CN114935347B - 一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN114935347B
CN114935347B CN202210879805.2A CN202210879805A CN114935347B CN 114935347 B CN114935347 B CN 114935347B CN 202210879805 A CN202210879805 A CN 202210879805A CN 114935347 B CN114935347 B CN 114935347B
Authority
CN
China
Prior art keywords
information
odometer
wheeled robot
slip rate
ground friction
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.)
Active
Application number
CN202210879805.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114935347A (zh
Inventor
罗凌云
矫日华
胡荏
徐潇
马青林
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.)
Ji Hua Laboratory
Original Assignee
Ji Hua Laboratory
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 Ji Hua Laboratory filed Critical Ji Hua Laboratory
Priority to CN202210879805.2A priority Critical patent/CN114935347B/zh
Publication of CN114935347A publication Critical patent/CN114935347A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114935347B publication Critical patent/CN114935347B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/14Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/02Measuring coefficient of friction between materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本申请涉及轮式里程计技术领域,具体提供了一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质,轮式机器人包括驱动电机和里程计,所述驱动电机用于驱动所述轮式机器人移动,所述里程计用于生成所述里程信息,该方法包括步骤:获取所述轮式机器人匀速直线运动时的所述驱动电机的第一电流信息;根据所述第一电流信息获取地面摩擦信息;根据所述地面摩擦信息、所述轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息;根据所述滑移率信息校正所述里程信息;该方法能够针对不同的路面生成对应的滑移率信息以校正里程信息,从而有效地提高里程计的准确度和通用性。

Description

一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及轮式里程计技术领域,具体而言,涉及一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质。
背景技术
现有的轮式里程计根据轮式机器人移动时编码器的读数变化量、移动轮的周长和轮距计算移动的距离和角度,但由于环境、结构等因素可能会导致移动机器人出现打滑的情况,因此轮式里程计基于编码器计算出的里程信息与实际距离会存在一定的差距。为了提高轮式里程计的计算精度,现有的轮式里程计在出厂前需要进行标定以得到一个补偿系数,该补偿系数对轮式里程计计算出的里程信息进行补偿,但由于对不同的地面情况进行标定会得到不同的补偿系数,因此出厂前进行标定得到的补偿系数并不适用于不同的地面情况。
针对上述问题,目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质,能够有效地提高里程计的准确度和通用性。
第一方面,本申请提供了一种轮式机器人的里程计校正方法,用于校正里程计的里程信息,轮式机器人包括驱动电机和上述里程计,上述驱动电机用于驱动上述轮式机器人移动,上述里程计用于生成上述里程信息,上述轮式机器人的里程计校正方法包括以下步骤:
获取上述轮式机器人匀速直线运动时的上述驱动电机的第一电流信息;
