一种全向移动平台导航方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于导航技术领域，设及室内移动机器人导航，具体设及一种基于麦克纳 姆轮的全向移动平台的自主导航方法。
【背景技术】
[0002] 目前，全向移动平台导航主要通过色带识别、磁条感应、激光雷达等方式进行导 航。运些导航方式中，色带识别可靠性不高，定位精度低，只能按照粘贴的路径行驶；磁条感 应导航应用成熟，但存在布局、改造与维护困难，而且定位精度低，路径缺少灵活性；激光雷 达导航在静态固定环境中具有行走路径灵活、定位精度高的优点，但在动态环境中应用受 到一定限制。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种全向移动平台导航方法，该方法是基于xml 文档建立地图的全向移动平台导航方法，为一种通过实时路径捜索完成定位精度高、适应 能力强的全向移动平台导航方法。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种全向移动平台导航方法：
[OCX)日]该方法包括W下步骤：
[0006] S1、通过记录全向移动平台行驶的路径点坐标、全向移动平台在路径点的航向角、 W及路径点坐标的ID号形成xml文档；读取xml文档，建立路径捜索的拓扑地图；
[0007] S2、在初始时刻，通过4个接收机的iGI^数据获取全向移动平台的初始位置坐标、 初始航向；
[0008] S3、间隔100ms获取电机编码器的电机转动量，通过电机编码器的电机转动量获 取当前时刻全向移动平台的位置坐标与航向；并且间隔Is获取一次iGI^数据，若iGI^值 无效，此时，仍然W通过电机编码器获取的全向移动平台的坐标及航向作为定位数据，如果 获取到的iGI^数据有效，则W通过iGI^数据获取的位置坐标和航向值作为当前时刻的位 置坐标和航向值：
[0009] S4、给定目标节点位置后，采用A*算法在拓扑地图内捜索从当前位置到目标位置 的路径；通过A*算法捜索最短路径，路径捜索完成后，向运动控制器发送控制指令，使全向 移动平台按照捜索的路径自主行驶到目标位置。
[0010] 2、根据权利要求1所述的一种全向移动平台导航方法，其特征在于，在所述的步 骤3中，具体限定为：
[0011] (1)通过电机编码器的电机转动量，获取全向移动平台位置坐标与航向的步骤如 下：
[0012] 通过电机转动量计算4个麦克纳姆轮轮组转动量，然后根据公式（5)计算全向移 动平台的移动量（ΔΧ?,Ay;,ΔΘi);
[0013]
[0014] 式中，（Δω。，Δc〇2i，Δc〇3i，Δc〇4i)T是100ms内电机转动量，R是麦克纳姆轮半 径，α是漉子轴线与轮穀轴线的夹角，η是减速器减速比，ε电机转动系数；1。= 1+Lcota， 1是轮子着地点轮距的一半，L是轮子着地点轴距的一半；
[0015] 按照公式（6)~（8)是根据电机编码器数据累加计算全向移动平台当前的位置坐 标与航向；
[0019] 式中，Xk，yk是在间隔Is整数倍时间内的两次iGPS数据为有效时，之间的第k个 100ms化=0、1、2…η)采样时刻下全向移动平台的当前位置坐标，Θk是第k个100ms采样 时刻下全向移动平台当前航向；
[0020] k= 0时，且在初始时亥IJ，（X。，y〇,Θ0)值为步骤S2中获得的全向移动平台的初始 位置坐标和航向；
[0021] k= 0时，且不在初始时亥U，（X。，y。，Θ。）的取值按照下述（2)的方法； 阳02引 似间隔Is获取一次iGPS数据，如果获取的iGPS值无效，k的取值，W及当前坐 标位置和航向依照（1)中方式确定；如果获取的iGI^数据有效，则通过iGI^数据获得的当 前坐标位置和航向作为（x〇，y。，Θ。）值。
[002引根据预先设定的平台目标位置信息，利用A*算法捜索从当前位置到目标位置的 最短路径，得到最短路径的坐标信息，最后进行路径跟踪，自主导航行驶到目标位置。解算 全向移动平台几何中屯、在现场坐标系下的坐标与航向，确定平台的当前位置信息。
[0024] 本发明技术效果是： 阳0巧]一、建立xml格式的道路文档，读取xml文档建立拓扑地图，然后在地图内采用A* 算法捜索最短路径。A*算法能保证捜索的路径最短。
[00%] 二、定位采用了iGI^与电机编码器数据组合定位的方法，融合了iGI^全局定位与 电机编码器数据局部定位的优点，同时采用了速度与位移两种控制模式，使全向移动平台 的导航具有定位精度高、抗干扰能力强、行走路径灵活的优点。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的方法所使用的系统的结构示意图；
[0028] 图2为本发明方法的流程图；
[0029] 图3为本发明的方法的组合定位功能流程图；
[0030] 图4为本发明中的路径跟踪原理示意图。
[0031] 图1中，1-iGPS接收机、2-工控机、3-麦克纳姆轮轮组、4-uMac多轴控制器、5-电 机驱动器、6-全向移动平台车架。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明作进 一步详细描述。
[0033] 如图1所示，本发明的一种全向移动平台导航方法，采用一种全向移动平台导航 系统，如图1所示，该系统包括有4个麦克纳姆轮轮组3 (包含伺服驱动电机）、4个iGI^接 收机1、工控机2、运动控制器4(uMac多轴控制器）、电机驱动器5、全向移动平台车架6。
[0034] 4个麦克纳姆轮驱动轮组，用于实现平台的前进、后退、横移、旋转W及其它复合运 动；所述的工控机2的包括导航处理模块。
[0035] 所述的导航处理模块读取xml文档，建立路径捜索的拓扑地图。
[0036] 所述的xml文档是通过记录全向移动平台行驶的路径点坐标，全向移动平台在路 径点的航向角，路径点坐标的ID号形成的。
[0037] 所述的导航处理模块包括组合定位模块。
[0038] 所述的导航处理模块建立拓扑地图后，组合定位模块实现全向移动平台导航方法 中步骤S2至S3的功能。
[0039] 本发明的一种全向移动平台导航方法，获取iGI^全局定位数据与电机编码器测 量的电机转动量进行组合定位，在拓扑地图内捜索从当前位置到目标位置的最短路径；路 径捜索完成后，进行路径跟踪，向umac控制器发送速度控制指令与位移控制指令，umac控 制器控制电机转动实现全向移动平台自主行驶，实现自主导航。
[0040] 本发明的一种全向移动平台导航方法，包括如下步骤：
[0041] S1通过记录全向移动平台行驶的路径点坐标、全向移动平台在路径点的航向角、 W及路径点坐标的ID号形成xml文档；读取xml文档，建立路径捜索的拓扑地图；
[0042] S2在初始时刻，通过4个iGPS数据获取全向移动平台的初始位置坐标、初始航 向；
[0043] 通过iGI^数据，获取计算全向移动平台的当前位置坐标、当前航向的步骤如下：
[0044] 接收到4个iGI^数据，按照公式（1)~似计算全向移动平台的当前位置坐标 (X。