CN112947396A - 反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质 - Google Patents

反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN112947396A
CN112947396A CN201911163982.5A CN201911163982A CN112947396A CN 112947396 A CN112947396 A CN 112947396A CN 201911163982 A CN201911163982 A CN 201911163982A CN 112947396 A CN112947396 A CN 112947396A
Authority
CN
China
Prior art keywords
beacon
angle
laser
formula
calculating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911163982.5A
Other languages
English (en)
Inventor
崔江伟
韩奎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Cleva Electric Appliance Co Ltd
Suzhou Cleva Precision Machinery and Technology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Cleva Precision Machinery and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Cleva Precision Machinery and Technology Co Ltd filed Critical Suzhou Cleva Precision Machinery and Technology Co Ltd
Priority to CN201911163982.5A priority Critical patent/CN112947396A/zh
Priority to PCT/CN2020/108787 priority patent/WO2021103659A1/zh
Publication of CN112947396A publication Critical patent/CN112947396A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及的一种反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质，所述误差补偿方法包括：当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台从静止状态旋转至第m圈起始位置时的旋转时长Tsync，其中，整数m≥6；根据旋转时长Tsync，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值，其中，第一信标角度误差补偿公式为自动行走设备在第一方向匀速直线运动时第一信标角度关于激光转台旋转时长的函数公式，第一信标角度为第一反光信标发出的激光反射信号与自动行走设备行走方向之间的夹角。通过上述设置，可解决目前自动行走设备在沿着固定方向匀速直线运动过程中获取的反光信标夹角不够准确的问题。

Description

反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质
技术领域
本发明涉及家用电器领域，尤其涉及一种反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备及存储介质。
背景技术
目前，自动行走设备在空间中移动时所在的位置通常可通过激光定位方法来确定。自动行走设备内设置激光转台，激光转台上设有激光发射装置、激光接收装置以及角度编码器。自动行走设备的工作区域则预先放置多个反光信标，且多个反光信标在自动行走设备工作区域的坐标是已知的。
自动行走设备在行进的过程中，激光发射装置以一定的角速度360°水平向外部发射旋转的激光扫描光束，激光扫描光束扫过每个预置的反光信标时，反光信标形成平行于激光扫描光束的激光反射光束；接着，激光接收装置接收激光反射光束，同时通过角度编码器检测激光反射光束和自动行走设备行走方向上的夹角，即在自动行走设备行走方向上每个反光信标与自动行走设备行走方向的夹角；通过计算比对多个反光信标的这些夹角，自动行走设备的导航定位系统即可计算出当前自动行走设备在工作区域所处的坐标。
反光信标发出反射激光信号的时间与激光转台接收激光反射信号的时间不同，且激光转台发出激光信号时刻与接收激光反射信号时刻两者不同，激光发射反射过程中，自动行走设备一直处于运动状态，激光转台也一直处于旋转状态，导致编码器获取的反光信标夹角值并不准确，从而通过多个反光信标的夹角来测算自动行走设备的坐标位置也必然不够准确，无法对自动行走设备进行精准定位与控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质，用来解决目前自动行走设备在沿着固定方向匀速直线运动过程中获取的反光信标夹角不够准确的问题。
