CN111829473B - 一种行进间的运动底盘测距方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种行进间的运动底盘测距方法，包括单底盘测量法与双底盘测量法，单底盘测量法以定义的静态原点和标定点的连线作为Y轴建立平面直角坐标系，通过点到直线的距离公式计算出底盘实时位置与Y轴的最短距离即横向偏移距离，通过勾股定理得出纵向偏移距离，完成单底盘的测量；所述双底盘测量法是通过定位单元输出每个底盘在站心坐标系下的位置坐标以及两个底盘之间的航向角b，得出量底盘的相对纵向距离与相对横向距离，并通过数据处理模块得出双底盘的横向偏移距离与纵向偏移距离，完成对双底盘运动时之间实时距离偏移量的测量。

Description

一种行进间的运动底盘测距方法及系统
技术领域
本发明涉及机器人运动技术领域，具体涉及一种行进间的运动底盘测距方法。
背景技术
复杂机器人底盘运动控制，一直阻挡机器人产业发展的大难题，迟迟没有得到很好的解决。即便是代表机器人最高水平的波士顿动力，其机器人离实用也还远。而运动中底盘状态和参数的测试对于机器人运动控制就尤为重要，能在运动控制中实时测距也是行业的一大难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种行进间的运动底盘测距方法，解决了无法在底盘运动时进行实时测距的难题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种行进间的运动底盘测距方法，包括单底盘测量法与双底盘测量法；
所述单底盘测量法包括以下步骤：
A1、将定位单元安装于底盘上，以获取在笛卡尔坐标轴上底盘的坐标值，将所述定位单元以及所述组网模块均与数据处理单元连接；
A2、定义静态原点和标定点，将所述底盘置于所述静态原点与所述标定点，以通过底盘上的所述定位单元输出对应的笛卡尔坐标轴上的坐标，并将所述静态原点与所述标定点形成的直线标定为Y轴；
A3、标定所述Y轴后，以所述静态原点为中心将Y轴正半轴顺时针旋转90°后得到X半轴，从而在所述笛卡尔坐标轴上建立了一个平面直角坐标系；
A4、所述底盘移动时，通过定位单元输出底盘在笛卡尔坐标系下的位置坐标，并通过点到直线的公式得出其与标定的所述Y轴之间的最短距离，即所述底盘在所述平面直角坐标系下的横向偏移距离；
A5、根据所述静态原点与所述移动底盘之间的距离值、所述横向偏移距离并结合勾股定理可以计算出在所述平面直角坐标系下的纵向偏移距离，实现所述底盘相距所述静态原点的横向距离与纵向距离的测量；
所述双底盘测量法包括以下步骤：
B1、将定位单元与组网模块安装于底盘上，并与数据处理模块连接，通过所述定位单元输出每个底盘在站心坐标系下的位置坐标以及两个底盘之间的航向角b；
B2、根据两个底盘的所述位置坐标作差值运算，得到对应的相对纵向距离Y^以及相对横向距离X^；
B3、根据所述航向角b、相对纵向距离Y^以及相对横向距离X^通过所述数据处理模块得出双底盘的横向偏移距离与纵向偏移距离，完成对双底盘运动时之间实时距离偏移量的测量。
优选的，还包括所述显示单元，用于显示实时测距的数据。
优选的，所述步骤A2中所述静态原点与所述标定点形成的直线方程为：L＝Ax+By+C；
其中，
Figure GDA0003358665720000021
(bx,by)为静态原点的坐标，(ax,ay)为标定点坐标，C为所述静态原点与所述标定点之间的距离。
优选的，所述步骤A4中的横向偏移量X的计算公式为：
Figure GDA0003358665720000022
其中，(Xo，Yo)为底盘的实时坐标。
优选的，所述步骤A5中的纵向偏移量Y的计算公式为：
Figure GDA0003358665720000023
优选的，所述步骤B2中的纵向距离Y^与横向距离X^的计算公式为：
X^＝Xb-Xa；
Y^＝Yb-Ya；
其中，(Xa；Ya)，(Xb；Yb)分别为两个底盘在站心坐标系下的位置坐标值。
优选的，所述步骤B3中的双底盘的横向偏移距离s与纵向偏移距离t的计算公式为：
s＝x^cos(b)–y^sin(b)；
t＝x^sin(b)+y^cos(b)。
一种行进间的运动底盘测距系统，包括：
