[發(fā)明專利]一種基于識(shí)別陣列邊界的移動(dòng)機(jī)器人定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011318912.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112476433B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳金龍;陳應(yīng)洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳怪蟲(chóng)機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于識(shí)別陣列邊界的移動(dòng)機(jī)器人定位方法，所述陣列包括玻璃陣列和光伏陣列，所述移動(dòng)機(jī)器人包括機(jī)身，所述機(jī)身包括底盤以及支撐框架，其特征在于，通過(guò)預(yù)先構(gòu)建環(huán)境地圖，并根據(jù)環(huán)境地圖進(jìn)行匹配得到視覺(jué)定位，然后通過(guò)輪式里程融合視覺(jué)定位得到移動(dòng)機(jī)器人的全局定位，包括以下步驟：

S1：通過(guò)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的慣性測(cè)量單元，獲取移動(dòng)機(jī)器人所處環(huán)境的IMU數(shù)據(jù)，得到移動(dòng)機(jī)器人的姿態(tài)信息；

S2：通過(guò)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的輪式編碼器，獲取移動(dòng)機(jī)器人的輪速，然后結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人的姿態(tài)信息進(jìn)行航跡推演，得到移動(dòng)機(jī)器人的輪式里程；

S3：通過(guò)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的多個(gè)攝像頭，獲取移動(dòng)機(jī)器人所處環(huán)境的多角度圖像數(shù)據(jù)，然后通過(guò)深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行語(yǔ)義分割或端到端學(xué)習(xí)的方法，提取移動(dòng)機(jī)器人所處單塊陣列的邊界數(shù)據(jù)，然后通過(guò)標(biāo)定得到的多個(gè)攝像頭的參數(shù)獲取像素平面到機(jī)器人坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，將圖像中的邊界數(shù)據(jù)投影到機(jī)器人坐標(biāo)系；

S4：通過(guò)步驟S2中得到的移動(dòng)機(jī)器人的輪式里程，獲取移動(dòng)機(jī)器人在當(dāng)前里程一定范圍內(nèi)所處環(huán)境地圖中的陣列邊界數(shù)據(jù)；

S5：將當(dāng)前觀測(cè)到的機(jī)器人坐標(biāo)系下的邊界數(shù)據(jù)通過(guò)輪式里程投影到世界坐標(biāo)系，而后將獲取到的移動(dòng)機(jī)器人所處單塊陣列的邊界數(shù)據(jù)與獲取到的環(huán)境地圖中存放的陣列邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，計(jì)算二者之間的重投影誤差，再通過(guò)非線性優(yōu)化得到使重投影誤差最小的移動(dòng)機(jī)器人的視覺(jué)定位；

S6：通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波器將步驟S2得到的輪式里程和步驟S5得到的視覺(jué)定位進(jìn)行融合即可得到移動(dòng)機(jī)器人最終的定位；

其中，預(yù)先構(gòu)建環(huán)境地圖，具體包括以下步驟：

S01：傳感器標(biāo)定，對(duì)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的慣性測(cè)量單元和多個(gè)攝像頭的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；

S02：通過(guò)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的慣性測(cè)量單元，獲取移動(dòng)機(jī)器人所處環(huán)境的IMU數(shù)據(jù)，得到移動(dòng)機(jī)器人的姿態(tài)信息；

S03：通過(guò)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的輪式編碼器，獲取移動(dòng)機(jī)器人的輪速，然后結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人的姿態(tài)信息進(jìn)行航跡推演，得到移動(dòng)機(jī)器人的輪式里程；

S04：通過(guò)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的多個(gè)攝像頭，獲取移動(dòng)機(jī)器人的所處環(huán)境的多角度圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行語(yǔ)義分割或端到端學(xué)習(xí)的方法，提取移動(dòng)機(jī)器人所處單塊陣列的邊界數(shù)據(jù)，然后通過(guò)標(biāo)定得到的多個(gè)攝像頭的參數(shù)獲取像素平面到機(jī)器人坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，并將圖像中的邊界數(shù)據(jù)投影到機(jī)器人坐標(biāo)系；

S05：將機(jī)器人坐標(biāo)系下的邊界數(shù)據(jù)通過(guò)輪式里程投影到世界坐標(biāo)系，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以此構(gòu)建基于邊界數(shù)據(jù)的環(huán)境地圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于識(shí)別陣列邊界的移動(dòng)機(jī)器人定位方法，其特征在于，所述機(jī)身還包括固定板以及上蓋，所述支撐框架固定設(shè)置在所述底盤上，所述固定板固定設(shè)置在所述支撐框架的上端，所述上蓋包覆設(shè)置在所述固定板上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于識(shí)別陣列邊界的移動(dòng)機(jī)器人定位方法，其特征在于，所述底盤上位于左側(cè)和右側(cè)的位置均設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)，所述移動(dòng)機(jī)器人在所述行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行移動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于識(shí)別陣列邊界的移動(dòng)機(jī)器人定位方法，其特征在于，步驟S01中，對(duì)設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人上的慣性測(cè)量單元和多個(gè)攝像頭的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，具體包括慣性測(cè)量單元數(shù)據(jù)的初始零偏和隨機(jī)游走誤差，以及各個(gè)攝像頭的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于識(shí)別陣列邊界的移動(dòng)機(jī)器人定位方法，其特征在于，在預(yù)先構(gòu)建環(huán)境地圖的過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行回環(huán)檢測(cè)，若檢測(cè)到回環(huán)便對(duì)環(huán)境地圖進(jìn)行相應(yīng)的矯正。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于識(shí)別陣列邊界的移動(dòng)機(jī)器人定位方法，其特征在于，所述行走機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、橡膠履帶、張緊輪以及同步輪，其中：所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述驅(qū)動(dòng)輪固定連接，所述驅(qū)動(dòng)輪在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)所述橡膠履帶驅(qū)動(dòng)所述同步輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)輪與所述同步輪之間設(shè)置有多個(gè)所述張緊輪。