[發明專利]一種光學成像式輪式移動機器人方位的檢測方法及其裝置

有效

• 申請號: 201210521755.7
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102980555A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 高宏;王慶
• 申請（專利權）人: 紫光股份有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種光學成像式輪式移動機器人方位的檢測方法，其特征在于該檢測方法包括以下步驟：

（1）在輪式移動機器人車體的底部安裝一個攝像機，用于按設定的采樣周期拍攝地面圖像，并將拍攝的圖像傳輸給圖像處理器；

（2）設定一個地面坐標系xoy，設定一個移動機器人的坐標系XOY，初始位置時兩個坐標系重合；

（3）圖像處理器連續接收攝像機輸出的地面圖像，在第一幀地面圖像中設定兩個特征點M和N，則兩個特征點M和N在坐標系XOY中的坐標分別為（X_m0，Y_m0）和（X_n0，Y_n0），兩個特征點M和N在第二幀圖像中的坐標系XOY中的坐標分別為（X_m1，Y_m1）和（X_n1，Y_n1），通過計算，得到機器人相對地面坐標系的旋轉角度△θ₁：

△θ₁=arc?tan[（|tanα-tanβ|）/（1+tanα×tanβ）]，

其中，α為點（X_m0，Y_m0）和點（X_n0，Y_n0）之間的連線與坐標系XOY的X軸的夾角，β為點（X_m1，Y_m1）和點（X_n1，Y_n1）之間的連線與坐標系XOY的Y軸的夾角，tanα=（Y_n0-Y_m0）/（X_n0-X_m0），tanβ=（Y_n1-Y_m1）/（X_n1-X_m1）；

（4）根據上述旋轉角度△θ₁，得到機器人在地面坐標系中沿x軸方向的移動增量△g₁和沿y軸方向的移動增量△h₁：

△g₁=-△X₁×cosθ+△Y₁×sinθ₁+（X_m0×sinθ₁+Y_m0×cosθ₁）×△θ₁

△h₁=-△X₁×sinθ₁—△Y₁×cosθ₁+（X_m0×cosθ₁—Y_m0×sinθ₁）×△θ₁，

其中△X₁=X_m1-X_m0，△Y₁=Y_m1-Y_m0；

（5）重復步驟（3）和（4），連續接收攝像機輸出的地面圖像，得到機器人沿地面坐標系的x軸方向的移動量g、沿y軸方向的移動量h以及相對地面坐標系xoy旋轉θ角：

g=△g₁+△g₂+…+△g_i

h=△h₁+△h₂+…+△h_i

θ=△θ₁+△θ₂+…+△θ_i。

2.一種光學成像式輪式移動機器人方位的檢測裝置，其特征在于該裝置包括：

光源，用于地面照明，所述的光源固定在輪式移動機器人的車體上；

攝像機，用于拍攝地面圖像，并將圖像信號傳送給圖像處理器，所述的攝像機固定在輪式移動機器人的車體上；

圖像處理器，用于接收攝像機輸出的圖像信號，并進行預處理，測量相鄰兩幀圖像的相對位置和方向的變化值，然后換算為移動機器人相對地面的位置和方向的變化值，最后將所有位置和方向變化值分別累加，獲得移動機器人相對起始點的位置和方向，所述的圖像處理器與攝像機相連接。