定位单元，安装于底盘上，用于输出所述底盘的位置坐标信息；
组网模块，用于在双底盘测距时传输两个底盘之间的数据交互；
数据处理单元，用于计算单底盘的定点数据，或者双底盘的距离；
显示单元，用于显示实时测距的数据。
优选的，在单底盘测距时，所述定位单元用于获取在笛卡尔坐标轴上底盘的坐标值；在双底盘测距时，所述定位单元输出每个底盘在站心坐标系下的位置坐标以及两个底盘之间的航向角b。
优选的，所述显示单元通过吸盘安装于所述底盘上，所述数据处理单元与电脑上位机连接，进行数据的处理，所述定位单元以及所述组网模块均与所述数据处理单元连接。
本发明的有益效果是：本发明可实时测量单底盘定点和双底盘运动时的实时距离，解决了无法在底盘运动时进行实时测距的难题，且设备简单易操作，并能辅助实际测试中无法标定场景道路距离的难题，具有广泛的应用价值。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明单底盘测量时建立平面直角坐标系示意图。
具体实施方式
一种行进间的运动底盘测距方法，包括单底盘测量法与双底盘测量法。
如图1所示，单底盘测量法包括以下步骤：
A1、将定位单元安装于底盘上，以获取在笛卡尔坐标轴上底盘的坐标值，将定位单元以及组网模块均与数据处理单元连接；
A2、定义静态原点和标定点，将底盘置于静态原点与标定点，以通过底盘上的定位单元输出对应的笛卡尔坐标轴上的坐标，并将静态原点与标定点形成的直线标定为Y轴；
A3、标定Y轴后，以静态原点为中心将Y轴正半轴顺时针旋转90°后得到X半轴，从而在笛卡尔坐标轴上建立了一个平面直角坐标系；
A4、底盘移动时，通过定位单元输出底盘在笛卡尔坐标系下的位置坐标，并通过点到直线的公式得出其与标定的Y轴之间的最短距离，即底盘在平面直角坐标系下的横向偏移距离；
A5、根据静态原点与移动底盘之间的距离值、横向偏移距离并结合勾股定理可以计算出在平面直角坐标系下的纵向偏移距离，实现底盘相距静态原点的横向距离与纵向距离的测量。
其中，步骤A2中静态原点与标定点形成的直线方程为：L＝Ax+By+C；
其中，
Figure GDA0003358665720000041
(bx,by)为静态原点的坐标，(ax,ay)为标定点坐标，C为静态原点与标定点之间的距离。
步骤A4中的横向偏移量X的计算公式为：
Figure GDA0003358665720000042
其中，(Xo，Yo)为底盘的实时坐标。
步骤A5中的纵向偏移量Y的计算公式为：
Figure GDA0003358665720000043
双底盘测量法包括以下步骤：
B1、将定位单元与组网模块安装于底盘上，并与数据处理模块连接，通过定位单元输出每个底盘在站心坐标系下的位置坐标以及两个底盘之间的航向角b；
B2、根据两个底盘的位置坐标作差值运算，得到对应的相对纵向距离Y^以及相对横向距离X^；
B3、根据航向角b、相对纵向距离Y^以及相对横向距离X^通过数据处理模块得出双底盘的横向偏移距离与纵向偏移距离，完成对双底盘运动时之间实时距离偏移量的测量。
一种行进间的运动底盘测距方法，还包括显示单元，用于显示实时测距的数据。
步骤B2中的纵向距离Y^与横向距离X^的计算公式为：
X^＝Xb-Xa；
Y^＝Yb-Ya；
其中，(Xa；Ya)，(Xb；Yb)分别为两个底盘在站心坐标系下的位置坐标值。
步骤B3中的双底盘的横向偏移距离s与纵向偏移距离t的计算公式为：
s＝x^cos(b)–y^sin(b)；
t＝x^sin(b)+y^cos(b)。
一种行进间的运动底盘测距系统，包括：
定位单元，安装于底盘上，用于输出底盘的位置坐标信息，在单底盘测距时，定位单元用于获取在笛卡尔坐标轴上底盘的坐标值；在双底盘测距时，定位单元输出每个底盘在站心坐标系下的位置坐标以及两个底盘之间的航向角b；
组网模块，用于在双底盘测距时传输两个底盘之间的数据交互；
数据处理单元，用于计算单底盘的定点数据，或者双底盘的距离；
显示单元，用于显示实时测距的数据，显示单元通过吸盘安装于底盘上，数据处理单元与电脑上位机连接，进行数据的处理，定位单元以及组网模块均与数据处理单元连接。