为了实现上述发明目的之一，本发明提供一种反光信标夹角误差补偿方法，所述方法包括：当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台从静止状态旋转至第m圈起始位置时的旋转时长Tsync，其中，整数m≥6；根据旋转时长Tsync，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值，其中，第一信标角度误差补偿公式为自动行走设备在第一方向匀速直线运动时第一信标角度关于激光转台旋转时长的函数公式，第一信标角度为第一反光信标发出的激光反射信号与自动行走设备行走方向之间的夹角。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：获取第一信标角度信号从自动行走设备的激光信号处理模块传输至自动行走设备的定位计算模块的通讯时长Tcom；计算第一信标角度的补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom；根据补偿时长Tfinal，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台实际测得的第一信标角度An以及相应的激光转台实际旋转时长Tn，其中，n为激光转台的旋转圈数序号。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：根据至少两组数据(An，Tn)，通过最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：根据至少两组数据(An，Tn)，通过加权最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：获取第一信标角度信号从自动行走设备的激光信号处理模块传输至自动行走设备的定位计算模块的通讯时长Tcom；计算第一信标角度的补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom；获取实际旋转时长Tn与补偿时长Tfinal之间的时间差t1；计算权重系数
Figure BDA0002286924300000031
其中，β为大于零的常数；根据至少两组数据(An，Tn)与权重系数c，通过加权最小二乘法公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：在激光转台连续旋转5圈之后，获取对应的5组不同数据(An，Tn)；根据5组不同数据(An，Tn)，通过最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：将n分别取值m-5、m-4、m-3、m-2以及m-1，获取与时刻Tsync最邻近的五组数据(Am-5，Tm-5)、(Am-4，Tm-4)、(Am-3，Tm-3)、(Am-2，Tm-2)以及(Am-1，Tm-1)。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：获取激光转台从第n圈起始位置时至接收到第一反光信标发出的激光反射信号时的时差t2；获取激光转台旋转n-1圈的消耗时长tround；计算激光转台实际旋转时长Tn＝t2+tround。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：通过激光转台内的角度编码器测量实际的第一信标角度；接收角度编码器发出的第一信标角度信号。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：获取第二信标角度的误差补偿公式，根据旋转时长Tsync，通过第二信标角度误差补偿公式，计算出第二信标角度的补偿角度值；获取第三信标角度的误差补偿公式，根据旋转时长Tsync，通过第三信标角度误差补偿公式，计算出第三信标角度的补偿角度值；根据三个信标相应的补偿角度值，获取自动行走设备的坐标位置。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述自动行走设备为割草机器人。
本发明还提供一种自动行走设备，包括存储器与处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述的反光信标夹角误差补偿方法中的步骤。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储于计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的反光信标夹角误差补偿方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在自动行走设备在第一方向匀速直线运动中，通过获取关于反光信标夹角的角度误差补偿公式，并根据获取的激光转台当前旋转时长来计算当前反光信标的补偿角度值，以对反光信标夹角进行误差补偿；同时，在激光转台旋转5圈之后，获取激光转台旋转至当前一圈起始位置时的旋转时长，根据这个5圈之后的旋转时长来计算所有反光信标的补偿角度值，以便通过多个反光信标的补偿角度值分析出自动行走设备的坐标位置，即自动行走设备在工作区域当前所处的位置信息，从而便于精准定位与控制自动行走设备。
附图说明
图1是本发明实施例中反光信标夹角误差补偿方法的流程图；
图2是本发明实施例中自动行走设备的模块示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施方式及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种反光信标夹角误差补偿方法，所述方法包括以下若干步骤，下面对所述方法进行说明：
S2当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台从静止状态旋转至第m圈起始位置时的旋转时长Tsync，其中，整数m≥6；
