[發(fā)明專利]一種基于色彩識(shí)別的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010099323.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-18
• 公開（公告）號(hào): CN111309008B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈世斌;蒲文浩;謝非;張亮;張思寧;楊繼全;吳奕之;盧毅;曹湘玉;沈舒雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué);南京智能高端裝備產(chǎn)業(yè)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 于瀚文;胡建華

1.一種基于色彩識(shí)別的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑上布置輔助識(shí)別點(diǎn)標(biāo)，移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)攝像頭采集周圍環(huán)境中輔助識(shí)別點(diǎn)標(biāo)的彩色圖像，對(duì)所得到的彩色圖像進(jìn)行處理，對(duì)彩色圖像信息的有效性進(jìn)行判斷，最終獲得有效的彩色圖像信息；

步驟2：根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件，對(duì)彩色圖像信息進(jìn)一步識(shí)別，判斷環(huán)境中是否存在輔助識(shí)別點(diǎn)標(biāo)之外阻礙運(yùn)輸?shù)恼系K物，如果存在，則直接執(zhí)行步驟5，否則順序執(zhí)行步驟3；

步驟3：讀取輔助識(shí)別點(diǎn)標(biāo)和環(huán)境中阻礙運(yùn)輸?shù)恼系K物的位置信息；

步驟4：根據(jù)輔助識(shí)別點(diǎn)標(biāo)的位置信息，確定移動(dòng)機(jī)器人在進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制方案；

步驟5：根據(jù)障礙物的位置信息，移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行減速并繞開障礙物；

步驟6：如果出現(xiàn)輔助識(shí)別點(diǎn)標(biāo)的位置信息傳輸中斷的情形，將自動(dòng)切換到特定的運(yùn)動(dòng)控制方案，保證移動(dòng)機(jī)器人的正常工作；

所述步驟1包括：

步驟1.1：設(shè)定N組顏色閾值參數(shù)，每一組顏色閾值參數(shù)設(shè)定了6個(gè)數(shù)值，即LAB三個(gè)顏色通道的上下限，即確定出一個(gè)顏色范圍，用于識(shí)別圖像中的特定顏色；

步驟1.2：設(shè)定像素閾值，彩色圖像中像素點(diǎn)需要滿足如下條件：pixels_thresholdA；

其中，pixels_threshold為彩色圖像信息中任意一像素點(diǎn)的像素值，A為設(shè)定的像素閾值；

步驟1.3：設(shè)定面積閾值，彩色圖像信息中的彩色圖像面積的大小需要滿足如下條件：

area_thresholdS

其中，area_threshold為彩色圖像信息中彩色圖像的面積值，S為預(yù)先設(shè)定的面積閾值；

步驟1.4：將滿足顏色閾值、像素閾值和面積閾值的彩色圖像信息，確定為有效的彩色圖像信息，將有效彩色圖像記作：blob_color，彩色圖像中心坐標(biāo)記作：(pointrow,pointcol)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2包括：

為避免在行進(jìn)途中碰撞到障礙，根據(jù)以下公式判斷是否存在障礙物：

其中，pointrow1表示有效彩色圖像blob_color的橫坐標(biāo)，pointcol1表示有效彩色圖像blob_color的縱坐標(biāo)；pointrow2表示障礙物blob_obstacle的橫坐標(biāo)，pointcol2表示障礙物blob_obstacle的縱坐標(biāo)；W表示預(yù)先設(shè)定的距離閾值；

當(dāng)上述公式成立時(shí)，則判斷所述障礙物為環(huán)境中阻礙運(yùn)輸?shù)恼系K物，根據(jù)障礙物的橫坐標(biāo)在有效彩色圖像左側(cè)或右側(cè)，設(shè)定一個(gè)避障的標(biāo)志位，記作bflag。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟4包括：

步驟4.1：讀取攝像頭發(fā)送的信息，包括有效彩色圖像blob_color的點(diǎn)標(biāo)坐標(biāo)(pointrow,pointcol)和避障標(biāo)志位bflag；

步驟4.2：計(jì)算運(yùn)輸過(guò)程中的偏移量和運(yùn)動(dòng)偏差；

步驟4.3：計(jì)算運(yùn)輸過(guò)程中的直線速度大小；

步驟4.4：計(jì)算運(yùn)輸過(guò)程中的轉(zhuǎn)向速度大小；

步驟4.5：解算運(yùn)輸過(guò)程中移動(dòng)機(jī)器人各電機(jī)的速度或轉(zhuǎn)向分量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟4.2包括：

步驟4.2.1：根據(jù)以下公式，計(jì)算運(yùn)輸過(guò)程中的偏移量：

其中，Add(pointrow)為表示pointrow和運(yùn)動(dòng)偏移量之間關(guān)系的函數(shù)；Add為運(yùn)動(dòng)偏移量；P為提前設(shè)定的偏移量定值；k,b為表示運(yùn)動(dòng)偏移量之間關(guān)系的函數(shù)的系數(shù)；row_min、row_max為事先設(shè)定的區(qū)間數(shù)值，即設(shè)定一個(gè)行數(shù)范圍(row_min,row_max)，pointrow在這一區(qū)間內(nèi)時(shí)，Add與pointrow成線性關(guān)系；pointrow在這一區(qū)間外時(shí)，Add為固定值；

步驟4.2.2：根據(jù)以下公式，計(jì)算運(yùn)輸過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)偏差Error：

Error＝Add+pointcol-S_a/2

其中，S_a為有效彩色圖像寬度。