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室内定位技术如何应用于扫地机器人的?

发布日期:2022-03-08 浏览次数:55

  定位是包括扫地机器人在内的移动机器人自主导航中最基本的环节,也是完成任务必须解决的问题。说到定位,大家首先想到的可能是GPS定位、UWB定位等常用的室外定位。与之不同,扫地机器人的定位都是室内定位,其要求定位精度高,实时性好,GPS、基站定位等方法无法满足。扫地机器人定位总体上可以分为相对定位和绝对定位,下面我们分别来看。

室内定位

相对定位法


      航位推算法(Dead-Reckoning Method)是一种经典的相对定位法,也是扫地机器人目前最为广泛使用的一种定位方法。它利用机器人装备的各种传感器获取机器人的运动动态信息,通过递推累计公式获得机器人相对初试状态的估计位置。航位推算较常使用的传感器一般有:码盘,惯性传感器(如陀螺仪、加速度计)等。


      码盘法一般使用安装在车轮上的光电码盘记录车轮的转数,进而获得机器人相对于上一采样时刻位置和姿态的改变量,通过这些位移量的累积就可以估计机器人的位置。码盘法优点是方法简单、价格低廉,但其容易受标定误差、车轮打滑、颠簸等因素影响,误差较大。但是由于码盘价格便宜,简单易用,可用于机器人较短时间距离内的位置估计。


       惯性传感器使用陀螺仪和加速度计得到机器人的角加速度和线加速度信息,通过积分获得机器人的位置信息。一般情况下,使用惯性传感器的定位精度高于码盘,但是其精度也要受陀螺仪漂移、标定误差、敏感度等问题影响。无论是使用码盘还是惯性传感器,它们都存在一个共同的缺点:有累积误差,随着行驶时间、距离的不断增加,误差也不断增大。因此相对定位法不适合于长时间、长距离的精确定位。


绝对定位法


      绝对定位法是指机器人通过获得外界一些位置等己知的参照信息,通过计算自己与参照信息之间的相互关系,进而解算出自己的位置。绝对定位主要采用基于信标的定位、环境地图模型匹配定位、视觉定位等方法。


      自主定位是扫地机器人自主路径规划的基础。经过多年的研究,虽然受成本、生产等因素的制约,航位推算法仍然是目前采用最广泛的定位方法,但通过算法优化,利用混合定位,可以减小其误差带来的影响。而且,随着视觉定位等较高定位精度的定位方法的进一步成熟,其成本也将逐步下降,并将从高端市场逐渐推向大众市场,到时候扫地机器人的定位精度,智能化水平都将有普遍的提升。