本发明可实时测量单底盘定点和双底盘运动时的实时距离，解决了无法在底盘运动时进行实时测距的难题，且设备简单易操作，并能辅助实际测试中无法标定场景道路距离的难题，具有广泛的应用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种行进间的运动底盘测距方法，其特征在于，包括单底盘测量法与双底盘测量法；
所述单底盘测量法包括以下步骤：
A1、将定位单元安装于底盘上，以获取在笛卡尔坐标轴上底盘的坐标值，将所述定位单元以及所述组网模块均与数据处理单元连接；
A2、定义静态原点和标定点，将所述底盘置于所述静态原点与所述标定点，以通过底盘上的所述定位单元输出对应的笛卡尔坐标系上的坐标，并将所述静态原点与所述标定点形成的直线标定为Y轴；
A3、标定所述Y轴后，以所述静态原点为中心将Y轴正半轴顺时针旋转90°后得到X半轴，从而在所述笛卡尔坐标轴上建立了一个平面直角坐标系；
A4、所述底盘移动时，通过定位单元输出底盘在笛卡尔坐标系下的位置坐标，并通过点到直线的公式得出其与标定的所述Y轴之间的最短距离，即所述底盘在所述平面直角坐标系下的横向偏移距离；
A5、根据所述静态原点与所述移动底盘之间的距离值、所述横向偏移距离并结合勾股定理可以计算出在所述平面直角坐标系下的纵向偏移距离，实现所述底盘相距所述静态原点的横向距离与纵向距离的测量；
所述双底盘测量法包括以下步骤：
B1、将定位单元与组网模块安装于底盘上，并与数据处理模块连接，通过所述定位单元输出每个底盘在站心坐标系下的位置坐标以及两个底盘之间的航向角b；
B2、根据两个底盘的所述位置坐标作差值运算，得到对应的相对纵向距离Y^以及相对横向距离X^；
B3、根据所述航向角b、相对纵向距离Y^以及相对横向距离X^通过所述数据处理模块得出双底盘的横向偏移距离与纵向偏移距离，完成对双底盘运动时之间实时距离偏移量的测量。
2.根据权利要求1所述的一种行进间的运动底盘测距方法，其特征在于，还包括显示单元，用于显示实时测距的数据。
3.根据权利要求1所述的一种行进间的运动底盘测距方法，其特征在于，所述步骤A2中所述静态原点与所述标定点形成的直线方程为：L＝Ax+By+C＝0；
其中，
Figure FDA0003358665710000021
(bx，by)为静态原点的坐标，(ax，ay)为标定点坐标，C为所述静态原点与所述标定点之间的距离。
4.根据权利要求3所述的一种行进间的运动底盘测距方法，其特征在于，所述步骤A4中的横向偏移量X的计算公式为：
Figure FDA0003358665710000022
其中，(Xo，Yo)为底盘的实时坐标。
5.根据权利要求4所述的一种行进间的运动底盘测距方法，其特征在于，所述步骤A5中的纵向偏移量Y的计算公式为：
Figure FDA0003358665710000023
6.根据权利要求1所述的一种行进间的运动底盘测距方法，其特征在于，所述步骤B2中的纵向距离Y^与横向距离X^的计算公式为：
Figure FDA0003358665710000024
Figure FDA0003358665710000025
其中，(Xa；Ya)，(Xb；Yb)分别为两个底盘在站心坐标系下的位置坐标值。
7.根据权利要求6所述的一种行进间的运动底盘测距方法，其特征在于，所述步骤B3中的双底盘的横向偏移距离s与纵向偏移距离t的计算公式为：
s＝x^cos(b)-y^sin(b)；
t＝x^sin(b)+y^cos(b)。
8.一种行进间的运动底盘测距系统，其特征在于，包括：
定位单元，安装于底盘上，用于输出所述底盘的位置坐标信息；在单底盘测距时，所述定位单元用于获取在笛卡尔坐标轴上底盘的坐标值；在双底盘测距时，所述定位单元输出每个底盘在站心坐标系下的位置坐标以及两个底盘之间的航向角b；
组网模块，用于在双底盘测距时传输两个底盘之间的数据交互；
数据处理单元，用于计算单底盘的定点数据，或者双底盘的距离；
显示单元，用于显示实时测距的数据。
9.根据权利要求8所述的一种行进间的运动底盘测距系统，其特征在于，所述显示单元通过吸盘安装于所述底盘上，所述数据处理单元与电脑上位机连接，进行数据的处理，所述定位单元以及所述组网模块均与所述数据处理单元连接。
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