S4根据旋转时长Tsync，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值，其中，第一信标角度误差补偿公式为自动行走设备在第一方向匀速直线运动时第一信标角度关于激光转台旋转时长的函数公式，第一信标角度为第一反光信标发出的激光反射信号与自动行走设备行走方向之间的夹角。
在移动机器人等自动行走设备的工作区域中，预先放置多个反光信标，且多个反光信标在工作区域内的位置坐标等信息是已知的。
实际行走过程中，激光转台发出激光信号时刻与接收激光反射信号时刻以及反光信标发出反射激光信号时刻均不在同一时刻点，且自动行走设备一直处于行走状态，激光转台也一直处于旋转状态，这些因素会导致采集或获取的反光信标夹角不准确，因此需要进行角度误差补偿。
本发明实施例中，设置有至少三个反光信标，可通过获取同一时刻至少三个反光信标的补偿角度值对自动行走设备进行分析定位。
本发明实施例以第一反光信标为例，对误差补偿方法进行具体描述。
为补偿时差、运动状态等因素对第一反光信标夹角采集带来的误差，可事先计算出对第一反光信标夹角的误差补偿公式，即第一信标角度误差补偿公式。为保证误差补偿的精度，误差补偿公式的推算前提是自动行走设备在第一方向匀速直线运动状态，即自动行走设备方向稳定不变、匀速行走时，误差补偿公式才适用，可对此运动状态下的反光信标夹角进行较精确的补偿。其中，第一方向是指自动行走设备当前的行走方向。
其中，可先测量第一反光信标或第一信标的实际夹角、对应的激光转台旋转时长这两种数据，根据两种数据计算得出误差补偿公式，即第一信标角度关于激光转台旋转时长的函数公式。具体的函数公式也可以是根据最小二乘法或加权最小二乘法等公式计算得出。
为对自动行走设备进行定位计算，需要获取同一时刻多个反光信标的补偿角度值。考虑到激光转台旋转至每圈起始位置即机械零点时，可触发自动行走设备的所有计算与处理功能，本实施例中，将激光转台旋转至第m圈起始位置时的时间点作为多个反光信标夹角获取的同步时间点，且m≥6，即激光转台从静止状态开始旋转了至少5圈。
先获取激光转台从静止状态旋转至第m圈起始位置时的旋转时长Tsync，再通过上述获取的第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值，对第一反光信标的夹角进行修正。
此外，还可在旋转时长Tsync基础上考虑数据信号传输的时差，将信号传输时差与旋转时长Tsync两者之和作为最终的补偿时长数值，来计算第一信标角度的补偿角度值。
本实施例中的反光信标夹角误差补偿方法，在考虑误差补偿效果的情况下，获取在激光转台从静止状态旋转至少5圈之后、激光转台旋转至当前一圈起始位置的时间点Tsync，根据预先获得的反光信标角度误差补偿公式，计算出对应的反光信标补偿角度值，对当前反光信标的夹角进行修正；并将Tsync对应的时间点作为同步获取其他反光信标夹角的同步时间点，从而方便后续通过多个反光信标的补偿角度值来分析出自动行走设备的坐标位置。
进一步的，在步骤S4之后，所述方法还包括：
获取第一信标角度信号从自动行走设备的激光信号处理模块传输至自动行走设备的定位计算模块的通讯时长Tcom；
计算第一信标角度的补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom；
根据补偿时长Tfinal，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值。
本发明实施例中，自动行走设备系统包括激光信号处理模块(scanner)与定位计算模块(main)，激光信号处理模块(scanner)可用于生产角度数据、保存历史角度数据或创建推算公式；定位计算模块(main)可用于搜集通讯时间或计算推算角；角度、时间等数据信号从激光信号处理模块(scanner)传输至定位计算模块(main)时，存在一定的通信时差Tcom。
为保证误差补偿精度，在同步时间Tsync时间基础上考虑这个通信时差，即计算补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom，通过补偿时长Tfinal来计算补偿角度值，即将补偿角度值作为对第一反光信标夹角的修正。
当然，当通信时差Tcom足够小时，也可以忽略不计，不纳入考虑。
进一步的，在步骤S4之前，所述方法还包括：
S31当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台实际测得的第一信标角度An以及相应的激光转台实际旋转时长Tn，其中，n为激光转台的旋转圈数序号。
本发明实施例中，第一信标角度误差补偿公式可通过最小二乘法或加权最小二乘法公式计算得出。
在自动行走设备沿着第一方向这个固定方向匀速运动时，可先采集第一反光信标的实际夹角An以及当前采集时间点Tn，即同时获取或采集第一反光信标夹角An与激光转台旋转时长Tn；并通过多次获取或采集得到的多组数据(An，Tn)，然后结合最小二乘法或加权最小二乘法的推导公式，推导出具体的第一信标角度误差补偿公式。其中，具体的第一信标角度误差补偿公式是指包含具体参数数值的公式，将旋转时长代入公式后，可计算出确定的补偿角度值。
进一步的，在步骤S31之后，所述方法还包括：
S33根据至少两组数据(An，Tn)，通过最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
进一步的，在步骤S31之后，所述方法还包括：
S35根据至少两组数据(An，Tn)，通过加权最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