根据上述第一电流信息获取地面摩擦信息;
根据上述地面摩擦信息、上述轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息;
根据上述滑移率信息校正上述里程信息。
本申请提供的一种轮式机器人的里程计校正方法,先根据第一电流信息获取对应的地面摩擦信息,再根据地面摩擦信息、移动加速度信息及滑移率数据库获取对应的滑移率信息,最后根据滑移率信息校正里程信息,由于该方法能根据不同的地面摩擦信息和不同的移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,并利用该滑移率信息校正里程信息,因此该方法能够针对不同的路面生成对应的滑移率信息以校正里程信息,从而有效地提高里程计的准确度和通用性。
可选地,上述滑移率数据库的预先构建过程包括以下步骤:
获取一定时间内上述轮式机器人基于不同的移动加速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行加速运动或减速运动的实际位移信息;
获取上述里程计生成的与上述实际位移信息对应的上述里程信息;
根据上述实际位移信息和上述里程信息获取滑移率信息以构建上述滑移率数据库。
可选地,上述根据上述地面摩擦信息、上述轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息的步骤包括:
根据预先构建的滑移率数据库和上述地面摩擦信息获取对应的加速度阈值;
获取上述轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息;
若上述移动加速度信息大于上述加速度阈值,根据上述地面摩擦信息和上述移动加速度信息从上述滑移率数据库中获取对应的滑移率信息;
若上述移动加速度信息小于等于上述加速度阈值,则上述滑移率信息为1。
该技术方案只有在移动加速度信息大于加速度阈值时,才会根据地面摩擦信息和移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,从而有效地减少获取滑移率信息的数据处理量。
可选地,上述根据上述滑移率信息校正上述里程信息的步骤包括:
仅在上述移动加速度信息大于上述加速度阈值时,根据上述滑移率信息校正上述里程信息。
该技术方案仅在移动加速度信息大于加速度阈值时,才会根据滑移率信息校正里程信息,从而避免对没有发生打滑情况时里程计生成的里程信息进行校正,进而有效地减少校正里程信息的数据处理量。
可选地,上述根据上述第一电流信息获取地面摩擦信息的步骤包括:
根据上述第一电流信息及预先构建的地面摩擦数据库获取地面摩擦信息。
可选地,上述地面摩擦数据库的预先构建过程包括以下步骤:
获取上述轮式机器人基于预设的速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行匀速直线运动时上述驱动电机的第二电流信息;
根据上述第二电流信息和对应的上述地面摩擦信息构建上述地面摩擦数据库。
可选地,上述速度信息为上述轮式机器人的最大移动速度的10%。
可选地,上述里程计包括编码器,上述里程计生成上述里程信息的过程包括以下步骤:
获取上述编码器的数值变化量和上述轮式机器人的移动轮的尺寸信息;
根据上述数值变化量和上述尺寸信息计生成上述里程信息。
第二方面,本申请还提供了一种电子设备,包括处理器以及存储器,上述存储器存储有计算机可读取指令,当上述计算机可读取指令由上述处理器执行时,运行如上述第一方面提供的方法中的步骤。
第三方面,本申请还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,上述计算机程序被处理器执行时运行如上述第一方面提供的方法中的步骤
由上可知,本申请提供的一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质,先根据第一电流信息获取对应的地面摩擦信息,再根据地面摩擦信息、移动加速度信息及滑移率数据库获取对应的滑移率信息,最后根据滑移率信息校正里程信息,由于该方法能根据不同的地面摩擦信息和不同的移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,并利用该滑移率信息校正里程信息,因此该方法能够针对不同的路面生成对应的滑移率信息以校正里程信息,从而有效地提高里程计的准确度和通用性。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种轮式机器人的里程计校正方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
附图标记:101、处理器;102、存储器;103、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
