[發明專利]全天候運行的移動機器人定位系統

無效

• 申請號: 200810042791.9
• 申請日: 2008-09-11
• 公開（公告）號: CN101354441A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 王景川;陳衛東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S17/48
• 分類號: G01S17/48
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種全天候運行的移動機器人定位系統，具體涉及一種通過近紅外照明及視覺傳感的方式，可在全天候情況下運行的移動機器人定位系統

背景技術

視覺系統在很多領域都是非常重要的傳感手段，諸如在安防、監控、航空航天、交通等系統中。長期以來，隨著科技不斷進步，智能設備正在取代人類完成某些危險、繁重、重復性的工作，諸如智能吸塵器、智能割草機、巡邏機器人、無人駕駛汽車甚至自動引導車(AGV)等。但是由于此類設備傳感條件的限制無法在變化的環境、氣候、光線等條件下適用，所以目前這些設備的應用仍然受到限制。

目前在智能移動機器人上應用較多的定位技術主要有超聲、激光、紅外測距等距離傳感器定位、電磁傳感定位、衛星定位(GPS)等。

這些定位方法都會受到諸如環境、氣候、光照等因素的影響，使用范圍受到限制。超聲、激光、紅外測距等距離傳感器的定位方法受傳感器精度影響較大；電磁傳感定位需要在機器人需定位的道路上鋪設磁條，工程量巨大，而且磁條在濕熱天氣下退磁較快；GPS定位準確，但是不能出現遮擋情況。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種全天候運行的移動機器人定位系統，可在不同光照、氣候以及室內外的任意情況下對移動機器人準確定位。

為實現這一目的，本發明設計的全天候運行的移動機器人定位系統由近紅外全景照明取景裝置及具有特征編碼格式的參照物組成，其中，近紅外全景照明取景裝置安裝在機器人的頂部，若干個具有特征編碼格式的參照物分布于機器人行駛的道路兩側。近紅外全景照明取景裝置發射近紅外光線照射在參照物上，其反射光線回射到近紅外全景照明取景裝置的攝像機中成像，通過識別、提取不同參照物的特征編碼信息，運用三角定位原理，確定移動機器人位姿完成其自定位。

本發明中，所述近紅外全景照明取景裝置包括近紅外全景照明和近紅外全景取景兩部分，其中：

近紅外全景照明部分由照明全景反射器、LED近紅外發光源、支撐支架等三部分組成，其中照明全景反射器為錐面的反射鏡面，LED近紅外發光源由供電電源、可發射近紅外光的LED陣列及LED控制電路組成。LED陣列發射出的光源經全景反射器反射之后發散在周圍360度的全范圍之內，其中必有光線照射到具有黑白顏色特征編碼的參照物上。

近紅外全景取景部分利用支架安裝于近紅外全景照明部分的正下方，由取景全景反射器、近紅外攝像機通過支撐支架固定連接而成。取景全景反射器為雙曲面的反射鏡面，在近紅外攝像機的鏡頭上安裝濾光片。近紅外全景照明部分發射的光線經具有黑白顏色特征編碼的參照物反射后在近紅外攝像機中成像。

本發明中，所述具有特征編碼格式的參照物為圓柱形，由反射光材料與不反射光材料間隔環繞而成，兩種材料的間隔排列方式構成黑白特征的編碼格式。

本發明的照明及取景均采用全景視覺技術，就是利用鏡面反射原理，擴大視覺系統的視野。在全景視覺系統中，攝像機不是直接觀看外界環境，而是正對一面凸面鏡(全景取景器)，遠處物體所發出的光線經過鏡面反射后集中到攝像機的鏡頭，從而在攝像機的傳感器上形成圖像信息。這樣，只用一個攝像機就可以觀察到全景視覺系統周圍360度內的整個環境，可以大大減少系統設計的復雜性和難度，并降低了系統的成本。

由于本發明的照明系統采用近紅外光，在視覺系統中攝像機也同樣為對紅外光線敏感的攝像機，同時添加了濾波片，濾掉其它波段的光線，這也就消除了可見光對系統的干擾。

本發明的移動機器人定位系統可在全天候、室內外的情況下運行。

附圖說明

圖1為本發明的移動機器人定位系統組成及運行示意圖。

圖1中，1為近紅外全景照明取景裝置，2為機器人，3為具有不同編碼格式的參照物，4為機器人行駛道路，5為近紅外全景照明部分發射的近紅外光線，6為經具有不同編碼格式的參照物反射后的近紅外光線。

圖2為本發明的紅外全景照明取景裝置結構示意圖。

圖2中，7為照明全景反射器，8為上支撐支架，9為近紅外LED光源，10為連接支架，11為取景全景反射器，12為下支撐支架，13為鏡頭，14為濾光片，15為近紅外攝像機。

圖3為5個具有不同編碼格式的參照物平面示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步描述。