[發(fā)明專利]一種室內機器人定位導航方法

有效

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• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105737820B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 高云峰;楊晨;曹雛清;張賢
• 申請（專利權）人: 蕪湖哈特機器人產業(yè)技術研究院有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種室內機器人定位導航方法，屬于機器人定位導航技術領域，其定位導航方法為：在檢測不到路標的位置依靠航跡推算的相對定位方法快速定位；在檢測到路標的位置計算得到絕對坐標，從而得到精確的位姿坐標；當機器人從檢測不到路標的位置移動到能夠檢測到路標的位置，對之前在相對定位區(qū)由定位誤差累積造成的位移偏差進行修正。本發(fā)明尤其適于天花板不便于大量布置路標的室內環(huán)境，具有平均處理時間短、傳感器數(shù)量少、能修正路徑偏差等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于機器人定位導航技術領域，涉及一種室內機器人定位導航方法。

背景技術

機器人的導航與定位技術是智能機器人領域的一個重要研究方向。機器人導航是指在有障礙物的環(huán)境中，以時間或距離最短為依據，從開始位置到終止點走出一條安全路徑。機器人的導航方式已有很多種，根據諸多影響因素的不同，分為視覺導航、光反射導航、地圖導航、慣性導航、路標導航等幾種方式。

作為機器人導航的基礎，定位問題一直是機器人研究領域的熱點之一。機器人的定位就是推算機器人所在環(huán)境中的位置的過程，可以分為相對定位法和絕對定位法。相對定位根據傳感器的不同主要有基于慣性傳感器的航跡推算定位方法以及基于碼盤的航跡推算定位方法。相對定位法自身定位無需外部參考，但易造成誤差累積，不適宜長時間的精確定位。絕對定位法主要包括主動燈塔、目標導航、地圖匹配等方法，利用一種或多種外部傳感器檢測得到的周圍環(huán)境特征對機器人在參考坐標系中的絕對位姿進行估算。路標導航定位方法由于可靠性好被廣泛應用于室內機器人定位領域。

目前基于路標定位的室內機器人定位方法一般需要在天花板大密度地貼設路標，路標在室內坐標系中的坐標是已知的，將基于路標的絕對定位和航跡推算的相對定位得到的信息進行數(shù)據融合。這種方式致力于得到實時精確的定位坐標，存在處理時間長、傳感器數(shù)量多、當天花板存在不便布置路標的區(qū)域時誤差大等缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明基于路標定位導航方法存在的上述缺點，提出了一種室內機器人定位導航方法。

本發(fā)明還提供了一種尋找目標點的方法。

本發(fā)明采用基于被動式紅外路標的單目視覺定位系統(tǒng)對室內機器人進行定位，該定位系統(tǒng)主要分為四個模塊：機器人，安裝在機器人上的攝像機，貼附在天花板上的路標標簽、控制模塊。機器人上安裝有電子羅盤和編碼盤，電子羅盤和編碼盤可以檢測到變化的角度和位移，根據機器人的起點坐標，控制模塊就可以計算出機器人的相對坐標。

所述攝像機采用CMOS或CCD感光芯片，鏡頭和感光芯片間裝有濾光片。攝像機外圍布置紅外LED。

所述路標在室內世界坐標系中的坐標是事先確定的。在紅外標簽能在攝像機視野范圍內有效成像的區(qū)域，依靠路標標簽進行絕對定位。路標標簽采用回歸反射材料，呈3×3或4×4點陣布置。路標標簽上的點分成兩部分，一部分用于路標ID值的計算，另一部分用于路標定位計算。將路標標簽粘貼在室內天花板上，路標標簽的ID值已事先通過標定，并存儲在控制模塊內。本發(fā)明中的機器人移動起始點坐標和預定路徑已知。若機器人在移動途中停下，則將該位置坐標存儲下來，作為再次出發(fā)時的起點坐標。其具體定位導航過程如下：

(1)紅外LED發(fā)射紅外線，經路標標簽反射的紅外線在攝像機的CMOS或CCD感光芯片上成像；在檢測時間T內，若攝像機沒有得到有效的紅外點陣成像，執(zhí)行步驟(2)；若接收到，則執(zhí)行步驟(3)；

(2)舍棄CMOS或CCD感光芯片得到的信息，控制模塊依據電子羅盤和編碼盤的數(shù)據計算得到機器人的相對坐標，并將其作為一次定位結果；

(3)控制模塊根據攝像機得到的路標紅外圖像，計算路標的ID值和定位信息，得到絕對定位坐標，執(zhí)行步驟(4)；

(4)控制模塊判斷上輪定位坐標結果是否為相對坐標，若是，執(zhí)行步驟(5)；若不是，以(3)中得到的坐標為該次定位結果，完成一次定位；