偏差，scanY为扫描头的Y向位置偏差。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明便于测量元件的安装，在测量元件具有安装误差的情况下，通过本发明仍能获得高的测量精度，从而提高了测量元件安装人员的安装效率，同时提高了测量元件的可适用性；
2.本发明机器人定位精度、重复定位精度可得到保障，通过对测试元件旋转角度及安装位置补偿，提高了机器人的定位精度、重复定位精度，避免了由于累积误差造成的定位误差。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的测量原理图；
图3是本发明的二维码扫描头偏差的几何含义示意图；
图4是本发明的二维码补偿参数的几何含义示意图；
图5是本发明的二维码坐标变换示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示是发明的方法流程图。
机器人通过扫描头扫描二维码，读取机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差，位置偏差以及系统配置信息；
对机器人相对于实际位置的二维码中心的位置偏差进行补偿，得到机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差；
根据机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差和二维码中心的理论位置计算机器人的绝对位置；
对机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差和机器人的绝对位置进行补偿，得到机器人的精确位置。
系统配置信息包括：扫描头的角度偏差、位置偏差；二维码的角度偏差、位置偏差以及二维码中心的理论位置。
如图2所示是本发明的测量原理图。
机器人在行进过程中，通过右图所示扫描头扫描左图所示的二维码，得到扫描头中心相对于二维码中心的相对位置坐标，包括机器人实际位置与实际位置的二维码中心在X向的偏差x值，机器人实际位置与实际位置的二维码中心在Y向的偏差y值，以及机器人相对于实际位置的二维码的角度偏差θ。
如图3所示是本发明的二维码扫描头偏差的几何含义示意图。
其中，scanA为扫描头角度偏差，即扫描头与机器人X轴方向的夹角，位置偏差scanX为扫描头的X向位置偏差，位置偏差scanY为扫描头的Y向位置偏差。
如图4所示是本发明的二维码补偿参数的几何含义示意图。
其中，Δθ二维码的角度偏差，Δx二维码的X向偏差，Δy二维码的Y向偏差。
如图5所示是本发明的二维码坐标变换示意图。
机器人相对于实际位置的二维码中心的位置偏差进行补偿确定机器人相对于理论位置的二维码中心精确位置，计算过程如下：
其中，deltX为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在X向的偏差，deltY为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在Y向的偏差，x为机器人实际位置与实际位置的二维码中心在X向的偏差，y为机器人实际位置与实际位置的二维码中心在Y向的偏差，Δθ二维码的角度偏差，Δx二维码的X向偏差，Δy二维码的Y向偏差。
根据机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差和二维码中心的理论位置计算机器人的绝对位置；包括如下过程：
其中，inputX为机器人在X向的绝对位置，inputY为机器人在Y向的绝对位置，X为理论位置的二维码中心X向的绝对位置，Y为为理论位置的二维码中心Y向的绝对位置，deltX为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在X向的偏差，deltY为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在Y向的偏差。
对机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差和机器人的绝对位置进行补偿，得到机器人的精确位置，计算机器人精确角度位置包括以下过程：
inputθ＝360-θ-Δθ-scanA
其中，inputθ为机器人精确角度值，θ为机器人相对于实际位置的二维码的角度偏差，
二维码的角度偏差，scanA扫描头的角度偏差，360为角度调整常数。
计算机器人精确位置，包括如下过程：
tmpθ＝inputθ-atan2(scanY,scanX)
其中，inputX'为机器人扫描头偏差补偿后X向的精确位置，inputY'为机器人扫描头偏差补偿后Y向的精确位置，inputθ为机器人精确角度值，inputX为机器人扫描头偏差补偿前X向的绝对位置，inputY为机器人扫描头偏差补偿前Y向的绝对位置，scanX为扫描头的X向位置偏差，scanY为扫描头的Y向位置偏差。
Claims (5)
1.一种利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：机器人通过扫描头扫描二维码，读取机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差、位置偏差以及系统配置信息；
步骤2：对机器人相对于实际位置的二维码中心的位置偏差进行补偿，得到机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差；
步骤3：根据机器人相对于理论位置的二维码中心的位置偏差和二维码中心的理论位置计算机器人的绝对位置；
步骤4：对机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差和机器人的绝对位置进行补偿，得到机器人的精确位置；
所述对机器人相对于实际位置的二维码中心的位置偏差进行补偿包括以下过程：
其中，deltX为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在X向的偏差，deltY为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在Y向的偏差，x为机器人实际位置与实际位置的二维码中心在X向的偏差，y为机器人实际位置与实际位置的二维码中心在Y向的偏差，Δθ二维码的角度偏差，Δx二维码的X向偏差，Δy二维码的Y向偏差。
2.根据权利要求1所述的利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，其特征在于：所述系统配置信息包括：扫描头的角度偏差、扫描头的位置偏差、二维码的角度偏差、二维码的位置偏差以及二维码中心的理论位置。
3.根据权利要求1所述的利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，其特征在于，所述机器人的绝对位置为：
其中，inputX为机器人在X向的绝对位置，inputY为机器人在Y向的绝对位置，X为理论位置的二维码中心X向的绝对位置，Y为为理论位置的二维码中心Y向的绝对位置，deltX为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在X向的偏差，deltY为机器人实际位置与理论位置的二维码中心在Y向的偏差。
4.根据权利要求1所述的利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，其特征在于，所述对机器人相对于实际位置的二维码中心的角度偏差包括以下补偿过程：
inputθ＝360-θ-Δθ-scanA
其中，inputθ为机器人精确角度值，θ为机器人相对于实际位置的二维码的角度偏差，
二维码的角度偏差，scanA扫描头的角度偏差，360为角度调整常数。
5.根据权利要求1所述的利用二维码反馈值补偿确定机器人精确位置的控制方法，其特征在于，所述对机器人的绝对位置包括以下补偿过程：
tmpθ＝inputθ-atan2(scanY,scanX)
其中，inputX'为机器人扫描头偏差补偿后X向的精确位置，inputY'为机器人扫描头偏差补偿后Y向的精确位置，inputθ为机器人精确角度值，inputX为机器人扫描头偏差补偿前X向的绝对位置，inputY为机器人扫描头偏差补偿前Y向的绝对位置，scanX为扫描头的X向位置偏差，scanY为扫描头的Y向位置偏差。
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