本发明属于机器人定位领域，尤其涉及一种基于imu的轮式机器人定位方法。
背景技术：
轮式机器人定位使用的传感器包括里程计、imu、激光扫描仪模块等，在机器人行驶过程中可能发生碰撞、打滑、人为干扰等因素导致里程计无法反映机器人真实轨迹的情况，称为机器人“绑架”问题，纯里程计无法解决机器人“绑架”问题。现有技术在发生“绑架”时可以使用宽视角、长距离的激光扫描仪根据远距离的物体做slam算法中的扫描匹配来得到准确的位姿，避开里程计不准确的问题。但是在一些窄视角、短距离激光扫描仪应用中，无法识别远距离物体，而近距场景在“绑架”时扫描匹配的结果也是不准确的，此时里程计和激光扫描仪都无法使用。
技术实现要素：
本发明针对上述技术存在的缺陷，提出了一种基于imu的轮式机器人定位方法，使用imu做纯捷联惯性导航的方法来解决“绑架”问题，即在发生碰撞、打滑等情况时把位置、姿态的更新算法切换到imu的纯惯性导航算法上。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的，一种基于imu的轮式机器人定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：使用正常的slam算法融合里程计、测距模块、imu数据；
步骤2：建立一个包含n个姿态值att的滑动窗口，存储包含n个imu数据、运动学参数滑动窗口用于回溯；
步骤3：对步骤2中所述滑动窗口内的姿态值做奇异值分解，得到按降序排列的特征阈值wi{i＝1,2,3}；
步骤4：根据测试得到“绑架”时的特征阈值w2th、w3th，判断机器人是否被“绑架”：如果w2＞w2th，w3＞w3th，则判定发生“绑架”，则执行步骤5；若没有发生“绑架”，则直接返回执行步骤1中正常的slam算法；
步骤5：由于判断会发生一个延时tdelay，即判断发生绑架时已经发生绑架tdelay时间了，则纯惯性导航需要回溯到绑架发生的时刻(tdelay之前)，采用在当前时刻tdelay之前滑动窗口内的运动参数，开始回溯，采取加速追赶的策略，一个周期内回溯m个周期(m可以整除n)，即以tdelay之前时刻的值作为初值，切换到imu的纯惯性导航算法上，则n/m个周期之后就可以追赶到机器人当前时刻，此时得到的位姿即是机器人当前正确的位姿。
步骤6：完成上述步骤1～5的纯惯性导航回溯之后，返回步骤1进行正常的slam算法。
所述步骤1中测距模块测距范围为0～5m，测距视角范围为0～180°。
本发明具有如下有益效果：解决了机器人在一些窄视角、短距离激光扫描仪应用正无法识别远距离物体，而近距场景在“绑架”时扫描匹配的结果也不是很准确，里程计和激光扫描仪都无法使用的问题，而且算法计算量不大，易于实现；同时，制造成本低，适合低成本机器人使用。
附图说明
图1为本发明所述的基于imu的轮式机器人定位方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
在机器人研发平台上采用一个mpu6050imu，同时配置了里程计，一个110°视角、测距距离为2m的2d激光扫描仪，imu和里程计做航位推算，更新周期是10ms。
实施例1：如附图1所示，一种基于imu的轮式机器人定位方法，包括以下步骤：
步骤1：使用正常的slam算法融合里程计、2d激光扫描仪、imu数据；
步骤2：建立一个包含30个姿态值att的滑动窗口，存储30个(0.3s)imu数据、运动学参数的滑动窗口用于回溯；
步骤3：对步骤2中滑动窗口内的姿态值做奇异值分解，得到按降序排列的特征阈值wi{i＝1,2,3}；
步骤4：根据测试得到“绑架”时的特征阈值w2th、w3th，判断机器人是否被“绑架”：如果w2＞w2th，w3＞w3th，则判定发生“绑架”，则继续执行步骤5；若没有发生“绑架”，则直接返回继续执行步骤1中正常的slam算法；
步骤5：由于判断会发生一个延时tdelay，即判断发生绑架时已经发生绑架tdelay时间了，则纯惯性导航需要回溯到绑架发生的时刻(tdelay之前)，采用在当前时刻tdelay(0.2s)之前的滑动窗口的运动学参数，开始回溯，采取加速追赶的策略，一个周期内回溯3个周期(3可以整除30)，即以tdelay之前时刻的值作为初值，切换到imu的纯惯性导航算法，则10个周期之后就可以追赶到机器人当前时刻，此时得到的位姿即是正确的位姿。
步骤6：完成上述步骤1～5的纯惯性导航回溯之后，接着返回步骤1进行正常的slam算法。
前述实施例和优点仅是示例性的，并不应被理解为限制本公开。本发明可容易地应用于其它类型的设备。此外，本公开的示例性实施例的描述是解释性的，并不限制权利要求的范围，许多的替换、修改和变化对于本领域技术人员来说是明显的。