CN108388242B - 机器人左右轮相对误差标定方法、装置及系统 - Google Patents

机器人左右轮相对误差标定方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了机器人左右轮相对误差标定方法、装置及系统，设置两条相互平行的围栏，驶入机器人并控制机器人做直线运动，通过激光雷达监测机器人相对于围栏的姿态角变化，即可求取机器人实际运行弧线的半径，通过该半径可以获取机器人左右轮的比例误差，即左右轮的相对误差。本发明可以计算出机器人的左右轮相对误差，在后续运动过程中，纠正左右轮胎的比例误差就可以按照预设走直线路径。

Description

机器人左右轮相对误差标定方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及机器人左右轮相对误差标定方法、装置及系统。
背景技术
移动机器人的左侧轮子和右侧轮子之间存在尺寸相对误差，会导致移动机器人走直行运动时偏向一方，因此需要标定该误差，从而针对该误差进行补偿。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供机器人左右轮相对误差标定方法、装置及系统，旨在解决现有技术的机器人左侧轮子和右侧轮子之间存在尺寸相对误差导致机器人直线运动时偏向一方的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种机器人左右轮相对误差标定方法，包括：
围栏设置步骤，设置两条相互平行的围栏，记为第一围栏和第二围栏；
第一姿态角获取步骤，在机器人驶入围栏之间后，通过安装在机器人顶部中间的激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第一姿态角a1；
直线运动步骤，控制机器人直线行走预定距离L；
第二姿态角获取步骤，在机器人运动结束后，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第二姿态角a2；
弧线半径计算步骤，根据第一姿态角a1、第二姿态角a2和预定距离L，计算机器人的实际行走弧线的半径R：
Figure BDA0001541840100000011
左右轮相对误差计算步骤，根据半径R、车身宽度H车身和轮胎宽度H轮胎，计算机器人的左右轮相对误差
Figure BDA0001541840100000012
Figure BDA0001541840100000013
其中，H为半车身，
Figure BDA0001541840100000014
在上述实施例的基础上，优选的，还包括：
误差更正步骤：
多次重复第一姿态角获取步骤、第一姿态角获取步骤、直线运动步骤、第二姿态角获取步骤、弧线半径计算步骤和左右轮相对误差计算步骤，求取左右轮相对误差的平均值。
一种机器人左右轮相对误差标定装置，包括：
围栏设置模块，用于设置两条相互平行的围栏，记为第一围栏和第二围栏；
第一姿态角获取模块，用于在机器人驶入围栏之间后，通过安装在机器人顶部中间的激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第一姿态角a1；
直线运动模块，用于控制机器人直线行走预定距离L；
第二姿态角获取模块，用于在机器人运动结束后，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第二姿态角a2；
弧线半径计算模块，用于根据第一姿态角a1、第二姿态角a2和预定距离L，计算机器人的实际行走弧线的半径R：
Figure BDA0001541840100000021
左右轮相对误差计算模块，用于根据半径R、车身宽度H车身和轮胎宽度H轮胎，计算机器人的左右轮相对误差
Figure BDA0001541840100000022
Figure BDA0001541840100000023
其中，H为半车身，
Figure BDA0001541840100000024
在上述实施例的基础上，优选的，还包括：
误差更正模块：
多次重复调用第一姿态角获取模块、第一姿态角获取模块、直线运动模块、第二姿态角获取模块、弧线半径计算模块和左右轮相对误差计算模块，求取左右轮相对误差的平均值。
一种机器人左右轮相对误差标定系统，包括：
上述任一项实施例中的机器人左右轮相对误差标定装置；
围栏，包括相互平行的第一围栏和第二围栏，用于提供标定场地；
激光雷达，安装在机器人顶部中间，用于扫描环境，监测围栏的2条平行线。
在上述实施例的基础上，优选的，还包括与激光雷达连接的散热装置，用于为激光雷达提供散热功能。
