[發(fā)明專利]室內(nèi)機器人定位方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711405269.8
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108181610B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 周文舉;費敏銳;王洪剛;劉莉;杜大軍;周天放
• 申請（專利權(quán)）人: 魯東大學
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;G01C21/20
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 王笑

本發(fā)明公開了一種室內(nèi)機器人定位方法和系統(tǒng)，激光矩陣發(fā)射器接收室內(nèi)機器人按照設定頻率和設定順序發(fā)送的包含激光發(fā)射器編號的激光發(fā)射指令信號，控制編號對應的激光發(fā)射器向天花板發(fā)射激光束，獲取包含激光束在天花板形成光斑圖像的機器人視圖，并基于機器人視圖實現(xiàn)對室內(nèi)機器人定位。激光矩陣發(fā)射器每發(fā)射一次激光束，使用安裝在室內(nèi)機器人上的拍攝設備對其正上方天花板拍照，獲取包括一次發(fā)射的激光束形成的所有光斑的機器人視圖，根據(jù)該機器人視圖在天花板中的位置推算出室內(nèi)機器人的位置和方向，實現(xiàn)對其定位，該定位過程圖像處理量小、實時性強且不受周圍環(huán)境干擾，可實現(xiàn)低成本、高精度、高可靠性的室內(nèi)機器人定位。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于室內(nèi)機器人技術(shù)領域，涉及一種室內(nèi)機器人定位方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的室內(nèi)機器人定位技術(shù)中，主要使用電磁感應導航定位、視覺導航定位和超聲波導航定位等定位技術(shù)，其中，電磁感應導航定位通過在規(guī)劃的機器人行走路線上布置感應線圈，并在機器人身上安裝感應裝置來進行電磁感應，這使得機器人只能按照設定路線行走，限制了機器人移動的范圍和移動的靈活性；視覺導航定位存在圖像處理量巨大、實時性較差、受光線條件外界環(huán)境干擾限制較大、定位精度差等缺點；超聲波導航定位由于超聲波傳感器自身存在如鏡面反射、有限的波束角等缺陷，存在無法充分獲取周邊環(huán)境信息，導致定位不準確的缺點。

除了上述現(xiàn)有室內(nèi)機器人定位方法存在的缺點，現(xiàn)有室內(nèi)機器人還存在定位實時性差、可靠性差、成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N室內(nèi)機器人定位方法和系統(tǒng)，可實現(xiàn)低成本、高精度、高實時性、高可靠性的室內(nèi)機器人定位。

為解決上述技術(shù)問題，本申請采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

提出一種室內(nèi)機器人定位方法，包括：接收室內(nèi)機器人按照設定頻率和設定順序發(fā)送的激光發(fā)射指令信號；其中，所述激光發(fā)射信號包含激光發(fā)射器的編號；基于所述激光發(fā)射信號控制所述編號對應的激光發(fā)射器向天花板發(fā)射激光束；獲取包含所述激光束在所述天花板形成光斑圖像的機器人視圖；基于所述機器人視圖實現(xiàn)對所述室內(nèi)機器人定位。

進一步的，所述激光發(fā)射器的編號為激光三角形陣列編號；所述激光三角形陣列由四個激光發(fā)射器組成；所述四個激光發(fā)射器為激光發(fā)射器矩陣中的，滿足其中三個激光發(fā)射器投射到所述天花板的三個光斑在同一條直線上且相鄰，剩下一個激光發(fā)射器投射到所述天花板的光斑與其他三個激光發(fā)射器投射到所述天花板的光斑形成的三角形的鈍角夾角為135°；所述激光發(fā)射器矩陣由N*M個激光發(fā)射器組成的N行M列矩陣，每個激光發(fā)射器之間的間距等距。

進一步的，所述基于所述光斑圖像對所述室內(nèi)機器人定位，具體為：確定所述機器人視圖中的光斑在所處視圖坐標系中的視圖光斑坐標；確定所述編號對應激光發(fā)射器投射的光斑在激光矩陣投射坐標系中的投射光斑坐標；根據(jù)所述視圖光斑坐標和所述投射光斑坐標確定所述室內(nèi)機器人在室內(nèi)的位置和方向。

進一步的，確定所述室內(nèi)機器人在室內(nèi)的位置，具體為：移動所述視圖坐標系，使得所述視圖坐標系中的指定光斑和所述激光矩陣投射坐標系中與所述指定光斑對應的投射光斑重合；旋轉(zhuǎn)所述視圖坐標系，使得所述視圖坐標系中除所述指定光斑的其他光斑和所述激光矩陣投射坐標系中對應的投射光斑重合；

根據(jù)確定所述機器人視圖的中心點在所述激光矩陣投射坐標系的投射坐標；基于所述中心點的投射坐標和所述激光矩陣投射坐標系與地面坐標系的對應關系，確定所述室內(nèi)機器人在室內(nèi)的位置；其中， 和為所述機器人視圖的中心點在所述視圖坐標系的坐標；和為所述指定光斑在所述視圖坐標系中的坐標；和為所述指定光斑在所述投射光斑坐標系中的坐標；θ為所述機器人偏離所述投射坐標系坐標軸的夾角。