现有的轮式里程计根据轮式机器人移动时编码器的读数变化量、移动轮的周长和轮距计算移动的距离和角度,但由于环境、结构等因素可能会导致移动机器人出现打滑的情况,因此轮式里程计基于编码器计算出的里程信息与实际距离会存在一定的差距。为了提高轮式里程计的计算精度,现有的轮式里程计在出厂前需要进行标定以得到一个补偿系数,该补偿系数对轮式里程计计算出的里程信息进行补偿,但由于对不同的地面情况进行标定会得到不同的补偿系数,而轮式里程计在出厂前一般仅针对特定的路面情况进行标定,因此得到的补偿系数并不适用于校正轮式机器人在不同的地面情况行驶时里程计生成的里程信息。
第一方面,本申请提供了一种轮式机器人的里程计校正方法,用于校正里程计的里程信息,轮式机器人包括驱动电机和里程计,驱动电机用于驱动轮式机器人移动,里程计用于生成里程信息,轮式机器人的里程计校正方法包括以下步骤:
S1、获取轮式机器人匀速直线运动时的驱动电机的第一电流信息;
S2、根据第一电流信息获取地面摩擦信息;
S3、根据地面摩擦信息、轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息;
S4、根据滑移率信息校正里程信息。
其中,轮式机器人包括移动轮、驱动电机和里程计,移动轮安装在轮式机器人的底部,驱动电机可以为伺服电机、步进电机、同步电机或异步电机等,驱动电机用于驱动移动轮旋转以使轮式机器人移动,里程计用于生成里程信息。优选地,里程计包括编码器,里程计生成里程信息的过程包括以下步骤:1.获取编码器的数值变化量和轮式机器人的移动轮的尺寸信息;2.根据数值变化量和尺寸信息计生成里程信息。步骤1中的数值变化量为轮式机器人结束移动后的编码器数值与轮式机器人开始移动前的编码器数值的差值,移动轮的尺寸信息包括移动轮的半径,步骤2的计算公式如式(1)所示:
Figure 151567DEST_PATH_IMAGE001
(1)
其中,LEncoder为里程信息,Pi为圆周率,R为移动轮的半径(即移动轮的尺寸信息),Enc1为轮式机器人结束移动后的编码器数值,Enc0为轮式机器人开始移动前的编码器数值,(Enc1-Enc0)为编码器的数值变化量,Plus为移动轮转动一圈对应的编码器的数值变化量。
步骤S1的第一电流信息为轮式机器人做匀速直线运动时驱动电机产生的电流,步骤S1在轮式机器人做匀速直线运动时获取驱动电机的第一电流信息。步骤S2的地面摩擦信息可以为轮式机器人当前行驶的路面的粗糙程度或轮式机器人当前行驶的路面的摩擦系数,由于不同的路面的地面摩擦信息不同,例如沥青路的摩擦系数不等于水泥路的摩擦系数,因此地面摩擦信息能够反映轮式机器人当前行驶的路面的情况。步骤S2可以根据第一电流信息和预先构建的地面摩擦信息数据库或预先构建的地面摩擦信息数据表或预先构建的电流-地面摩擦信息的映射关系等获取地面摩擦信息。
步骤S1和步骤S2的工作原理为:匀速直线运动时,轮式机器人处于受力平衡状态,轮式机器人此时受到的摩擦力等于驱动电机产生的驱动力,由于驱动电机产生的驱动力与驱动电机的输出功率正相关,而驱动电机的输出功率与驱动电机产生的第一电流信息正相关,因此驱动电机的第一电流信息能够反映匀速直线运动时轮式机器人受到的摩擦力。且由于轮式机器人的重量为定值,轮式机器人此时受到的摩擦力的大小仅与当前行驶的路面的粗糙程度有关,因此驱动电机的第一电流信息能够反映轮式机器人当前行驶的路面的粗糙程度,从而实现根据第一电流信息获取地面摩擦信息。应当理解的是,匀速直线运动时,地面摩擦信息越大,轮式机器人受到的摩擦力越大,驱动电机产生的第一电流信息越大,即匀速直线运动时,地面摩擦信息与第一电流信息正相关。
步骤S3的移动加速度信息为轮式机器人做加速运动或减速运动时的加速度,步骤S3可以通过轮式机器人自身反馈的信息或加速度传感器等方式获取移动加速度信息。滑移率信息为预先测定值,滑移率信息为轮式机器人的实际位移信息与里程计生成的与实际位移信息对应的里程信息的比值。滑移率数据库为预先构建的,滑移率数据库中至少存储有地面摩擦信息、移动加速度信息和滑移率信息这三种相互关联的数据,例如,滑移率数据库存储有地面摩擦信息、移动加速度信息和滑移率信息,滑移率数据库的数据存储格式如表1所示。若轮式机器人做加速运动或减速运动,步骤S3能够根据地面摩擦信息和移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息。
表1 滑移率数据库的数据存储表
地面摩擦信息 0.7 0.7 0.6 0.6 0.28 0.28
加速度信息/m*s<sup>-1</sup> 5 15 5 15 5 15
滑移率信息 1 0.95 1 0.9 0.95 0.7
步骤S4根据滑移率信息对里程信息进行校正,由于滑移率信息在生成里程信息时起校正作用,因此该步骤能够有效地提高生成的里程信息的准确度。优选地,步骤S4的计算公式如式(2)所示:
Figure 583947DEST_PATH_IMAGE002
(2)
其中,LEncoder为里程信息,η为滑移率信息,Pi为圆周率,R为移动轮的半径(即移动轮的尺寸信息),Enc1为轮式机器人结束移动后的编码器数值,Enc0为轮式机器人开始移动前的编码器数值,(Enc1-Enc0)为编码器的数值变化量,Plus为移动轮转动一圈对应的编码器的数值变化量。
