恭喜山東大學王超群獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜山東大學申請的專利一種四足機器人定位方法、系統、存儲介質及機器人獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN118999589B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-03-25發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411499159.2,技術領域涉及:G01C21/20;該發明授權一種四足機器人定位方法、系統、存儲介質及機器人是由王超群;王昕怡;池俊辰;杜念飛;王亞超;王銀川;沙盈廷設計研發完成,并于2024-10-25向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種四足機器人定位方法、系統、存儲介質及機器人在說明書摘要公布了:本發明涉及機器人定位技術領域,本發明公開了一種四足機器人定位方法、系統、存儲介質及機器人,包括:基于慣性測量單元數據,判斷慣性測量單元是否處于零速狀態;對于每個腿,基于慣性測量單元數據和零速狀態的判斷結果,通過姿態解算,將所述慣性測量單元數據轉換為姿態信息;基于所有腿的慣性測量單元數據和姿態信息,通過卡爾曼濾波,得到先驗狀態估計;基于慣性測量單元數據、姿態信息和零速狀態的判斷結果,通過零速修正和延遲卡爾曼濾波,得到后驗狀態估計;對于后驗狀態估計,通過慣性測量單元距離約束以及單步步幅約束,得到四足機器人位置。有效減小機器人在運動中的誤差累積問題,從而實現對機器人位置的精確估計。
本發明授權一種四足機器人定位方法、系統、存儲介質及機器人在權利要求書中公布了:1.一種四足機器人定位方法,其特征在于,包括:獲取四足機器人的至少兩個腿上的慣性測量單元數據;基于慣性測量單元數據,判斷慣性測量單元是否處于零速狀態;對于每個腿,基于慣性測量單元數據和零速狀態的判斷結果,通過姿態解算,將所述慣性測量單元數據轉換為姿態信息;所述姿態解算的步驟包括:將重力加速度從地理坐標系旋轉到載體坐標系;將載體坐標系下的重力加速度與慣性測量單元數據中的加速度作叉乘,得到誤差修正量;基于誤差修正量,根據比例積分調節,當慣性測量單元處于零速狀態時,對慣性測量單元數據中的角速度進行誤差修正;基于修正后的角速度,計算得到姿態信息;基于所有腿的慣性測量單元數據和姿態信息,通過卡爾曼濾波,得到先驗狀態估計;基于所述慣性測量單元數據、姿態信息和零速狀態的判斷結果,對于先驗狀態估計,通過零速修正和延遲卡爾曼濾波,得到后驗狀態估計;所述延遲卡爾曼濾波的步驟包括:假設在時刻上更新了后驗狀態估計,則計算時刻的先驗狀態估計的修正值:,其中,表示時刻的先驗狀態估計,表示時刻的卡爾曼增益,表示零速度偽測量,表示狀態觀測矩陣;通過遞推關系更新過去個時刻的預測量:,;其中,,為最新的兩次零速之間的時刻的個數,是時刻的先驗狀態估計值,表示時刻的后驗狀態估計值,表示衰減系數;對于后驗狀態估計,通過雙IMU距離約束以及單步步幅約束,得到四足機器人位置;所述單步步幅約束為:對于每個IMU,基于k時刻和上一零速時刻的后驗狀態估計值,計算兩個時刻的位置之間的差值,若差值大于第一閾值,則通過單步步幅約束算法,得到和,來更新k時刻的后驗狀態估計值及其后驗協方差矩陣中的位置部分;所述單步步幅約束和雙IMU距離約束利用卡爾曼融合算法實現,包括:通過將約束問題投影到子系統,轉換為最小二乘問題,為了解決約束最小二乘問題,將約束轉化卡羅需-庫恩-塔克條件,并應用拉格朗日乘子法求解最優解,通過計算目標函數的梯度并將其設置為零,利用高斯-牛頓迭代法計算拉格朗日乘子,引入,將的雅可比矩陣表示為:;其中,為最小二乘問題的解,是的協方差矩陣,表示狀態的估計,為12維單位矩陣,矩陣,表示定義為,是求解得到的解,為拉格朗日乘子,,,上閾值表示為,x表示希望找到的最優狀態,。
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