在利用最小二乘法或加权最小二乘法推导公式推导时，得到的第一信标角度误差补偿公式为第一信标角度关于激光转台旋转时长的线性函数公式，可通过两组或多组实测数据(An，Tn)来计算出公式中的参数，从而得到具体的第一信标角度误差补偿公式。
进一步的，对于步骤S35，所述方法具体包括：
获取第一信标角度信号从自动行走设备的激光信号处理模块传输至自动行走设备的定位计算模块的通讯时长Tcom；
计算第一信标角度的补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom；
获取实际旋转时长Tn与补偿时长Tfinal之间的时间差t1；
计算权重系数
Figure BDA0002286924300000081
其中，β为大于零的常数；
根据至少两组数据(An，Tn)与权重系数c，通过加权最小二乘法公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
在通过加权最小二乘法推导公式计算具体的第一信标角度误差补偿公式时，权重系数c的选择不限。
实测数据(An，Tn)的采集时间点越接近补偿时间点Tfinal，实测数据的可信度越高，最终得到的第一信标角度的补偿角度值也越准确。
基于此，可获取实测数据的采集时间点与补偿时间点Tfinal之间的时间差t1，将时间差t1的倒数作为权重系数；此外，为避免分母为0的情况，添加大于零的常数β，将t1与β两者之和的倒数作为最终的权重系数c，即
Figure BDA0002286924300000082
由此，可推导计算出具体的第一信标角度误差补偿公式。
当然，当通信时差Tcom足够小可以忽略不计时，也可只获取实测数据的采集时间点与同步时间Tsync之间的时间差，并将此时间差的倒数作为最终的权重系数，来推导计算具体公式。
进一步的，对于步骤S33，所述方法具体包括：
S331在激光转台连续旋转5圈之后，获取对应的5组不同数据(An，Tn)；
S333根据5组不同数据(An，Tn)，通过最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
进一步的，对于步骤S331，所述方法具体包括：
将n分别取值m-5、m-4、m-3、m-2以及m-1，获取与时刻Tsync最邻近的五组数据(Am-5，Tm-5)、(Am-4，Tm-4)、(Am-3，Tm-3)、(Am-2，Tm-2)以及(Am-1，Tm-1)。
本发明实施例中，为保证最小二乘法公式的拟合精度，可通过5组实测数据(An，Tn)来计算公式。
较佳的，5组不同数据(An，Tn)是通过激光转台连续旋转5圈获取的数据，可避免数据不连续导致公式拟合精度不高的问题。
此外，实测数据的采集时间点越接近同步时间点Tsync或补偿时间点Tfinal时，实测数据的可信度越高，推导得到的最小二乘法拟合公式的拟合精度也越高，计算得到的角度补偿值也越准确；由于通讯时差是固定不变的，因此，可获取与同步时间Tsync最邻近的五组实测数据，根据这五组实测数据推导出具体的第一信标角度误差补偿公式。
由此，通过递进式选取与Tsync时刻最接近的五组实测数据，来推导角度误差补偿公式，可极大提高误差补偿公式的拟合精度，避免间隔时间过长、实测数据采集不够及时带来的拟合精度问题。
进一步的，对于步骤S31，所述方法具体包括：
获取激光转台从第n圈起始位置时至接收到第一反光信标发出的激光反射信号时的时差t2；
获取激光转台旋转n-1圈的消耗时长tround；
计算激光转台实际旋转时长Tn＝t2+tround。
进一步的，对于步骤S31，所述方法具体包括：
通过激光转台内的角度编码器测量实际的第一信标角度；
接收角度编码器发出的第一信标角度信号。
激光转台具有机械零点，当激光转台旋转至机械零点时，激光信号处理模块(scanner)可以得到一个机械零信号；记录相邻两个机械零信号出现的时间间隔，即可得到激光转台旋转一周所需要的时长tround；实际旋转过程中，激光转台每一圈的旋转时长可能不相同。
为得到激光转台实际旋转时长Tn，可先获取激光转台旋转n-1圈的总消耗时长tround，并获取激光转台从当前一圈机械零点至接收到激光反射信号时的时差，即激光转台从第n圈起始位置时至接收到第一反光信标发出的激光反射信号时的时差t2；计算tround与t2两者之和，可最终得到激光转台实际旋转时长Tn。
此外，激光转台的机械零点与角度编码器自身的零点重合，角度编码器的零点信号是自动行走设备系统中所有计算与处理功能的触发信号。角度编码器设于激光转台内，用于检测激光反射光束和自动行走设备行走方向上的夹角，即每个反光信标的夹角。在检测到第一反光信标的实际夹角后，角度编码器可将实际夹角信息发送给定位计算模块(main)进行计算与处理。
进一步的，在步骤S4之后，所述方法还包括：
获取第二信标角度的误差补偿公式，根据旋转时长Tsync，通过第二信标角度误差补偿公式，计算出第二信标角度的补偿角度值；
获取第三信标角度的误差补偿公式，根据旋转时长Tsync，通过第三信标角度误差补偿公式，计算出第三信标角度的补偿角度值；
根据三个信标相应的补偿角度值，获取自动行走设备的坐标位置。
为了对自动行走设备进行定位计算，本实施例中设置有三个反光信标，通过获取三个反光信标的补偿角度值来对自动行走设备进行分析定位。
与第一反光信标类似，可通过上述方法步骤获取其他两个反光信标的补偿角度值；补偿角度值可以是与同步时间点Tsync对应的补偿角度值，也可以是与补偿时间点Tfinal对应的补偿角度值。
较佳的，通过获取三个反光信标的角度补偿值，即第一信标角度补偿角度值、第二信标角度补偿角度值、以及第三信标角度补偿角度值这三个补偿角度值，来分析计算自动行走设备具体的坐标位置信息。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种自动行走设备，包括存储器与处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述的反光信标夹角误差补偿方法中的步骤。
