面向移動(dòng)機(jī)器人的rfid定位節(jié)點(diǎn)布置方法及輔助定位導(dǎo)航方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人定位技術(shù)，公開(kāi)一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，包括如下步驟：1）布置RFID節(jié)點(diǎn)；2）評(píng)價(jià)步驟1）布置的RFID節(jié)點(diǎn)定位的有效性，若無(wú)效，則返回步驟1）重新布置；3）計(jì)算空間所需的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)；4）按步驟3）計(jì)算所得的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)。本發(fā)明可判斷在預(yù)先布置RFID的區(qū)域內(nèi)，移動(dòng)機(jī)器人的定位有效性，同時(shí)，能夠計(jì)算出對(duì)于確定區(qū)域采用的布置方法所需RFID節(jié)點(diǎn)的最少數(shù)量，在保證移動(dòng)機(jī)器人定位有效的前提下，最大限度降低RFID的使用成本。本發(fā)明還公開(kāi)了一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID輔助定位導(dǎo)航方法。
【專利說(shuō)明】面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法及輔助定位導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人定位技術(shù)，特別是基于RFID的移動(dòng)機(jī)器人定位導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于航空、軍事、農(nóng)業(yè)和災(zāi)難等多種場(chǎng)合，移動(dòng)機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境下，使用激光測(cè)距儀、聲納等內(nèi)部傳感器進(jìn)行基于地圖的定位、導(dǎo)航與路徑規(guī)劃。激光測(cè)距儀是180°發(fā)射激光信號(hào)，根據(jù)物體反射回來(lái)的信號(hào)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算距離，然后根據(jù)反射激光的角度來(lái)確定物體和發(fā)射器的角度，從而得出物體與發(fā)射器的相對(duì)位置。聲納的工作原理是回聲探測(cè)法，用發(fā)出的聲脈沖定位，聲脈沖碰到障礙物就反射回來(lái)，返回聲源(有所減弱)后被記錄下來(lái)。根據(jù)脈沖的往返時(shí)間以及聲脈沖的傳播的速度，可精確地測(cè)定出目標(biāo)的距離。對(duì)于空曠的室外環(huán)境，由于周邊障礙較少，激光、聲納等傳感器檢測(cè)不到數(shù)據(jù)或者檢測(cè)到的數(shù)據(jù)較少，使得機(jī)器人只使用激光測(cè)距儀、聲納等內(nèi)部傳感器進(jìn)行基于地圖的定位存在困難，機(jī)器人無(wú)法找到自身所在地圖中的位置，出現(xiàn)機(jī)器人“丟失”的現(xiàn)象。
[0003]為解決空曠環(huán)境的“丟失”問(wèn)題，可采用RFID輔助移動(dòng)機(jī)器人定位與導(dǎo)航。申請(qǐng)?zhí)枮?01010508436.3的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種利用機(jī)器人進(jìn)行變電站設(shè)備智能巡檢的方法，在電力設(shè)備檢測(cè)點(diǎn)處設(shè)置RFID標(biāo)簽，RFID中存儲(chǔ)定位信息，用于識(shí)別電力檢測(cè)點(diǎn)，但并未充分利用RFID的導(dǎo)航的作用。申請(qǐng)?zhí)枮?00910089308.7的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于有源RFID的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)和方法，通過(guò)概率定位法、三邊測(cè)量法及極大似然估計(jì)法，來(lái)分別確定讀取到1-2個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)、3個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)或4個(gè)及以上標(biāo)簽數(shù)據(jù)時(shí)移動(dòng)機(jī)器人的位置，但存在未考慮布置節(jié)點(diǎn)數(shù)量最優(yōu)以及對(duì)于定位有效性的判斷問(wèn)題。申請(qǐng)?zhí)枮?00910051180.5的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，以正三角形鑲嵌方式將RFID標(biāo)簽布置于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平面，通過(guò)單片機(jī)控制四個(gè)RFID讀寫(xiě)器讀取RFID中所含信息，在不同的定位信息約束條件下對(duì)機(jī)器人理論位置及定位精度進(jìn)行求解分析，但對(duì)于RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)量的優(yōu)化考慮仍不完善，只考慮了將RFID節(jié)點(diǎn)按正三角形進(jìn)行鑲嵌，但未考慮節(jié)點(diǎn)之間的距離，未考慮機(jī)器人在行走過(guò)程節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍中的盲區(qū)，未考慮節(jié)點(diǎn)數(shù)量的優(yōu)化問(wèn)題。節(jié)點(diǎn)距離過(guò)大，會(huì)使得機(jī)器人定位不精確，甚至丟失；節(jié)點(diǎn)距離過(guò)小，則又會(huì)造成應(yīng)用成本方面的巨大浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其算法簡(jiǎn)單，能夠判斷定位有效性，獲得RFID節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前布置形狀下的最優(yōu)布置數(shù)量。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問(wèn)題:
[0006]面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，包括如下步驟:
[0007]I)布置 RFID 節(jié)點(diǎn)；[0008]2)評(píng)價(jià)步驟I)布置的RFID節(jié)點(diǎn)定位的有效性，若無(wú)效，則返回步驟I)重新布置；
[0009]3)計(jì)算空間所需的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)；
[0010]4)按步驟3)計(jì)算所得的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)重新布置RFID節(jié)點(diǎn)。
[0011]進(jìn)一步，所述步驟I)中，RFID節(jié)點(diǎn)布置為規(guī)則的幾何形狀，或2種及以上規(guī)則幾何形狀的結(jié)合。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟I)中，所述規(guī)則的幾何形狀為正方形或正三角形。
[0013]進(jìn)一步，當(dāng)步驟I)中RFID節(jié)點(diǎn)布置為正方形，步驟2)中，當(dāng)R〈L≤2R時(shí)，判斷布置的RFID節(jié)點(diǎn)定位有效，其中L為相鄰RFID節(jié)點(diǎn)的距離，R為RFID節(jié)點(diǎn)的有效讀取半徑。
[0014]進(jìn)一步，步驟3)中，若平面空間面積MXN，則平面空間內(nèi)所需的RFID數(shù)量最少為:
【權(quán)利要求】
1.面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)布置RFID節(jié)點(diǎn)； 2)評(píng)價(jià)步驟I)布置的RFID節(jié)點(diǎn)定位的有效性，若無(wú)效，則返回步驟I)重新布置； 3)計(jì)算空間所需的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)； 4)按步驟3)計(jì)算所得的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)重新布置RFID節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其特征在于:所述步驟I)中，RFID節(jié)點(diǎn)布置為規(guī)則的幾何形狀，或2種及以上規(guī)則幾何形狀的結(jié)合。
3.如權(quán)利要求2所述的一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其特征在于:所述步驟I)中，所述規(guī)則的幾何形狀為正方形或正三角形。
4.如權(quán)利要求3所述的一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其特征在于:當(dāng)步驟I)中RFID節(jié)點(diǎn)布置為正方形，步驟2)中，當(dāng)R〈L≤2R時(shí)，判斷布置的RFID節(jié)點(diǎn)定位有效，其中L為相鄰RFID節(jié)點(diǎn)的距離，R為RFID節(jié)點(diǎn)的有效讀取半徑。
5.如權(quán)利要求4所述的一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其特征在于:步驟3)中，若平面空間面積MXN，則平面空間內(nèi)所需的RFID數(shù)量最少為:
6.如權(quán)利要求3所述的一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其特征在于:當(dāng)步驟I)中RFID節(jié)點(diǎn)布置為正三角形時(shí)，步驟2)中，當(dāng)R〈L≤2R時(shí)，判斷布置的RFID節(jié)點(diǎn)定位有效，其中L為相鄰RFID節(jié)點(diǎn)的距離，R為RFID節(jié)點(diǎn)的有效讀取半徑。
7.如權(quán)利要求4所述的一種面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法，其特征在于:步驟3)中，若平面空間面積MXN，則空間所需的RFID數(shù)量最少為:
8.面向移動(dòng)機(jī)器人的RFID輔助定位導(dǎo)航方法，包括如下步驟: 1)移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)激光傳感器和聲納傳感器掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)； 2)判斷是否定位成功，若定位成功則執(zhí)行步驟4)，若定位失敗則執(zhí)行步驟3)； 3)進(jìn)行RFID定位節(jié)點(diǎn)布置，然后進(jìn)行RFID輔助移動(dòng)機(jī)器人定位，返回步驟2)判斷定位是否成功；所述RFID定位節(jié)點(diǎn)布置方法包括如下步驟: 31)布置RFID節(jié)點(diǎn)； 32)評(píng)價(jià)步驟31)布置的RFID節(jié)點(diǎn)定位的有效性，若無(wú)效，則返回步驟31)重新布置； 33)計(jì)算空間所需的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)； 34)按步驟33)計(jì)算所得的RFID節(jié)點(diǎn)數(shù)重新布置RFID節(jié)點(diǎn)； 4)利用移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前定位位置與目的地位置，規(guī)劃移動(dòng)機(jī)器人行走路徑，并開(kāi)始行走; 5)在移動(dòng)機(jī)器人行走過(guò)程中，利用激光傳感器和聲納傳感器開(kāi)展實(shí)時(shí)避障，繞開(kāi)移動(dòng)機(jī)器人行走過(guò)程中遇到的障礙物； 6)判斷是否到達(dá)目的地，若未到達(dá)目的地，則執(zhí)行步驟I)再次定位，若到達(dá)目的地則結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103777200SQ201310688371
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】鮮曉東, 袁宇鵬, 曹應(yīng)強(qiáng), 呂建中, 李曉龍 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)