该实施例的工作原理为:先获取轮式机器人匀速直线运动时驱动电机的第一电流信息,并根据第一电流信息获取对应的地面摩擦信息,再根据地面摩擦信息、移动加速度信息及滑移率数据库获取对应的滑移率信息,最后根据滑移率信息校正里程信息,由于滑移率信息在生成里程信息时能起到校正作用,因此该方法能够有效地提高里程计的准确度,且由于该方法能够能根据不同的地面摩擦信息和不同的移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,因此该方法获取的滑移率信息适用于校正轮式机器人在不同的地面情况行驶时里程计生成的里程信息,从而有效地提高里程计的通用性。应当理解的是,若轮式机器人不以恒定的加速度做加速运动或减速运动,滑移率信息会跟随移动加速度信息变化而变化,为了减少根据滑移率信息校正里程信息的数据处理量,该实施例可以取单位时间内的加速度平均值作为移动加速度信息,该实施例也可以取单位时间内的初始加速度和最终加速度的平均值作为移动加速度信息。
本申请提供的一种轮式机器人的里程计校正方法,先根据第一电流信息获取对应的地面摩擦信息,再根据地面摩擦信息、移动加速度信息及滑移率数据库获取对应的滑移率信息,最后根据滑移率信息校正里程信息,由于该方法能根据不同的地面摩擦信息和不同的移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,并利用该滑移率信息校正里程信息,因此该方法能够针对不同的路面生成对应的滑移率信息以校正里程信息,从而有效地提高里程计的准确度和通用性。
在一些实施例中,滑移率数据库的预先构建过程包括以下步骤:
获取一定时间内轮式机器人基于不同的移动加速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行加速运动或减速运动的实际位移信息;
获取里程计生成的与实际位移信息对应的里程信息;
根据实际位移信息和里程信息获取滑移率信息以构建滑移率数据库。
该实施例先通过激光测距仪、超声波测距仪等测距工具通过获取一定时间内轮式机器人基于不同的移动加速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行加速运动或减速运动的实际位移信息,并通过式(1)获取与实际位移信息对应的里程信息,然后根据实际位移信息和里程信息获取对应的滑移率信息,最后根据移动加速度信息、地面摩擦信息和对应的滑移率信息构建滑移率数据库。具体地,根据实际位移信息和里程信息获取对应的滑移率信息的公式如式(3)所示:
Figure 289735DEST_PATH_IMAGE003
(3)
其中,η为滑移率信息,Lactual为实际位移信息,LEncoder为里程信息。
在一些实施例中,根据地面摩擦信息、轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息的步骤包括:
根据预先构建的滑移率数据库和地面摩擦信息获取对应的加速度阈值;
获取轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息;
若移动加速度信息大于加速度阈值,根据地面摩擦信息和移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息;
若移动加速度信息小于等于加速度阈值,则滑移率信息为1。
其中,根据预先构建的滑移率数据库和地面摩擦信息获取对应的加速度阈值的流程为:1.根据地面摩擦信息从滑移率数据库中获取所有对应的滑移率信息和移动加速度信息;2.根据预设的滑移率阈值、滑移率信息和移动加速度信息获取加速度阈值。步骤2的滑移率阈值为预设值,滑移率阈值为1以下的非负数,若滑移率大于等于滑移率阈值,则视轮式机器人的移动轮没有出现打滑的情况;若滑移率信息小于滑移率阈值,则视轮式机器人的移动轮出现打滑的情况。加速度阈值为滑移率信息等于滑移率阈值时对应的加速度信息,若移动加速度信息小于等于加速度阈值,则视轮式机器人的移动轮没有出现打滑的情况;若移动加速度信息大于加速度阈值,则视轮式机器人的移动轮出现打滑的情况。应当理解的是,若滑移率信息等于滑移率阈值时对应的加速度信息为多个,则将最大的移动加速度信息作为加速度阈值;若滑移率信息均不等于滑移率阈值,则将所有大于滑移率阈值的滑移率信息中的最小值对应的移动加速度信息为加速度阈值。例如,步骤1获取的数据如表2所示,若滑移率阈值为1,则获取的加速度阈值为15m/s;若滑移率阈值为0.95,则获取的加速度阈值为23m/s;若滑移率阈值为0.96,则获取到的加速度阈值为20m/s。
表2 地面摩擦信息不变时的滑移率信息与加速度信息的对照表
滑移率信息 1 1 1 0.98 0.95 0.92
加速度信息/m*s<sup>-1</sup> 5 10 15 20 23 27
