機器人直線移動 60 公尺

實驗環境為實驗室外的走廊，如圖 6-3 所示，環境中佈置了 12 個參考點，

每個參考點均放置於高度相同的小圓凳上，彼此相隔 6 公尺交叉擺放，來提供機 器人身上的盲點所需要的定位資訊。機器人位於起始的世界座標(1, 0)，所設定 的初始姿態資訊為(0, 0, 90∘)，機器人以線速度 22 cm/sec 往正前方(Y 方向)移動 到終點的世界座標(1, 60)，其移動距離總共為 60 公尺，過程中，機器人透過融 合自我定位系統之導航控制來修正自身定位，並且同時記錄里程計與自我定位系 統兩種定位資料。

實驗結果如圖 6-4 至圖 6-7 所示，綠色虛線為里程計之定位紀錄，藍色圓圈 為 CC2431 定位引擎之定位紀錄，紅色實線為自我定位系統之定位紀錄，由圖可 以發現，當機器人移動越久，里程計估測 X 軸方向位置的誤差會明顯地越來越 大，而使用自我定位系統可以逐漸地將定位誤差修正回來，保持在一個可接受的 誤差範圍內。實驗數據如表 6-1 所示，當機器人移動 6 公尺時，自我定位系統開 始修正定位誤差，將機器人移動距離 6 公尺與 CC2431 定位引擎之定位穩定度(50, 75)進行資料融合，得到 CC2431 定位引擎的權重值(0, 0)，因為機器人移動距離 不長以及定位穩定度不是很高，所以此刻自我定位系統不進行任何修正，然後機 器人每移動 2 公尺後，自我定位系統都會進行定位修正，直到機器人移動 30 公 尺時，自我定位系統會進行最後一次定位修正，將機器人移動距離 30 公尺與 CC2431 定位引擎之定位穩定度(0, 255)進行資料融合，得到 CC2431 定位引擎的

定位機器人的世界座標(150, 3025)進行權重分配，計算修正後的機器人世界座標 (93, 3119)，然後重新循環以上流程。最後，當機器人移動完 60 公尺時，本論文 記錄下機器人所停下的世界座標位置，然後與里程計以及自我定位系統所估測的 機器人世界座標相比，來比較定位估測誤差大小，結果如表 6-2 所示，經由三次 相同實驗可發現，使用自我定位系統的平均誤差為 56 公分，比起使用里程計定 位的平均誤差為 1284 公分，可以有效減少機器人自身定位的誤差。

圖 6-3 機器人直線移動 60 公尺之實驗環境

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

-1500 -1000 -500 0 500

Every 0.05 sec

The X axis coordinate (cm)

Estimated value by odometer

Estimated value by the proposed method

圖 6-4 機器人直線移動 60 公尺之 X 軸估測值

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000

Every 0.05 sec

The Y axis coordinate (cm)

Estimated value by odometer

Estimated value by the proposed method

圖 6-5 機器人直線移動 60 公尺之 Y 軸估測值

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

0 50 100 150 200 250 300 350

Every 0.05 sec

Angle (degree)

圖 6-6 機器人直線移動 60 公尺之朝向角估測值

表 6-1 機器人直線移動 60 公尺之定位實驗數據

Localization Error by Odometer (cm)

Localization Error by Proposed Method (cm) X-axis Y-axis Position X-axis Y-axis Position

1 1506 258 1528 21 35 41

2 1171 74 1173 33 49 59

3 1147 93 1151 51 44 67

Average 1275 142 1284 35 43 56

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -1500

-1000 -500 0 500 1000

The Y axis coordinate (cm)

The X axis coordinate (cm)

Estimated value by odometer

Estimated value by CC2431 location engine Estimated value by the proposed method ideal value

圖 6-7 機器人直線移動 60 公尺之移動軌跡