进一步的，所述自动行走设备为割草机器人。
具体的，本发明实施例中的自动行走设备为割草机器人。
本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储于计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项所述的反光信标夹角误差补偿方法中的步骤。
下面针对反光信标夹角误差补偿方法进行整体描述：
本发明实施例中，自动行走设备为割草机器人，其工作区域中预先放置三个反光信标，且三个反光信标在工作区域内的位置坐标等信息是已知的。
为对割草机器人进行分析定位，需要获取同一时刻三个反光信标的夹角。为补偿时差、运动状态等因素对反光信标夹角带来的误差，需要对三个反光信标的夹角一一进行误差补偿，以最终获取同一时刻三个反光信标的补偿角度值。
需要说明的是，本发明实施例中，当割草机器人沿着第一方向以方向不变、匀速移动的运动状态运动时，本误差补偿方法才适用。第一方向是指割草机器人当前的行走方向。
获取激光转台从静止状态旋转至第m圈起始位置时的旋转时长Tsync，其中，整数m≥6，即激光转台在旋转至少5圈之后到达当前一圈起始位置时的时间点为Tsync，将Tsync作为同步获取三个反光信标夹角的时间点，从而来计算三个反光信标对应的补偿角度值。
考虑到角度、时间等信号从激光信号处理模块(scanner)传输至定位计算模块(main)时存在通讯时差，可先获取这个通信时差Tcom，然后计算补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom，将补偿时长Tfinal对应的时间点作为最终同步获取三个反光信标夹角的时间点，以便计算三个反光信标对应的补偿角度值。
在割草机器人沿着第一方向方向不变、匀速运动时，割草机器人上的激光转台也一直匀速旋转；当激光转台旋转至第n圈时，可通过激光转台上的角度编码器检测第一反光信标实际夹角An，并获取与An对应的激光转台旋转时长Tn，形成一组实测数据(An，Tn)；其中，Tn对应的时间点是激光转台接收到第一反光信标发出的激光发射信号的时刻。
为保证实测数据采集的及时有效，可将激光转台最接近同步时间点Tsync或补偿时间点Tfinal的连续5圈旋转作为实测数据采集范围，以获取对应的连续五组实测数据(Am-5，Tm-5)、(Am-4，Tm-4)、(Am-3，Tm-3)、(Am-2，Tm-2)以及(Am-1，Tm-1)，并形成实测数据矩阵。
其中，激光转台从第n圈起始位置旋转至接收到激光反射信号时刻的时差为t2，激光转台旋转n-1圈的总消耗时长为tround，激光转台实际旋转时长Tn为t2与tround两者之和；实测角度An由角度编码器检测得到后壳发送给定位计算模块(main)进行计算处理。
为提高拟合精度，可通过加权最小二乘法推导公式来获取角度误差补偿公式，为此，需要先确定权重系数c：获取每个实际旋转时长Tn与补偿时间点Tfinal之间的时间差t1，计算时间差t1与大于零的常数β两者之和，将两者之和的倒数作为与每个实际旋转时长Tn对应的权重系数c，即
Figure BDA0002286924300000121
由此，一一计算得到对应的5个权重系数，并形成权重矩阵。
然后，根据上述实测数据矩阵与上述权重矩阵，通过加权最小二乘法推导公式，计算得到具体的第一反光信标误差补偿公式。
类似的，通过上述方法与步骤，可同样得到具体的第二反光信标误差补偿公式以及具体的第三反光信标误差补偿公式。
最终，根据补偿时长Tfinal，通过三个误差补偿公式计算得到三个反光信标对应的角度补偿值，以便进一步分析得到割草机器人在工作区域内的坐标位置信息。
综上，本发明提供的反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质，所述方法在考虑误差补偿效果的情况下，获取在激光转台从静止状态旋转至少5圈之后、激光转台旋转至当前一圈起始位置的时间点Tsync，根据预先获得的反光信标角度误差补偿公式，计算对应的反光信标补偿角度值，对反光信标夹角进行修正；并将Tsync作为同步获取其他反光信标夹角的时间点，从而方便后续通过多个反光信标的补偿角度值分析自动行走设备的坐标位置信息。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，包括：
当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台从静止状态旋转至第m圈起始位置时的旋转时长Tsync，其中，整数m≥6；
根据旋转时长Tsync，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值，其中，第一信标角度误差补偿公式为自动行走设备在第一方向匀速直线运动时第一信标角度关于激光转台旋转时长的函数公式，第一信标角度为第一反光信标发出的激光反射信号与自动行走设备行走方向之间的夹角。
2.根据权利要求1所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，步骤“根据旋转时长Tsync，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值”具体包括：
获取第一信标角度信号从自动行走设备的激光信号处理模块传输至自动行走设备的定位计算模块的通讯时长Tcom；
计算第一信标角度的补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom；