该实施例的工作原理为:轮式机器人的移动轮没有发生打滑(即移动加速度信息小于等于加速度阈值)时,里程计生成的里程信息能够准确反映轮式机器人的实际位移信息,此时无需校正里程计生成的里程信息,因此滑移率信息为1;轮式机器人的移动轮发生打滑(即移动加速度信息大于加速度阈值)时,里程计生成的里程信息并不能够准确反映轮式机器人的实际位移信息,此时需要校正里程计生成的里程信息,因此需要根据地面摩擦信息和移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息。由于该实施例只有在移动加速度信息大于加速度阈值时,才会根据地面摩擦信息和移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,因此该实施例能够有效地减少获取滑移率信息的数据处理量。
在一些实施例中,根据滑移率信息校正里程信息的步骤包括:
仅在移动加速度信息大于加速度阈值时,根据滑移率信息校正里程信息。
该实施例的工作原理为:移动加速度信息小于等于加速度阈值时,里程计生成的里程信息能够准确反映轮式机器人的实际位移信息,因此此时无需根据滑移率信息校正里程信息;移动加速度信息大于加速度阈值时,里程计生成的里程信息并不能够准确反映轮式机器人的实际位移信息,此时需要根据滑移率信息校正里程信息。由于该实施例仅在移动加速度信息大于加速度阈值时,才会根据滑移率信息校正里程信息,因此能够避免对没有发生打滑情况时里程计生成的里程信息进行校正,从而有效地减少校正里程信息的数据处理量,且该实施通过比较移动加速度信息与加速度阈值的方式快速地判断是否需要对里程信息进行校正。
在一些实施例中,根据第一电流信息获取地面摩擦信息的步骤包括:
根据第一电流信息及预先构建的地面摩擦数据库获取地面摩擦信息。
其中,地面摩擦数据库为预先构建的,地面摩擦数据库至少存储有轮式机器人做匀速直线运动时的电流信息和对应的地面摩擦信息这两种相互关联的数据,例如,地面摩擦数据库存储有电流信息和地面摩擦信息,地面摩擦数据库的数据存储格式如表3所示。应当理解的是,由于地面摩擦数据库和滑移率数据库均存储了地面摩擦信息,因此可以将地面摩擦数据库与滑移率数据库合并以得到一个至少存储有电流信息、地面摩擦信息、移动加速度信息和滑移率信息的数据库。
表3 地面摩擦数据库的数据存储表
电流信息/A 50 75 100
地面摩擦信息 0.45 0.55 0.6
在一些实施例中,地面摩擦数据库的预先构建过程包括以下步骤:
获取轮式机器人基于预设的速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行匀速直线运动时驱动电机的第二电流信息;
根据第二电流信息和对应的地面摩擦信息构建地面摩擦数据库。
速度信息为预设值,速度信息为小于轮式机器人的最大移动速度的任意非负数,速度信息优选为轮式机器人的最大移动速度的10%,例如,轮式机器人的最大移动速度为100km/h,则速度信息为10km/h。该实施例的工作原理为:第二电流信息为轮式机器人基于预设的速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行匀速直线运动时驱动电机的电流信息,由于轮式机器人此时处于受力平衡状态,第二电流信息能够反映当前地面的地面摩擦信息,而地面摩擦信息为预先测定值,因此可以根据第二电流信息和对应的地面摩擦信息构建地面摩擦数据库。
移动轮包括左移动轮和右移动轮,若轮式机器人做变向运动或者曲线运动,左移动轮转动的圈数不等于右移动轮转动的圈数,因此上述实施例生成的里程信息仅能反映轮式机器人在该次移动中的移动距离,而并不能够反映位移和偏转的角度。为了解决该技术问题,在一些实施例中,左移动轮和右移动轮均设有里程计,该实施例可以根据左移动轮的里程计生成的里程信息和右移动轮的里程计生成的里程信息生成位移信息和转角信息,其包括以下步骤:
获取左移动轮的第一里程信息和右移动轮的第二里程信息;
根据第一里程信息和第二里程信息获取位移信息;
根据第一里程信息、第二里程信息和左移动轮及右移动轮之间的轮距获取转角信息。
其中,位移信息能表示轮式机器人在该次移动中的位移变化量,转角信息能表示轮式机器人在该次移动中的角度变化量,左移动轮及右移动轮之间的轮距为预先测定值。获取左移动轮的第一里程信息的计算公式如式(4)所示:
Figure 890481DEST_PATH_IMAGE004
(4)
其中,LEncoderL为第一里程信息,η为滑移率信息,Pi为圆周率,R为移动轮的半径(即移动轮的尺寸信息),EnL1为轮式机器人结束移动后左移动轮的编码器数值,EnL0为轮式机器人开始移动前左移动轮的编码器数值,(EnL1-EnL0)为左移动轮的编码器的数值变化量,PlusL为左移动轮转动一圈对应的编码器的数值变化量。
获取右移动轮的第二里程信息的计算公式如式(5)所示:
Figure 183184DEST_PATH_IMAGE005
(5)
其中,LEncoderR为第二里程信息,η为滑移率信息,Pi为圆周率,R为移动轮的半径(即移动轮的尺寸信息),EnR1为轮式机器人结束移动后右移动轮的编码器数值,EnR0为轮式机器人开始移动前右移动轮的编码器数值,(EnR1-EnR0)为右移动轮的编码器的数值变化量,PlusR为右移动轮转动一圈对应的编码器的数值变化量。