在上述任意实施例的基础上，优选的，还包括与激光雷达连接的太阳能电源装置，用于为激光雷达提供太阳能电源。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明公开了机器人左右轮相对误差标定方法、装置及系统，设置两条相互平行的围栏，驶入机器人并控制机器人做直线运动，通过激光雷达监测机器人相对于围栏的姿态角变化，即可求取机器人实际运行弧线的半径，通过该半径可以获取机器人左右轮的比例误差，即左右轮的相对误差。本发明可以计算出机器人的左右轮相对误差，在后续运动过程中，纠正左右轮胎的比例误差就可以按照预设走直线路径。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1a示出了本发明实施例提供的一种机器人直线运动前后的姿态示意图；
图1b示出了本发明实施例提供的一种机器人左右轮相对误差标定方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种机器人左右轮相对误差标定装置的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种机器人左右轮相对误差标定系统的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
具体实施例一
如图1a和图1b所示，本发明实施例提供了一种机器人左右轮相对误差标定方法，包括：
围栏设置步骤S101，设置两条相互平行的围栏，记为第一围栏和第二围栏；
第一姿态角获取步骤S102，在机器人驶入围栏之间后，通过安装在机器人顶部中间的激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第一姿态角a1；
直线运动步骤S103，控制机器人直线行走预定距离L；
第二姿态角获取步骤S104，在机器人运动结束后，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第二姿态角a2；
弧线半径计算步骤S105，根据第一姿态角a1、第二姿态角a2和预定距离L，计算机器人的实际行走弧线的半径R：
Figure BDA0001541840100000041
此时，角度a2和a1采用弧度制；
左右轮相对误差计算步骤S106，根据半径R、车身宽度H车身和轮胎宽度H轮胎，计算机器人的左右轮相对误差
Figure BDA0001541840100000042
Figure BDA0001541840100000043
其中，H为半车身，
Figure BDA0001541840100000044
本发明实施例设置两条相互平行的围栏，驶入机器人并控制机器人做直线运动，通过激光雷达监测机器人相对于围栏的姿态角变化，即可求取机器人实际运行弧线的半径，通过该半径可以获取机器人左右轮的比例误差，即左右轮的相对误差。本发明实施例可以计算出机器人的左右轮相对误差，在后续运动过程中，纠正左右轮胎的比例误差就可以按照预设走直线路径。
优选的，本方法还可以包括：误差更正步骤：多次重复第一姿态角获取步骤、第一姿态角获取步骤、直线运动步骤、第二姿态角获取步骤、弧线半径计算步骤和左右轮相对误差计算步骤，求取左右轮相对误差的平均值。
在上述的具体实施例一中，提供了机器人左右轮相对误差标定方法，与之相对应的，本申请还提供机器人左右轮相对误差标定装置。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
具体实施例二
如图2所示，本发明实施例提供了一种机器人左右轮相对误差标定装置，包括：
围栏设置模块201，用于设置两条相互平行的围栏，记为第一围栏和第二围栏；
第一姿态角获取模块202，用于在机器人驶入围栏之间后，通过安装在机器人顶部中间的激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第一姿态角a1；
直线运动模块203，用于控制机器人直线行走预定距离L；
第二姿态角获取模块204，用于在机器人运动结束后，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第二姿态角a2；
弧线半径计算模块205，用于根据第一姿态角a1、第二姿态角a2和预定距离L，计算机器人的实际行走弧线的半径R：
Figure BDA0001541840100000051
左右轮相对误差计算模块206，用于根据半径R、车身宽度H车身和轮胎宽度H轮胎，计算机器人的左右轮相对误差
Figure BDA0001541840100000052
Figure BDA0001541840100000053
其中，H为半车身，
Figure BDA0001541840100000054
本发明实施例设置两条相互平行的围栏，驶入机器人并控制机器人做直线运动，通过激光雷达监测机器人相对于围栏的姿态角变化，即可求取机器人实际运行弧线的半径，通过该半径可以获取机器人左右轮的比例误差，即左右轮的相对误差。本发明实施例可以计算出机器人的左右轮相对误差，在后续运动过程中，纠正左右轮胎的比例误差就可以按照预设走直线路径。
