CN108372518A - 机器人转向误差标定方法、装置及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了机器人转向误差标定方法、装置及***，首先设置矩形围栏；在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角；控制机器人原地转动一个角度；通过激光雷达获取机器人相对围栏的当前姿态角；根据初始姿态角、当前姿态角和转动角度，计算机器人的转向误差。本发明可以根据转向误差计算出机器人的左侧轮子和右侧轮子的相对位置误差，而标定轮子的相对位置误差，在机器人后续运动过程中可以针对该误差进行补偿，从而减少机器人做转弯运动时的角度误差。
Description
技术领域
本发明涉及机器人转向误差标定方法、装置及***。
背景技术
多轮移动机器人的左侧轮子和右侧轮子存在相对位置误差，该误差会导致移动机器人做转弯运动时有角度误差，因此需要标定轮子的相对位置误差，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转向误差标定方法、装置及***，旨在解决现有技术的机器人做转弯运动时出现角度误差的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种机器人转向误差标定方法，包括：
围栏设置步骤，设置矩形围栏；
初始姿态获取步骤，在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角a1；
转动步骤，控制机器人原地转动角度p；
当前姿态获取步骤，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的当前姿态角a2；
转向误差计算步骤，根据初始姿态角a1、当前姿态角a2和转动角度p，计算机器人的转向误差m：
单位为度/圈。
在上述实施例的基础上，优选的，p＝360度。
在上述任意实施例的基础上，优选的，机器人设置有左轮和右轮；
该方法还包括：
相对位置误差计算步骤，根据机器人的转向误差m，计算左轮和右轮的相对位置误差。
在上述任意实施例的基础上，优选的，还包括：
转向误差更正步骤：
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第一姿态角b1；
控制机器人原地转动N圈；
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第二姿态角b2；
根据第一姿态角b1、第二姿态角b2和转动圈数N，重新计算机器人的转向误差m′：
单位为度/圈。
一种机器人转向误差标定装置，包括：
围栏设置模块，用于设置矩形围栏；
初始姿态获取模块，用于在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角a1；
转动模块，用于控制机器人原地转动角度p；
当前姿态获取模块，用于通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的当前姿态角a2；
转向误差计算模块，用于根据初始姿态角a1、当前姿态角a2和转动角度p，计算机器人的转向误差m：
单位为度/圈。
在上述实施例的基础上，优选的，p＝360度。
在上述任意实施例的基础上，优选的，机器人设置有左轮和右轮；
所述装置还包括：
相对位置误差计算模块，用于根据机器人的转向误差m，计算左轮和右轮的相对位置误差。
在上述任意实施例的基础上，优选的，还包括：
转向误差更正模块，用于：
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第一姿态角b1；
控制机器人原地转动N圈；
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第二姿态角b2；
根据第一姿态角b1、第二姿态角b2和转动圈数N，重新计算机器人的转向误差m′：
单位为度/圈。
一种机器人转向误差标定***，包括：
上述任一项实施例中的机器人转向误差标定装置；
围栏，用于提供标定场地；
激光雷达，安装在机器人上，激光雷达用于扫描环境，监测围栏的4条边线。
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转向误差标定方法、装置及***，首先设置矩形围栏；在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角；控制机器人原地转动一个角度；通过激光雷达获取机器人相对围栏的当前姿态角；根据初始姿态角、当前姿态角和转动角度，计算机器人的转向误差。本发明可以根据转向误差计算出机器人的左侧轮子和右侧轮子的相对位置误差，而标定轮子的相对位置误差，在机器人后续运动过程中可以针对该误差进行补偿，从而减少机器人做转弯运动时的角度误差。
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转向前后的姿态变化示意图；
图1b示出了本发明实施例提供的一种机器人转向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转向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转向误差标定***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转向误差标定方法，包括：
围栏设置步骤S101，设置矩形围栏；
初始姿态获取步骤S102，在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角a1；
转动步骤S103，控制机器人原地转动角度p；
当前姿态获取步骤S104，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的当前姿态角a2；
转向误差计算步骤S105，根据初始姿态角a1、当前姿态角a2和转动角度p，计算机器人的转向误差m：
单位为度/圈。
本发明实施例对应用范围不做限定，优选的，其可以应用到变电站巡检机器人或轮式机器人上。
本发明实施例对p不做限定，优选的，p＝360度。当p为360度时，机器人转动一圈，m＝(a2-a1)。
优选的，机器人可以设置有左轮和右轮；该方法还可以包括：相对位置误差计算步骤S106，根据机器人的转向误差m，计算左轮和右轮的相对位置误差。本发明实施例对应用该方法的机器人的左轮和右轮的数目都不做限定，左轮可以有2个，右轮可以有2个，本方法可以应用于独立驱动4轮转向的轮式机器人。