根据第一里程信息和第二里程信息获取位移信息的计算公式如式(6)所示:
Figure 324315DEST_PATH_IMAGE006
(6)
其中,∆L为位移信息,LEncoderL为第一里程信息,LEncoderR为第二里程信息。
根据第一里程信息、第二里程信息和左移动轮及右移动轮之间的轮距获取转角信息的计算公式如式(7)所示:
Figure 743664DEST_PATH_IMAGE007
(7)
其中,∆θ为转角信息,LEncoderL为第一里程信息,LEncoderR为第二里程信息,Wheel_D为左移动轮及右移动轮之间的轮距。应当理解的是,若轮式机器人做直线运动,LEncoderL与LEncoderR相等,则位移信息∆L与LEncoderL或LEncoderR相等,转角信息∆θ为0;若轮式机器人不做直线运动,LEncoderL与LEncoderR不等,则位移信息∆L与LEncoderL或LEncoderR不等,转角信息∆θ不为0。还应当理解的是,由于在一般情况下左移动轮和右移动轮的尺寸相同,因此PlusL通常与PlusR相等。
由上可知,本申请提供的一种轮式机器人的里程计校正方法,先根据第一电流信息获取对应的地面摩擦信息,再根据地面摩擦信息、移动加速度信息及滑移率数据库获取对应的滑移率信息,最后根据滑移率信息校正里程信息,由于该方法能根据不同的地面摩擦信息和不同的移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,并利用该滑移率信息校正里程信息,因此该方法能够针对不同的路面生成对应的滑移率信息以校正里程信息,从而有效地提高里程计的准确度和通用性。
第二方面,请参照图2,图2为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图,本申请提供一种电子设备,包括:处理器101和存储器102,处理器101和存储器102通过通信总线103和/或其他形式的连接机构(未标出)互连并相互通讯,存储器102存储有处理器101可执行的计算机程序,当计算设备运行时,处理器101执行该计算机程序,以执行时执行实施例的任一可选的实现方式中的方法,以实现以下功能:获取轮式机器人匀速直线运动时的驱动电机的第一电流信息;根据第一电流信息获取地面摩擦信息;根据地面摩擦信息、轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息;根据滑移率信息校正里程信息。
第三方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,执行实施例的任一可选的实现方式中的方法,以实现以下功能:获取轮式机器人匀速直线运动时的驱动电机的第一电流信息;根据第一电流信息获取地面摩擦信息;根据地面摩擦信息、轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息;根据滑移率信息校正里程信息。其中,计算机可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory, 简称SRAM),电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, 简称EEPROM),可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory, 简称EPROM),可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory, 简称PROM),只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。
由上可知,本申请提供的一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质,先根据第一电流信息获取对应的地面摩擦信息,再根据地面摩擦信息、移动加速度信息及滑移率数据库获取对应的滑移率信息,最后根据滑移率信息校正里程信息,由于该方法能根据不同的地面摩擦信息和不同的移动加速度信息从滑移率数据库中获取对应的滑移率信息,并利用该滑移率信息校正里程信息,因此该方法能够针对不同的路面生成对应的滑移率信息以校正里程信息,从而有效地提高里程计的准确度和通用性。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,上述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个机器人,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮式机器人的里程计校正方法,用于校正里程计的里程信息,轮式机器人包括驱动电机和所述里程计,所述驱动电机用于驱动所述轮式机器人移动,所述里程计用于生成所述里程信息,其特征在于,所述轮式机器人的里程计校正方法包括以下步骤:
获取所述轮式机器人匀速直线运动时的所述驱动电机的第一电流信息;