优选的，本装置还可以包括：误差更正模块：多次重复调用第一姿态角获取模块、第一姿态角获取模块、直线运动模块、第二姿态角获取模块、弧线半径计算模块和左右轮相对误差计算模块，求取左右轮相对误差的平均值。
具体实施例三
如图3所示，本发明实施例提供了一种机器人左右轮相对误差标定系统，包括：
具体实施例二中的机器人左右轮相对误差标定装置301；
围栏302，包括相互平行的第一围栏和第二围栏，用于提供标定场地；
激光雷达303，安装在机器人顶部中间，用于扫描环境，监测围栏的2条平行线。
本发明实施例设置两条相互平行的围栏，驶入机器人并控制机器人做直线运动，通过激光雷达监测机器人相对于围栏的姿态角变化，即可求取机器人实际运行弧线的半径，通过该半径可以获取机器人左右轮的比例误差，即左右轮的相对误差。本发明实施例可以计算出机器人的左右轮相对误差，在后续运动过程中，纠正左右轮胎的比例误差就可以按照预设走直线路径。
本系统对机器人左右轮相对误差标定装置301不做限定，优选的，其可以为计算机或服务器。
优选的，本系统还可以包括与激光雷达303连接的散热装置，用于为激光雷达303提供散热功能，提高激光雷达的稳定性。
优选的，本系统还可以包括与激光雷达303连接的太阳能电源装置，用于为激光雷达303提供太阳能电源。太阳能电源是清洁能源，绿色环保无公害。
本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种机器人左右轮相对误差标定方法，其特征在于，包括：
围栏设置步骤，设置两条相互平行的围栏，记为第一围栏和第二围栏；
第一姿态角获取步骤，在机器人驶入围栏之间后，通过安装在机器人顶部中间的激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第一姿态角a1；
直线运动步骤，控制机器人直线行走预定距离L；
第二姿态角获取步骤，在机器人运动结束后，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第二姿态角a2；
弧线半径计算步骤，根据第一姿态角a1、第二姿态角a2和预定距离L，计算机器人的实际行走弧线的半径R：
Figure FDA0002777954990000011
左右轮相对误差计算步骤，根据半径R、车身宽度H车身和轮胎宽度H轮胎，计算机器人的左右轮相对误差
Figure FDA0002777954990000012
Figure FDA0002777954990000013
其中，H为半车身，
Figure FDA0002777954990000014
误差更正步骤：
多次重复第一姿态角获取步骤、第一姿态角获取步骤、直线运动步骤、第二姿态角获取步骤、弧线半径计算步骤和左右轮相对误差计算步骤，求取左右轮相对误差的平均值。
2.一种机器人左右轮相对误差标定装置，其特征在于，包括：
围栏设置模块，用于设置两条相互平行的围栏，记为第一围栏和第二围栏；
第一姿态角获取模块，用于在机器人驶入围栏之间后，通过安装在机器人顶部中间的激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第一姿态角a1；
直线运动模块，用于控制机器人直线行走预定距离L；
第二姿态角获取模块，用于在机器人运动结束后，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的2条平行线，获取机器人相对第一围栏的第二姿态角a2；
弧线半径计算模块，用于根据第一姿态角a1、第二姿态角a2和预定距离L，计算机器人的实际行走弧线的半径R：
Figure FDA0002777954990000021
左右轮相对误差计算模块，用于根据半径R、车身宽度H车身和轮胎宽度H轮胎，计算机器人的左右轮相对误差
Figure FDA0002777954990000022
Figure FDA0002777954990000023
其中，H为半车身，
Figure FDA0002777954990000024
误差更正模块：
多次重复调用第一姿态角获取模块、第一姿态角获取模块、直线运动模块、第二姿态角获取模块、弧线半径计算模块和左右轮相对误差计算模块，求取左右轮相对误差的平均值。
3.一种机器人左右轮相对误差标定系统，其特征在于，包括：
权利要求2所述的机器人左右轮相对误差标定装置；
围栏，包括相互平行的第一围栏和第二围栏，用于提供标定场地；
激光雷达，安装在机器人顶部中间，用于扫描环境，监测围栏的2条平行线。
4.根据权利要求3所述的机器人左右轮相对误差标定系统，其特征在于，还包括与激光雷达连接的散热装置，用于为激光雷达提供散热功能。
5.根据权利要求3或4所述的机器人左右轮相对误差标定系统，其特征在于，还包括与激光雷达连接的太阳能电源装置，用于为激光雷达提供太阳能电源。
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