一种自主导航的移动机器人及其自主导航的方法
专利汇可以提供一种自主导航的移动机器人及其自主导航的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种自主导航的移动 机器人 ，至少包括：在方向轮 电动机 的驱动控制下实现 移动机器人 转向的方向轮；方向轮 编码器 ，用于读取方向轮的 转向 角 度 ；分别与移动机器人的左后轮和右后轮连接的后轮左编码器和后轮右编码器，分别用于读取左后轮和右后轮的运转圈数； 差速器 ； 激光雷达 ，独立设置于移动机器人上，在预设角度内扫描移动机器人移动过程中周围的障碍物；多个超声测距 传感器 ，设置在移动机器人的四周，用于检测移动机器人在移动过程中四周的障碍物，弥补激光雷达的盲区。通过设置在左后轮，右后轮和方向轮上的编码器，读取两个后轮的运转圈数和方向轮的转向角度，通过激光雷达识别周围障碍物特征，实现移动机器人的精确自主导航。，下面是一种自主导航的移动机器人及其自主导航的方法专利的具体信息内容。
1.一种自主导航的移动机器人，其特征在于，至少包括：
在方向轮电动机的驱动控制下实现所述移动机器人转向的至少一个方向轮；
与所述方向轮连接的方向轮编码器，用于读取所述方向轮的转向角度；
分别与移动机器人的左后轮和右后轮连接的后轮左编码器和后轮右编码器，分别用于读取所述左后轮和右后轮的运转圈数；
分别与移动机器人的左后轮、右后轮、和后轮电动机连接的差速器，用于控制所述左后轮和右后轮的转速；
激光雷达，独立设置于所述移动机器人上，在预设角度内扫描所述移动机器人移动过程中周围的障碍物；
多个超声测距传感器，设置在所述移动机器人的四周，用于检测所述移动机器人在移动过程中四周的障碍物，弥补激光雷达的盲区；
所述方向轮电动机、后轮电动机、激光雷达、超声测距传感器、方向轮编码器、后轮左编码器、以及后轮右编码器分别与所述移动机器人中的总控制器连接，所述总控制器不断获取所述激光雷达、超声测距传感器、方向轮编码器、后轮左编码器、以及后轮右编码器的数据，随后利用自适应蒙特卡罗定位方法通过SLAM算法实现对周围环境的地图构建和位置定位，实现移动机器人自动路径规划和导航；
移动机器人自主导航的路径的规划方法包括：
首先通过最短路径算法，在地图上获取移动机器人从当前位置到达目的地的最优路径，随后再根据移动机器人当前位置和当前的速度判定所述移动机器人下一步的移动轨迹，其中，
判定所述移动机器人的下一步移动轨迹具体包括以下步骤：
S1根据不同时刻后轮左编码器和后轮右编码器的读数获取移动机器人当前的线性速度vx：
其中：lrpn表示n时刻后轮左编码器的读数，rrpn表示n时刻后轮右编码器的读数，lrpn-1表示n-1时刻后轮左编码器的读数，rrpn-1表示n-1时刻后轮右编码器的读数，D表示移动机器人左后轮和右后轮的直径，RP表示后轮左编码器和后轮左编码器完整一圈的读数，t表示n时刻和n-1时刻的时间间隔；
根据方向轮编码器的读数获取方向轮的当前角度ang：
ang＝HA×(frp-FZRP)，
其中：HA表示方向轮编码器每个读数对应的方向轮的角度，frp表示方向轮编码器的当前读数，FZRP表示方向轮零角度时的编码器读数；
S2结合激光雷达、方向轮编码器、后轮左编码器、以及后轮右编码器的数据，利用自适应蒙特卡罗定位方法，定位所述移动机器人在环境中的位置；
S3对所述移动机器人下一步移动的线性速度和方向轮角度进行采样，其中，下一步移动的线性速度SAM_VX的采样范围SAM_VX_BND为：
SAM_VX_BND＝[max(vx-MIN_VAX,0),min(vx+MAX_VAX,MAX_VX)]，
其中，MIN_VAX表示移动机器人减速时的最大加速度，MAX_VAX为移动机器人加速时的最大加速度，MAX_VX为移动机器人直线运行的最大速度；
方向轮角度的采样范围SAM_ANG_BND为：
SAM_ANG_BND＝[max(ang-MVZW,MIN_ANG),min(ang+MVZW,MAX_ANG)]，其中，MVZW表示方向轮的最大角速度，MIN_ANG表示方向轮向右能达到的最大角度，MAX_ANG表示方向轮向左能达到的最大角度；
分别在下一步移动的线性速度和所述方向轮角度的采样范围选取预设数量的采样值，分别作为下一步移动的线性速度和方向轮角度的样本值；
S4根据轴距、所述下一步移动的线性速度的样本值、和所述方向轮角度的样本值预测所述移动机器人的下一步移动轨迹；
S5分别对每个所述下一步移动的线性速度的样本值和方向轮角度的样本值进行评估，直到得到最优的样本值，作为所述移动机器人的下一步移动的速度。
2.如权利要求1所述自主导航的移动机器人，其特征在于：所述移动机器人包括一个或两个方向轮。
3.如权利要求1所述自主导航的移动机器人，其特征在于：所述方向轮编码器设置于方向轮的转向立柱上或方向轮电动机输出轴的部位。
4.如权利要求1所述自主导航的移动机器人，其特征在于：所述激光雷达设置在所述移动机器人的前部或中部，且所述预设角度大于60°。
5.一种移动机器人自主导航的方法，应用于如权利要求1-4任一所述自主导航移动机器人，其特征在于，首先通过最短路径算法，在地图上获取移动机器人从当前位置到达目的地的最优路径，随后再根据移动机器人当前位置和当前的速度判定所述移动机器人下一步的移动轨迹，其中，
判定所述移动机器人的下一步移动轨迹具体包括以下步骤：
S1根据不同时刻后轮左编码器和后轮右编码器的读数获取移动机器人当前的线性速度vx：
其中：lrpn表示n时刻后轮左编码器的读数，rrpn表示n时刻后轮右编码器的读数，lrpn-1表示n-1时刻后轮左编码器的读数，rrpn-1表示n-1时刻后轮右编码器的读数，D表示移动机器人左后轮和右后轮的直径，RP表示后轮左编码器和后轮左编码器完整一圈的读数，t表示n时刻和n-1时刻的时间间隔；
根据方向轮编码器的读数获取方向轮的当前角度ang：
ang＝HA×(frp-FZRP)，
其中：HA表示方向轮编码器每个读数对应的方向轮的角度，frp表示方向轮编码器的当前读数，FZRP表示方向轮零角度时的编码器读数；
S2结合激光雷达、方向轮编码器、后轮左编码器、以及后轮右编码器的数据，利用自适应蒙特卡罗定位方法，定位所述移动机器人在环境中的位置；
S3对所述移动机器人下一步移动的线性速度和方向轮角度进行采样，其中，下一步移动的线性速度SAM_VX的采样范围SAM_VX_BND为：
SAM_VX_BND＝[max(vx-MIN_VAX,0),min(vx+MAX_VAX,MAX_VX)]，
其中，MIN_VAX表示移动机器人减速时的最大加速度，MAX_VAX为移动机器人加速时的最大加速度，MAX_VX为移动机器人直线运行的最大速度；
方向轮角度的采样范围SAM_ANG_BND为：
SAM_ANG_BND＝[max(ang-MVZW,MIN_ANG),min(ang+MVZW,MAX_ANG)]，其中，MVZW表示方向轮的最大角速度，MIN_ANG表示方向轮向右能达到的最大角度，MAX_ANG表示方向轮向左能达到的最大角度；
分别在所述下一步移动的线性速度和所述方向轮角度的采样范围选取预设数量的采样值，分别作为下一步移动的线性速度和方向轮角度的样本值；
S4根据轴距、所述下一步移动的线性速度的样本值、和所述方向轮角度的样本值预测所述移动机器人的下一步移动轨迹；
S5分别对每个所述下一步移动的线性速度的样本值和方向轮角度的样本值进行评估，直到得到最优的样本值，作为所述移动机器人的下一步移动的速度。
6.如权利要求5所述移动机器人自主导航的方法，其特征在于：通过A-star算法或Dijkstra算法，在地图上获取移动机器人从当前位置到达目的地的最优路径。
7.如权利要求5所述移动机器人自主导航的方法，其特征在于：在步骤S3中，在对线性速度和方向轮角度采样的过程中，设定所述移动机器人下一步移动的时间长度为1s。
一种自主导航的移动机器人及其自主导航的方法
背景技术
发明内容
101的最大角速度MVZW为18度/s，且方向轮101向左能够达到的最大角度MAX_ANG为60°，向右能够达到的最大角度MIN_ANG为-60°。当然，我们对方向轮编码器102和方向轮电动机103的型号不做限定，只要其能实现本发明的目的，都包括在本发明的内容中。
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