[發明專利]多移動機器人系統協作實驗平臺及其視覺分割和定位方法

有效

• 申請號: 201410152510.0
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN103970134B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 袁明新;趙榮;江亞峰;夏善躍;華曉彬;申燚
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于多移動機器人系統領域，涉及到多移動機器人系統協作實驗平臺的構建，尤其涉及到實驗平臺中基于視覺的環境分割和機器人定位方法的實現。

背景技術

近年來，隨著機器人應用領域的不斷拓展，機器人所面對的環境越來越復雜，任務種類越來越多樣化，任務復雜程度也越來越高，單機器人對此已經不堪重負，而多機器人系統的內在并行性、功能疊加性，使得其具有更高的任務執行能力和執行效率，系統的魯棒性也更好。因此，多機器人系統目前已經成為機器人領域的研究熱點和趨勢。多機器人系統研究所涉及的關鍵技術包括：編隊控制、目標探索、目標圍捕、任務分配和路徑規劃等，為了提高所研究關鍵技術在實際應用中的效率和可靠性，降低運行成本，往往需要事先對相關技術進行理論驗證，而目前更多的是通過仿真來實現，但仿真環境過于理想化，與實際相差較多，因此發明一種多機器人系統協作實驗平臺有助于推動多機器人系統協作技術的發展和應用。

專利號為“ZL201220043533.4”的專利文獻公開了“一種全景攝像頭的移動機器人傳感器實驗平臺”技術。該實驗平臺主要是針對單移動機器人的傳感器測試，且采用車載視覺，而非本申請發明中的全局視覺，機器人所獲得的視覺信息也只能是局部環境信息。該平臺并不能滿足多移動機器人的系統協作實驗。

專利號為“ZL201220084942.9”的專利文獻公開了“基于ZigBee無線控制移動機器人平臺”技術。該平臺雖然適用于環境探測、群體監控、群體機器人實驗，但移動機器人運動控制的實現，主要是通過手動遙控來實現，而這不能滿足多移動機器人系統協作中的自主性要求，因此該裝置也不能作為多機器人系統協作的實驗平臺。

專利號為“ZL00816243.3”公布了一種自主多平臺機器人系統。該系統至少需要一個采用車載視覺的導航機器人，該機器人負責自身及其它功能機器人的定位、計劃和控制，由此可以看出，整個機器人系統完全依賴于該導航機器人。一方面，當導航機器人出現故障時，整個機器人系統會陷入癱瘓；另一方面，各功能機器人由于受導航機器人的控制，則他們也無法真正意義上實現自身的自主性，因此，這種平臺同樣不適合多機器人系統的協作實驗。

專利號為“ZL201010572035.4”公布了一種自主移動機器人平臺。內容涉及到了機器人身上攜帶環境感知系統、驅動系統、平臺控制系統等，但該平臺對象仍然是單機器人，若要基于其進行多機器人系統協作的實驗平臺搭建，還需要解決多機器人之間的信息共享、機器人之間的各自定位等。

專利號為“200720011967.5”公布了一種色標標示足球機器人。為了區別對抗組機器人，該專利設計了一種含色標分隔凸線的方形色標板，這比較適合于區別不同組的機器人，但是無法基于視覺實現機器人的精確定位。

綜上所述，相比起單移動機器人而言，多移動機器人的任務執行能力更強、任務執行效率更高，而這又取決于多機器人系統的協作技術。為了提高多機器人協作技術的實際應用效率和應用效果，降低系統運行成本，事先開展相關協作技術的實驗驗證是必不可少的，這就需要一種適合多移動機器人系統協作的實驗平臺。從已有的專利來看，目前現有機器人平臺主要以單移動機器人為主，若依靠多個該類機器人組成多機器人系統協作實驗平臺，還需要解決多機器人之間的通信、環境地圖的構建、機器人的定位等相關技術，因此現有移動機器人的實驗平臺都不能滿足多移動機器人的系統協作實驗。

發明內容

本發明的目的在于為解決多移動機器人系統協作的實驗需要而構建一種集控式平臺，進而提供實驗平臺中基于視覺的環境分割和機器人定位方法。

本發明的多移動機器人系統協作實驗平臺，由全局視覺監測系統和多個機構相同的移動機器人組成；其中全局視覺監測系統由門形支撐、CCD攝像機、圖像采集卡和監控主機組成；CCD攝像機安裝于門形支撐上并與移動機器人對應設置，CCD攝像機通過視頻線與安裝在監控主機PCI插槽內的圖像采集卡相連。

所述全局視覺監測系統的門形支撐包括底座、豎直下支撐管、兩通緊固件、豎直上支撐管、L型連接件、橫支撐管和攝像機支架；底座由底板通過螺釘與T型支撐管相連構成，豎直下支撐管的一端插在T型支撐管里；兩通緊固件由上螺帽、兩端中空螺紋管和下螺帽組成，豎直上支撐管的一端依次通過上螺帽、兩端中空螺紋管和下螺帽插在豎直下支撐管的另一端里面；橫支撐管通過L型連接件與豎直上支撐管固定；攝像機支架設置于橫支撐管上。