根据所述第一电流信息获取地面摩擦信息;
根据所述地面摩擦信息、所述轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息,所述滑移率信息为所述轮式机器人的实际位移信息与所述里程计生成的与实际位移信息对应的里程信息的比值;
根据所述滑移率信息校正所述里程信息。
2.根据权利要求1所述的一种轮式机器人的里程计校正方法,其特征在于,所述滑移率数据库的预先构建过程包括以下步骤:
获取一定时间内所述轮式机器人基于不同的移动加速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行加速运动或减速运动的实际位移信息;
获取所述里程计生成的与所述实际位移信息对应的所述里程信息;
根据所述实际位移信息和所述里程信息获取滑移率信息以构建所述滑移率数据库。
3.根据权利要求1所述的一种轮式机器人的里程计校正方法,其特征在于,所述根据所述地面摩擦信息、所述轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息及预先构建的滑移率数据库获取滑移率信息的步骤包括:
根据预先构建的滑移率数据库和所述地面摩擦信息获取对应的加速度阈值;
获取所述轮式机器人加速运动或减速运动时的移动加速度信息;
若所述移动加速度信息大于所述加速度阈值,根据所述地面摩擦信息和所述移动加速度信息从所述滑移率数据库中获取对应的滑移率信息;
若所述移动加速度信息小于等于所述加速度阈值,则所述滑移率信息为1。
4.根据权利要求3所述的一种轮式机器人的里程计校正方法,其特征在于,所述根据所述滑移率信息校正所述里程信息的步骤包括:
仅在所述移动加速度信息大于所述加速度阈值时,根据所述滑移率信息校正所述里程信息。
5.根据权利要求1所述的一种轮式机器人的里程计校正方法,其特征在于,所述根据所述第一电流信息获取地面摩擦信息的步骤包括:
根据所述第一电流信息及预先构建的地面摩擦数据库获取地面摩擦信息。
6.根据权利要求5所述的一种轮式机器人的里程计校正方法,其特征在于,所述地面摩擦数据库的预先构建过程包括以下步骤:
获取所述轮式机器人基于预设的速度信息在不同地面摩擦信息对应的地面进行匀速直线运动时所述驱动电机的第二电流信息;
根据所述第二电流信息和对应的所述地面摩擦信息构建所述地面摩擦数据库。
7.根据权利要求6所述的一种轮式机器人的里程计校正方法,其特征在于,所述速度信息为所述轮式机器人的最大移动速度的10%。
8.根据权利要求1所述的一种轮式机器人的里程计校正方法,其特征在于,所述里程计包括编码器,所述里程计生成所述里程信息的过程包括以下步骤:
获取所述编码器的数值变化量和所述轮式机器人的移动轮的尺寸信息;
根据所述数值变化量和所述尺寸信息生成所述里程信息。
9.一种电子设备,其特征在于,包括处理器以及存储器,所述存储器存储有计算机可读取指令,当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时,运行如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1-8任一项所述方法中的步骤。
CN202210879805.2A 2022-07-25 2022-07-25 一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质 Active CN114935347B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210879805.2A CN114935347B (zh) 2022-07-25 2022-07-25 一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210879805.2A CN114935347B (zh) 2022-07-25 2022-07-25 一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114935347A CN114935347A (zh) 2022-08-23
CN114935347B true CN114935347B (zh) 2022-11-08

Family

ID=82868919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210879805.2A Active CN114935347B (zh) 2022-07-25 2022-07-25 一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114935347B (zh)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5402365A (en) * 1992-10-28 1995-03-28 Motorola, Inc. Differential odometer dynamic calibration method and apparatus therefor
