[發明專利]一種用于AGV導航的規則圖形碼碼陣系統及其讀碼方法

有效

• 申請號: 201610201583.3
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105912971B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 劉征
• 申請（專利權）人: 深圳普智聯科機器人技術有限公司
• 主分類號: G06K7/14
• 分類號: G06K7/14
• 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

技術領域

本發明涉及圖形規則碼技術領域，具體涉及一種用于AGV導航的規則圖形碼碼陣及其讀碼方法。

背景技術

使用二維碼進行移動機器人視覺導航是目前機器人視覺導航中精度最高的一種方法，具體表現為：二維碼圖像能夠速被識讀，獲取二維碼位置以及姿態信息后，進而基于預先設定的二維碼在世界坐標系的坐標，反過來求取移動機器人位置與姿態。所以，基于離散式分布二維碼的移動機器人自主導航被得到廣泛關注和認可：讀碼器通過對離散式分布的二維碼信息的讀取，不斷地糾正機器人當前的位置和姿態，從而克服機器人慣性導航帶來的累計誤差。

現有技術中，地面上離散式分布的二維碼都是單個敷設的，這種基于單個二維碼的視覺導航要求二維碼的敷設精度非常高，而人工敷設二維碼難以做到十分精確，其左右位置的貼碼誤差一般會有1到2毫米，角度誤差一般為10度以內(由安裝在移動機器人中心點的讀碼器測量)。雖然只有10度的誤差，但移動機器人按照貼碼的10度誤差校正后自身姿態后，當機器人走到下一個二維碼時(機器人中心點和下一個二維碼中心點重合)，理論上將產生tan(10度)*1m＝17.6cm左右的位置偏差，這種偏差將會造成二維碼超出了攝像頭的拍攝范圍，使得機器人因為拍攝不到二維碼而無法繼續工作。另外，即使車體沒有跑偏，甚至車體靜止不動，只依據單個二維碼進行位姿識別時，由于像素檢測誤差的原因，也會出現姿態不穩定，姿態曲線抖動劇烈的現象。

為了解決人工貼碼不準確的問題，中國專利文獻“基于多個二維碼讀碼器的移動機器人定位系統及方法”(申請號為201210472984.4)提出了用兩個讀碼器分別讀取相鄰的兩個二維碼，用兩個二維碼中心點連線與移動機器人中心線的夾角測量角度誤差，從而避免了用一個讀碼器在中心點測量角度造成的誤差問題。但是，該方法所付出的代價是增加移動機器人定位導航系統的硬件成本和軟件成本、增加系統設計和處理的復雜程度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于AGV導航的規則圖形碼碼陣及其讀碼方法，在不增加硬件成本的情況下解決了由于單碼貼碼誤差造成讀碼器因為拍攝不到二維碼而使得機器人中途停止運行和單碼測量車體姿態致使車體姿態曲線抖動幅度很大的問題。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種用于AGV導航的規則圖形碼碼陣，包括多個能夠確定相互之間位置關系的規則圖形碼標簽，所有規則圖形碼標簽構成一個多邊形碼陣，多邊形碼陣每條邊上的規則圖形碼標簽的數量為一個以上，相鄰兩個規則圖形碼標簽之間空白區域的間隔大于各自規則圖形碼標簽內部獨立空白區域的最大寬度。

而且，所述能夠確定相互之間位置關系的規則圖形碼標簽為：每個規則圖形碼標簽內置有碼順序號，每個碼順序號對應一個與該碼陣中心點的相對位置關系。

而且，所述多邊形碼陣的形狀滿足碼陣中心點對稱。

而且，所述的規則圖形碼標簽為通過計算能夠得到其中心點和方向的圖形碼標簽。

而且，所述多邊形碼陣還包括位于碼陣側邊線內側的敷設邊線以及位于碼陣側邊線內側的碼陣順序號。

而且，所述規則圖形碼標簽為二維碼。

一種用于AGV導航的規則圖形碼碼陣的讀碼方法，包括以下步驟：

步驟1、按如下方法初始化規則圖形碼碼陣的數據：

①為各個規則圖形碼碼陣設置碼陣順序號并儲存到數據單元；

②為各個規則圖形碼碼陣中的圖形規則碼標簽設置碼順序號并儲存到數據單元；

③計算各個圖形規則碼標簽中心點到該碼陣中心點的距離，并將計算結果值儲存到數據單元；

步驟2、讀碼器拍攝當前規則圖形碼碼陣的圖像；

步驟3、讀碼器定位控制器選擇靠近圖像中心點的規則圖形碼標簽作為當前規則圖形碼標簽；

步驟4、讀碼器定位控制器解析當前規則圖形碼標簽的碼順序號；

步驟5、讀碼器定位控制器根據當前規則圖形碼標簽的碼順序號獲取當前規則圖形碼標簽與碼陣中心點的相對距離；

步驟6、讀碼器定位控制器根據當前規則圖形碼標簽與碼陣中心點的相對距離計算車體相對于世界坐標系的偏離位置；

步驟7、讀碼器定位控制器獲取圖像中所有可識別的規則圖形碼標簽和碼陣中心點的相對距離的特征點，利用優化算法進行融合，進而計算車體相對于世界坐標系的偏離角度。

而且，所述步驟7的具體處理過程為：

①獲取當前規則圖形碼標簽的位置探測圖形；

②依據圖像中其余可能存在規則圖形碼標簽的相對位置關系進行圖形的位置推斷和預測；