自移动机器人移动界限划定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自移动机器人移动界限划定方法，属于自移动机器人运动控制制 造技术领域。
【背景技术】
[0002] 自移动机器人是一种常用的机器人，包括：扫地机器人、割草机器人、家庭服务机 器人和监控机器人等等很多不同类型，W其能够自由行走的特点得到了使用者的广泛青 睐。如何有效控制自移动机器人在某一作业空间内的运动，是关键的问题。所述的自移动 机器人要解决限定自移动机器人移动范围的问题，需要对运动区域进行区块划分，现有的 区域划分方法包括卫星定位法、设置标记物法、空间红外信号引导法等等，但上述现有的区 域划定方法均存在精度不高，标记物布置繁琐等问题，且应用场合需要根据实际环境的特 定要求进行特定设置，不具备普适性。公开号为CN101109809A的发明申请，公开了一种基 于向控感光阵列的定位装置、系统和方法，是通过固定在同一平面上的Η个红外信号发射 装置和设置在机器人上的信号接收装置，利用正弦定理计算来实现对室内或小区域内的移 动目标的实时定位，但该方法仅能实现对机器人的实时定位，且计算精度不高，更无法实现 移动界限划定的功能。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人移 动界限划定方法，是一种基于固定基站测距定位从而实现对移动界限的划定，与现有技术 相比，无论是精度还是便捷性，都具备明显优势。
[0004]本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
[0005] -种自移动机器人移动界限划定方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤100;在自移动机器人的运动区域内设置Η个W上基站并建立坐标系；
[0007] 步骤200;在自移动机器人的运动区域内人为规划移动路径，采集该路径上的样 本点，确定样本点在所述坐标系中的坐标；
[0008] 步骤300;根据采集到的样本点坐标划定界限，并设定自移动机器人在所述界限 内或外进行作业。
[0009]所述步骤100中W其中一个基站为原点建立坐标系，通过测量各基站之间的信号 传输时间计算出各基站之间的距离，从而确定各基站在该坐标系中的坐标。
[0010] 所述步骤200中确定样本点的坐标具体包括，通过测量自移动机器和基站之间的 信号传输时间计算出样本点在所述坐标系内的坐标；计算方法包括：几何定位法、最小二 乘法或到达时间差法。所述步骤200中的人为规划移动路径可W采用多种方式实现，具体 包括：使用者通过交互装置控制自移动机器人移动所形成的路径；或者，使用者将设置在 自移动机器人上的定位装置取下，并使其在运动区域内移动所形成的路径。
[0011] 更具体地，所述步骤200中样本点的采集方式为通过移动自移动机器人进行间隔 采集，所述间隔采集为自移动机器人自动按照设定的时间间隔进行采集，或者人为随机采 集。
[0012] 本发明通过设置基站来建立坐标系，所述坐标系既可W是平面坐标系，又可W是 立体坐标系，在不同的坐标系中，所划定的界限形状也有所不同，具体来说：
[0013] 所述步骤100中所述的坐标系为通过Η个基站建立的平面坐标系，且该平面坐标 系所在平面与自移动机器人的运动区域共面。
[0014] 所述步骤300中的界限为由样本点形成的开放或封闭的线条。
[0015] 所述步骤100中所述的坐标系为通过四个基站建立的立体坐标系。
[0016] 所述步骤300具体包括；将采集的样本点集合采用投影方法垂直或者非垂直投影 到平面形成映射点，且该投影平面为自移动机器人的运动区域所在的平面；所述界限为所 述映射点连接形成的开放或封闭的线条。
[0017] 所述步骤300中所述界限为3个采样点确定的一个平面，或者通过3个W上采样 点拟合出的一个平面。
[0018] 所述步骤300中所述界限为通过多个采样点采用标准形体或所述标准形体的组 合来插值或者拟合采样点构建的立体空间的表面。
[0019] 所述标准形体为正方体、长方体、球体或Η棱锥。
[0020] 综上所述，本发明基于固定基站测距定位从而实现对移动界限的划定，与现有技 术相比，无论是精度还是便捷性，都具备明显优势。
[0021] 下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明建立平面坐标系的示意图；
[0023] 图2为本发明实施例一的示意图；
[0024] 图3为本发明实施例二的示意图；
[00巧]图4为本发明实施例Η的示意图；
[0026] 图5为本发明实施例四的示意图；
[0027] 图6为本发明实施例五的示意图；
[0028] 图7为本发明实施例六的示意图；
[0029] 图8为本发明实施例走的示意图。
【具体实施方式】
[0030] 本发明提供了一种自移动机器人移动界限划定方法，该方法基于固定基站测距 定位从而实现对移动界限的划定，具体来说，该自动机器人定位系统包括自移动机器人 MR(MobileRobot)和Η个W上基站BS度aseStation),所述自移动机器人和各基站上均 设置无线信号发射和接收装置，为保证测量可靠性，所发射的无线信号可W为红外线、超声 波、激光、电磁波等，且该无线信号的传输速度k已知。正常工作时，自移动机器人与基站均 发射该无线信号，且彼此之间相互接收信号，并测量该信号的传输时间t，通过kXt可计算 出各基站之间的距离LW及自移动机器人相对各基站的距离S。
[0031] 图1为本发明建立平面坐标系的示意图。如图1所示，建立平面坐标系的过程是 送样的：首先，根据Η点确定一个平面的原理，WH个基站BSl、BS2和BS3确定一个平面并 在该平面内建立坐标系，W第一基站BS1为坐标系的原点（0,0)，可W设第一基站BS1、第二 基站BS2所在直线为X轴，与该直线相垂直的为Y轴。通过上述kXt的公式，计算得到各 基站之间的相对距离L从而获得其各自在该平面坐标系中的坐标。
[0032]上述建立坐标系的方法较为简单，实际应用中，并非一定要W其中一个基站作为 原点，W第一、第二基站确定X轴，例如：
[003引假设第一基站的坐标为；化，Yi)，
[0034] 第二个基站的坐标即为：化+LlXcosA，Yl+LlXsinA)，
[0035] 其中，L1为第一、第二基站之间的距离，A可W设为第一、第二基站连线与X轴的夹 角，XI，Y1，A可W任意取值W确定坐标系，坐标系建立后即可确定各基站对应的坐标。
[0036] 当然，可W通过Η个基站建立平面坐标系，也可W通过四个基站建立立体坐标系。 另外，需要说明的是，如果是通过Η个基站建立平面坐标，须保证Η个基站不在同一条直线 上。另外，可W通过增加基站的设置个数，来提高计算精度。
[0037] 结合图1所示，通过计算得到自移动机器人相对各基站的距离S，个点建立一 个平面坐标系为例，通过测得信号从自移动机器人MR到第一基站的传输时间tl，根据已知 的传输速度计算出S1，同理计算得到S2,S3,如图1所示，第一基站BS1的坐标为（0, 0)， 第一基站BS1与第二基站BS2之间的距离为L1，则第二基站BS2的坐标为（L1，0)，通过 S1，S2,L1可计算夹角A，再根据S3,就能计算出MR的坐标。W上所采用的计算方法可W被 称为几何定位法。
[003引除此之外，也可通过最小二乘法计算，根据公式：
[0039] (χ-Χι)^+(γ-γι)^ =