根据补偿时长Tfinal，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的最终补偿角度值。
3.根据权利要求1所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，在步骤“根据旋转时长Tsync，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值”之前，所述方法还包括：
当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台实际测得的第一信标角度An以及相应的激光转台实际旋转时长Tn，其中，n为激光转台的旋转圈数序号。
4.根据权利要求3所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，在步骤“当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台实际测得的第一信标角度An以及相应的激光转台实际旋转时长Tn，其中，n为激光转台的旋转圈数序号”之后，所述方法还包括：
根据至少两组数据(An，Tn)，通过最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
5.根据权利要求3所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，在步骤“当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台实际测得的第一信标角度An以及相应的激光转台实际旋转时长Tn，其中，n为激光转台的旋转圈数序号”之后，所述方法还包括：
根据至少两组数据(An，Tn)，通过加权最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
6.根据权利要求5所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，步骤“根据至少两组数据(An，Tn)，通过加权最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式”具体包括：
获取第一信标角度信号从自动行走设备的激光信号处理模块传输至自动行走设备的定位计算模块的通讯时长Tcom；
计算第一信标角度的补偿时长Tfinal＝Tsync+Tcom；
获取实际旋转时长Tn与补偿时长Tfinal之间的时间差t1；
计算权重系数
Figure FDA0002286924290000021
其中，β为大于零的常数；
根据至少两组数据(An，Tn)与权重系数c，通过加权最小二乘法公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
7.根据权利要求4所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，步骤“根据至少两组数据(An，Tn)，通过最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式”具体包括：
在激光转台连续旋转5圈之后，获取对应的5组不同数据(An，Tn)；
根据5组不同数据(An，Tn)，通过最小二乘法拟合公式，计算得到关于第一信标角度的误差补偿公式。
8.根据权利要求7所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，步骤“在激光转台连续旋转5圈之后，获取对应的5组不同数据(An，Tn)”具体包括：
将n分别取值m-5、m-4、m-3、m-2以及m-1，获取与时刻Tsync最邻近的五组数据(Am-5，Tm-5)、(Am-4，Tm-4)、(Am-3，Tm-3)、(Am-2，Tm-2)以及(Am-1，Tm-1)。
9.根据权利要求3所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，步骤“当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台实际测得的第一信标角度An以及相应的激光转台实际旋转时长Tn，其中，n为激光转台的旋转圈数序号”具体包括：
获取激光转台从第n圈起始位置时至接收到第一反光信标发出的激光反射信号时的时差t2；
获取激光转台旋转n-1圈的消耗时长tround；
计算激光转台实际旋转时长Tn＝t2+tround。
10.根据权利要求3所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，步骤“当自动行走设备在第一方向匀速直线运动时，获取激光转台实际测得的第一信标角度An以及相应的激光转台实际旋转时长Tn，其中，n为激光转台的旋转圈数序号”具体包括：
通过激光转台内的角度编码器测量实际的第一信标角度；
接收角度编码器发出的第一信标角度信号。
11.根据权利要求1所述的反光信标夹角误差补偿方法，其特征在于，在步骤“根据旋转时长Tsync，通过第一信标角度误差补偿公式，计算出第一信标角度的补偿角度值”之后，所述方法还包括：
获取第二信标角度的误差补偿公式，根据旋转时长Tsync，通过第二信标角度误差补偿公式，计算出第二信标角度的补偿角度值；
获取第三信标角度的误差补偿公式，根据旋转时长Tsync，通过第三信标角度误差补偿公式，计算出第三信标角度的补偿角度值；
根据三个信标相应的补偿角度值，获取自动行走设备的坐标位置。
12.一种自动行走设备，包括存储器与处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至11任意一项所述的反光信标夹角误差补偿方法中的步骤。
