[發明專利]基于多個二維碼讀碼器的移動機器人定位系統及方法

有效

• 申請號: 201210472984.4
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102944236A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 劉征;景國輝;金緯
• 申請（專利權）人: 無錫普智聯科高新技術有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

1.一種基于多個二維碼讀碼器的移動機器人定位系統，其特征在于：包括安裝在移動機器人小車上的二維碼定位控制器、至少兩個二維碼讀碼器和分布于地面上的二維碼標簽，所述的二維碼定位控制器由微處理器和通信接口連接構成，所述的通信接口與至少兩個二維碼讀碼器相連接，微處理器通過通信接口控制二維碼讀碼器進行二維碼圖像采集、接收二維碼圖像并實現移動機器人的精確定位功能。

2.根據權利要求1所述的基于多個二維碼讀碼器的移動機器人定位系統，其特征在于：所述的通信接口為網絡接口、USB接口或者1394接口，所述的二維碼讀碼器為具有網絡接口、USB接口或者1394接口的攝像頭。

3.根據權利要求1或2所述的基于多個二維碼讀碼器的移動機器人定位系統，其特征在于：所述二維碼讀碼器為兩個的時候，其安裝在移動機器人小車上的位置為：兩個二維碼讀碼器安裝在移動機器人小車長度方向的中心線上，一個位于移動機器人小車的中心點，另外一個位于移動機器人小車的尾部，兩個二維碼讀碼器之間的距離近似于移動機器人車體長度的二分之一。

4.一種在權利要求1至3任一項所述定位系統上實現的定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

⑴建立如下三個坐標系：圖像坐標系（u、v）、小車坐標系（x小車、y小車）、世界坐標系（x世界、y世界）；

⑵計算在小車坐標系下移動機器人小車相對于兩個二維碼中心點連線的偏離角度；

⑶計算兩個二維碼中心點連線相對于世界坐標系的偏離角度；

⑷計算移動機器人小車相對于世界坐標系的偏離角度，從而獲得移動機器人的精確位置。

5.根據權利要求4所述的基于多個二維碼讀碼器的移動機器人定位方法，其特征在于：所述步驟⑵包括以下處理過程：

①標定圖像坐標系和小車坐標系的關系：

P1小車(x,y)=R×P1圖像(u1,v1)；

P1小車(x,y)=R×P2圖像(u2,v2)；

上式中：

P1圖像(u1,v1)為空間某一點P1在圖像坐標系中的坐標；

P2圖像(u2,v2)為空間某一點P2在圖像坐標系中的坐標；

P1小車(x,y)為空間某一點P1在小車坐標系下的坐標；

P2小車(x,y)為空間某一點P2在小車坐標系下的坐標；

R為旋轉矩陣值；

②將圖像坐標系下的四個頂點轉換為小車坐標系；

第一個二維碼在圖像坐標系下四個頂點坐標轉換為小車坐標系下的坐標為：

P1二維碼(x1,y1)=R×P1二維碼(u1,v1)

P1二維碼(x2,y2)=R×P1二維碼(u2,v2)

P1二維碼(x3,y3)=R×P1二維碼(u3,v3)

P1二維碼(x4,y4)=R×P1二維碼(u4,v4)

第二個二維碼在圖像坐標系下四個頂點坐標轉換為小車坐標系下的坐標為：

P2二維碼(x1,y1)=R×P2二維碼(u1,v1)

P2二維碼(x2,y2)=R×P2二維碼(u2,v2)

P2二維碼(x3,y3)=R×P2二維碼(u3,v3)

P2二維碼(x4,y4)=R×P2二維碼(u4,v4)

③計算小車坐標系下的兩個二維碼的中心點坐標：

第一個二維碼的中心點在小車坐標系中的坐標為：

X1二維碼=（Point11.x+Point12.x+Point13.x+Point14.x）/4；

Y1二維碼=（Point11.y+Point12.y+Point13.y+Point14.y）/4；

上式中，Point11.x、Point12.x、Point13.x、Point14.x為第一個二維碼在圖像坐標系下的四個頂點坐標轉換為小車坐標系下的四個頂點的X軸的坐標；

第二個二維碼的中心點在小車坐標系中的坐標為：

X2二維碼=（Point21.x+Point22.x+Point23.x+Point24.x）/4；

Y2二維碼=（Point21.y+Point22.y+Point23.y+Point24.y）/4；

上式中，Point21.x、Point22.x、Point23.x、Point24.x為第二個二維碼在圖像坐標系下的四個頂點坐標轉換為小車坐標系下的四個頂點的X軸的坐標；

④計算小車坐標系下兩個中心點位置偏差△X小車、△Y小車：

△X小車=X2二維碼-X1二維碼；

△Y小車=Y2二維碼-Y1二維碼；

⑤計算小車坐標系下的角度偏差tan?θ小車_碼：

tanθ小車_碼=△X小車∕△Y小車。