本发明实施例可以根据转向误差计算出机器人的左侧轮子和右侧轮子的相对位置误差，而标定轮子的相对位置误差，在机器人后续运动过程中可以针对该误差进行补偿，从而减少机器人做转弯运动时的角度误差。
优选的，本发明实施例还可以包括：转向误差更正步骤：通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第一姿态角b1；控制机器人原地转动N圈；通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第二姿态角b2；根据第一姿态角b1、第二姿态角b2和转动圈数N，重新计算机器人的转向误差m′：
单位为度/圈。
这样做的好处是，转动多圈的情况下根据多圈误差累积求平均值，可以提高机器人转向误差的计算精度。
在上述的具体实施例一中，提供了机器人转向误差标定方法，与之相对应的，本申请还提供机器人转向误差标定装置。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转向误差标定装置，包括：
围栏设置模块201，用于设置矩形围栏；
初始姿态获取模块202，用于在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角a1；
转动模块203，用于控制机器人原地转动角度p；
当前姿态获取模块204，用于通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的当前姿态角a2；
转向误差计算模块205，用于根据初始姿态角a1、当前姿态角a2和转动角度p，计算机器人的转向误差m：
单位为度/圈。
本发明实施例对p不做限定，优选的，p＝360度。
优选的，机器人可以设置有左轮和右轮；所述装置还可以包括：相对位置误差计算模块206，用于根据机器人的转向误差m，计算左轮和右轮的相对位置误差。
本发明实施例可以根据转向误差计算出机器人的左侧轮子和右侧轮子的相对位置误差，而标定轮子的相对位置误差，在机器人后续运动过程中可以针对该误差进行补偿，从而减少机器人做转弯运动时的角度误差。
优选的，本发明实施例还可以包括：转向误差更正模块，用于：通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第一姿态角b1；控制机器人原地转动N圈；通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第二姿态角b2；根据第一姿态角b1、第二姿态角b2和转动圈数N，重新计算机器人的转向误差m′：
单位为度/圈。
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转向误差标定***，包括：
具体实施例二中的机器人转向误差标定装置301；
围栏302，用于提供标定场地；
激光雷达303，安装在机器人上，激光雷达用于扫描环境，监测围栏的4条边线。
本发明实施例可以根据转向误差计算出机器人的左侧轮子和右侧轮子的相对位置误差，而标定轮子的相对位置误差，在机器人后续运动过程中可以针对该误差进行补偿，从而减少机器人做转弯运动时的角度误差。
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 (9)
1.一种机器人转向误差标定方法，其特征在于，包括：
围栏设置步骤，设置矩形围栏；
初始姿态获取步骤，在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角a1；
转动步骤，控制机器人原地转动角度p；
当前姿态获取步骤，通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的当前姿态角a2；
转向误差计算步骤，根据初始姿态角a1、当前姿态角a2和转动角度p，计算机器人的转向误差m：
单位为度/圈。
2.根据权利要求1所述的机器人转向误差标定方法，其特征在于，p＝360度。
3.根据权利要求1或2所述的机器人转向误差标定方法，其特征在于，机器人设置有左轮和右轮；
该方法还包括：
相对位置误差计算步骤，根据机器人的转向误差m，计算左轮和右轮的相对位置误差。
4.根据权利要求1或2所述的机器人转向误差标定方法，其特征在于，还包括：
转向误差更正步骤：
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第一姿态角b1；
控制机器人原地转动N圈；
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第二姿态角b2；
根据第一姿态角b1、第二姿态角b2和转动圈数N，重新计算机器人的转向误差m′：
单位为度/圈。
5.一种机器人转向误差标定装置，其特征在于，包括：
围栏设置模块，用于设置矩形围栏；
初始姿态获取模块，用于在机器人驶入围栏后，通过安装在机器人上的激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的初始姿态角a1；
转动模块，用于控制机器人原地转动角度p；
当前姿态获取模块，用于通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的当前姿态角a2；
转向误差计算模块，用于根据初始姿态角a1、当前姿态角a2和转动角度p，计算机器人的转向误差m：
单位为度/圈。
6.根据权利要求5所述的机器人转向误差标定装置，其特征在于，p＝360度。
7.根据权利要求5或6所述的机器人转向误差标定装置，其特征在于，机器人设置有左轮和右轮；
所述装置还包括：
相对位置误差计算模块，用于根据机器人的转向误差m，计算左轮和右轮的相对位置误差。
8.根据权利要求5或6所述的机器人转向误差标定装置，其特征在于，还包括：
转向误差更正模块，用于：
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第一姿态角b1；
控制机器人原地转动N圈；
通过激光雷达扫描环境，监测围栏的4条边线，获取机器人相对围栏的第二姿态角b2；
根据第一姿态角b1、第二姿态角b2和转动圈数N，重新计算机器人的转向误差m′：
单位为度/圈。
9.一种机器人转向误差标定***，其特征在于，包括：
权利要求5-8任一项所述的机器人转向误差标定装置；
围栏，用于提供标定场地；
激光雷达，安装在机器人上，激光雷达用于扫描环境，监测围栏的4条边线。
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