JP4295953B2 (ja) * 2002-04-26 2009-07-15 パイオニア株式会社 距離係数学習装置、この方法、このプログラム、このプログラムを記録する記録媒体、移動状況算出装置、および、現在位置算出装置
CA2987318C (en) * 2015-05-26 2019-01-15 Crown Equipment Corporation Systems and methods for materials handling vehicle odometry calibration
CN107063305B (zh) * 2017-04-10 2020-03-27 江苏东方金钰智能机器人有限公司 用惯导、压力传感器修正下坡悬空后轮里程计误差的方法
DE102018101388A1 (de) * 2018-01-23 2019-07-25 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs mit SLAM
CN210123284U (zh) * 2019-06-20 2020-03-03 杭州它人机器人技术有限公司 一种轮式移动机器人及其里程计机构
CN111610523B (zh) * 2020-05-15 2023-11-07 浙江工业大学 一种轮式移动机器人的参数校正方法
CN111595336B (zh) * 2020-07-27 2020-10-27 北京云迹科技有限公司 一种机器人定位信息的确定方法及装置
CN112254741B (zh) * 2020-09-09 2023-06-23 安克创新科技股份有限公司 里程传感器的异常检测方法、自移动机器人及存储介质
CN113959459B (zh) * 2021-10-21 2024-04-12 重庆大学 一种基于磁流变的轮式机器人里程计装置及控制方法
CN114440928A (zh) * 2022-01-27 2022-05-06 杭州申昊科技股份有限公司 激光雷达与里程计的联合标定方法、机器人、设备和介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN114935347A (zh) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108896050B (zh) 一种基于激光传感器的移动机器人长期定位系统及方法
CN112363158B (zh) 机器人的位姿估计方法、机器人和计算机存储介质
CN103429986B (zh) 惯性导航划桨算法
CN114236564B (zh) 动态环境下机器人定位的方法、机器人、装置及存储介质
CN103047995A (zh) 基于卫星定位技术的gps终端里程统计方法
CN114935347B (zh) 一种轮式机器人的里程计校正方法、电子设备及存储介质
CN113392518A (zh) 估计车辆重量的方法和装置
CN103791878A (zh) 数控机床几何精度辨识方法
CN111796258A (zh) 雷达参数标定场的构建方法、构建装置及可读存储介质
CN110126842B (zh) 一种智能驾驶车辆纵向加速度动态校正方法及装置
CN113391551B (zh) 电机电角度补偿方法、装置、电子设备及存储介质
CN114700987B (zh) 一种agv舵轮安装位置标定方法、装置及存储介质
US20240257582A1 (en) Tire management apparatus, program, and tire management method
CN113970310B (zh) 一种机器人底盘轴距标定方法及系统
CN111089562A (zh) 适用于特种车车身姿态的检测方法、系统和特种车
CN114089694B (zh) 位置校正方法与装置、存储介质、伺服驱动器、伺服系统
CN112504318B (zh) 一种针对距离编码脉冲丢失情况的测角纠错方法
CN112828609B (zh) 龙门机构线上惯量匹配同步控制方法
WO2023053806A1 (ja) 需要予測装置、需要予測方法、および記憶媒体
CN109307499B (zh) 一种利用线性弹簧计算电机偏心轴之偏心距离的方法
WO2023053804A1 (ja) 情報提供装置、需要予測装置、および情報提供方法
KR20140052430A (ko) 차량용 거리적산계의 이동 거리 측정 정확도 향상 방법 및 그 장치
KR102718565B1 (ko) 모바일 로봇의 캘리브레이션 방법 및 이를 수행하는 모바일 로봇
CN113753024B (zh) 一种车辆稳态偏差消除方法、装置、设备及存储介质
CN113050622B (zh) 无人压路机路径跟踪控制方法及系统、服务器及介质

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant