(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211011136.3 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 珠海城市职业 技术学院 地址 519000 广东省珠海市金湾区西湖城 区金二路 (72)发明人 严毓培　马维旻　尹雪梅　朱韶平　 汤佩豫　黎伟　邓泽霖　朱贵芳　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 专利代理师 杨振鹏 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) G01C 21/20(2006.01) (54)发明名称 一种移动机器人在室内未知动态环境中的 导航方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种移动机器人在室内未知动 态环境中的导航方法及系统， 包括： 确定终点位 置以及初始终点角度， 根据初始位置和终点位置 得到初始 ‑终点距离； 根据初始 ‑终点距离规划出 运动路线； 移动机器人根据运动路线进行运动， 并获取移动机器人实时的转动角度和移动距离； 根据获取到实时的转动角度和移动距离， 得到移 动机器人累积的移动距离， 并根据累积的移动距 离得到终点距离和终点角度； 根据终点距离、 终 点角度不断更新运动路线， 并按照更新后的运动 路线继续运动， 直至到达终点位置。 本发明用于 解决传统导航方法无法在室内未知动态环境中 进行精确导航的技术问题， 从而达到在室内未知 动态环境中精确导 航且成本低和耗电低的目的。 权利要求书4页 说明书10页 附图4页 CN 115366102 A 2022.11.22 CN 115366102 A 1.一种移动机器人在室内未知动态 环境中的导 航方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 确定终点 位置以及 初始终点角度， 根据初始位置和所述终点 位置得到初始 ‑终点距离； 根据所述初始 ‑终点距离、 所述初始终点角度以及激光探头探测到的障碍物的距离和 角度， 规划出运动路线； 所述移动机器人根据 所述运动路线进行运动， 并利用电机的光电编码器信 息获取所述 移动机器人实时的转动角度和移动距离； 随着移动距离的累积， 根据获取到实时的转动角度和移动距离， 得到所述移动机器人 累积的移动距离， 并根据所述累积的移动距离得到所述移动机器人在 任意位置下的终点距 离和终点角度； 所述移动机器人根据 所述终点距离、 所述终点角度以及所述激光探头最新探测到的障 碍物的距离和角度， 不断更新所述运动路线， 并按照更新后的运动路线继续运动， 直至所述 终点距离为0， 则到 达所述终点 位置； 其中， 所述终点距离为所述移动机器人在任意位置下相对于所述终点位置的距离； 所 述终点角度为所述移动机器人在任意位置下相对于所述 终点位置的角度； 所述移动机器人 包括激光探 头和电机， 所述电机包括 光电编码器。 2.根据权利要求1所述的移动机器人在 室内未知动态环境中的导航方法， 其特征在于， 在得到所述移动机器人累积的移动距离时， 包括： 建立所述移动机器人在室内未知动态 环境中的导 航观测模型； 将获取到的所述移动机器人实时的转动角度和移动距离代入公式1和公式2中， 得到所 述移动机器人在所述 导航观测模型 下累积的移动距离， 所述公式1和所述公式2具体如下： 其中， 所述导航观测模型包括X轴和Y轴， i为所述移动机器人改变运动状态的次数， CX为 所述移动机器人在X轴方向上的累 积的移动距离， CY为所述移动机器人在Y轴方向上的累 积 的移动距离， Si为获取到的所述移动机器人实时的移动距离， βi为获取到的所述移动机器人 实时的转动角度。 3.根据权利要求2所述的移动机器人在 室内未知动态环境中的导航方法， 其特征在于， 在得到移动机器人在任意 位置下的终点距离时， 包括： 将所述初始 ‑终点距离代入公式3和 公式4中， 得到所述移动机器人在X轴和Y轴方向上 的初始‑终点距离， 所述公式3和所述公式4具体如下： BX＝AB×cosα      (公式3)； BY＝AB×sinα      (公式4)； 其中， AB为所述初始 ‑终点距离， BX为X轴方向上 的初始‑终点距离， BY为Y轴方向上的初 始‑终点距离， α 为初始终点角度； 将所述CX、 所述CY、 所述BX以及所述BY代入公式5中， 得到所述移动机器人在任意位置下 的终点距离， 所述公式5具体如下：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115366102 A 2BC＝((BX‑CX)2+(BY‑CY)2)1/2   (公式5)； 其中， BC为所述移动机器人在任意 位置下的终点距离 。 4.根据权利要求3所述的移动机器人在 室内未知动态环境中的导航方法， 其特征在于， 在得到移动机器人在任意 位置下的终点角度时， 包括： 根据获取到的实时的转动角度， 得到累积的转动角度， 具体如公式6所示： 其中， i为所述移动机器人改变运动状态的次数， β 为累积的转动角度； 将所述X轴方向上的累积的移动距离 CX与所述X轴方向上的初始 ‑终点距离BX进行比较： 若CX≤BX， 则通过公式7 得到一总角度， 所述公式7 具体如下： γ＝tan( (Cy‑By)/Cx‑Bx))‑1   (公式7)； 若CX＞BX， 则通过公式8得到一总角度， 所述公式8具体如下： 其中， 所述总角度为累积的转动角度与所述移动机器人在任意位置下的终点角度之 和， γ为总角度； 根据所述总角度和所述累积的转动角度得到预估终点角度， 具体如公式9所示： θ1＝γ‑β  (公式9)； 其中， θ1为预估终点角度； 判断所述预估终点角度的正负， 若 θ1＞0， 则 θ ＝θ1， 若 θ1＜0， 则 θ ＝θ1+2 π； 其中， θ 为所述移动机器人在任意 位置下的终点角度。 5.根据权利要求1所述的移动机器人在 室内未知动态环境中的导航方法， 其特征在于， 在利用电机的光电编码器信息获取移动机器人实时的移动距离时， 包括： 根据所述光电编码器获得的反馈脉冲数的总数以及所述移动机器人轮子转动一圈获 得的反馈脉冲数， 得到所述移动机器人轮子转动的圈数， 具体如公式10所示： M＝P/F  (公式10)； 其中， P为所述光电编码器得到的反馈脉冲数的总数， F为所述移动机器人轮子转动一 圈获得的反馈脉冲数， M为所述移动机器人轮子转动的圈数； 将得到的所述移动机器人轮子转动的圈数代入公式11中， 得到所述移动机器人实时的 移动距离， 所述公式1 1具体如下： S＝M* πD  (公式11)； 其中， 所述移动机器人包括轮子， S为所述移动机器人实时的移动距离， D为所述移动机 器人轮子的直径， πD为所述移动机器人轮子的周长 。 6.根据权利要求5所述的移动机器人在 室内未知动态环境中的导航方法， 其特征在于， 在利用电机的光电编码器信息获取移动机器人实时的转动角度时， 包括： 根据测量得到的所述移动机器人的重心位置到其左边沿的中心点的距离， 以及所述移 动机器人的左边沿的中心点到其左上轮的中心 点的距离， 得到所述移动机器人的重心位置 到其左上轮的中心点的距离， 具体如公式12所示： ac＝(ab2+bc2)1/2  (公式12)；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115366102 A 3