13.根据权利要求12所述的自动行走设备，其特征在于，所述自动行走设备为割草机器人。
14.一种存储介质，所述存储介质存储于计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至11任意一项所述的反光信标夹角误差补偿方法中的步骤。
CN201911163982.5A 2019-11-25 2019-11-25 反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质 Pending CN112947396A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911163982.5A CN112947396A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质
PCT/CN2020/108787 WO2021103659A1 (zh) 2019-11-25 2020-08-13 反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911163982.5A CN112947396A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112947396A true CN112947396A (zh) 2021-06-11

Family

ID=76129800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911163982.5A Pending CN112947396A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112947396A (zh)
WO (1) WO2021103659A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115373433A (zh) * 2022-10-25 2022-11-22 季华实验室 转台运动补偿方法、装置、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020055819A1 (en) * 2000-11-08 2002-05-09 Yasuhiro Shimizu Vehicle navigation apparatus providing rapid correction for excessive error in dead reckoning estimates of vehicle travel direction by direct application of position and direction information derived from GPS position measurement data
TWI350923B (zh) * 2010-10-12 2011-10-21 Univ Nat Formosa
KR101390466B1 (ko) * 2012-11-20 2014-05-07 한국과학기술원 이동로봇 및 레이저 스캐너가 고속으로 움직일 때 측정된 스캔 거리 데이터들의 동적 오차 보정 방법 및 이를 이용한 스캔 거리 데이터 측정 장치
JP2014228514A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 三菱電機株式会社 角度校正装置および角度校正方法
CN104316081A (zh) * 2014-10-17 2015-01-28 中国人民解放军国防科学技术大学 基于激光陀螺的转台分度误差检测方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0161031B1 (ko) * 1993-09-09 1998-12-15 김광호 로보트의 위치오차보정장치
CN101413785B (zh) * 2008-10-27 2011-06-01 西安交通大学 基于双旋转激光平面发射机网络的定位系统误差补偿方法
CN202853619U (zh) * 2012-07-16 2013-04-03 苏州科瓴精密机械科技有限公司 一种移动机器人的定位系统
EP2943742B1 (de) * 2013-01-09 2019-07-10 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Verfahren und anordnung zur ermittlung von fehlern eines drehpositionsermittlungssystems
CN103969654A (zh) * 2013-01-28 2014-08-06 苏州科瓴精密机械科技有限公司 移动机器人系统
CN105353758A (zh) * 2015-11-10 2016-02-24 闫夙 一种精密自动割草机分布式信标激光定位与轨迹控制系统
CN108957466B (zh) * 2018-04-18 2022-01-25 广东宝乐机器人股份有限公司 移动机器人的雷达数据补偿方法、装置、设备和存储介质

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020055819A1 (en) * 2000-11-08 2002-05-09 Yasuhiro Shimizu Vehicle navigation apparatus providing rapid correction for excessive error in dead reckoning estimates of vehicle travel direction by direct application of position and direction information derived from GPS position measurement data
TWI350923B (zh) * 2010-10-12 2011-10-21 Univ Nat Formosa
KR101390466B1 (ko) * 2012-11-20 2014-05-07 한국과학기술원 이동로봇 및 레이저 스캐너가 고속으로 움직일 때 측정된 스캔 거리 데이터들의 동적 오차 보정 방법 및 이를 이용한 스캔 거리 데이터 측정 장치
JP2014228514A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 三菱電機株式会社 角度校正装置および角度校正方法
CN104316081A (zh) * 2014-10-17 2015-01-28 中国人民解放军国防科学技术大学 基于激光陀螺的转台分度误差检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
白普俊;薛娜;刘松涛;宋涛;李金和;: "基于激光追踪仪的精密转台角度标定方法", 华南理工大学学报(自然科学版), no. 01 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115373433A (zh) * 2022-10-25 2022-11-22 季华实验室 转台运动补偿方法、装置、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021103659A1 (zh) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7570793B2 (en) Correction method for data of a plurality of optoelectronic sensors
CN103477185B (zh) 用于确定对象表面的3d坐标的测量系统
CN110887460B (zh) 一种基于激光扫描仪和里程计的隧道变形监测方法及系统
CN102494657A (zh) 一种曲面轮廓测量及检测的测头半径补偿方法
US9494614B2 (en) Method for estimating the rotational speed of a tool mounted on a rotating spindle of a machine tool and such a machine tool
WO2011133731A4 (en) Method and apparatus for using gestures to control a laser tracker
CN104009833A (zh) 传感器同步方法和与之有关的传感器测量系统
CN109813526B (zh) 一种基于天文定位的光学望远镜外场跟踪精度检测方法
CN105572679B (zh) 一种二维扫描型激光雷达的扫描数据修正方法及系统
CN104296655B (zh) 一种激光跟踪仪像旋公式初始角的标定方法
CN106851575B (zh) 一种统一定位基站坐标系的方法和定位校准装置
CN103542846A (zh) 一种移动机器人的定位系统及其定位方法
CN205581643U (zh) 一种机器人定位导航系统
CN102768016A (zh) 坐标测量机精度补偿方法及装置
JP2003505682A (ja) 大きな物体の幾何学的形状を走査するシステム
CN107817003B (zh) 一种分布式大尺寸空间定位系统的外参数标定方法
CN105509721A (zh) 测量装置
CN108226865A (zh) 一种采用激光扫描的目标定位方法及装置
CN106878944B (zh) 一种校准定位基站坐标系的方法和定位校准装置
CN112947396A (zh) 反光信标夹角误差补偿方法、自动行走设备以及存储介质
CN112285725A (zh) 一种基于激光雷达的单移动机器人室内定位方法
CN104819718A (zh) 3d光电传感定位系统
CN109062139A (zh) 一种基于数据驱动的机器人直线轴定位误差补偿方法
CN117629188B (zh) 一种基于激光和视觉融合的agv导航方法及系统
CN108229020A (zh) 智能投影系统的投影控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230612

Address after: 215000 No. 8 Ting Rong Street, Suzhou Industrial Park, Jiangsu, China

Applicant after: Suzhou Cleva Precision Machinery & Technology Co.,Ltd.

Applicant after: SKYBEST ELECTRIC APPLIANCE (SUZHOU) Co.,Ltd.

Address before: 215000 Huahong street, Suzhou Industrial Park, Jiangsu 18

Applicant before: Suzhou Cleva Precision Machinery & Technology Co.,Ltd.