[發明專利]一種基于識別陣列邊界的移動機器人定位方法

有效

• 申請號: 202011318912.5
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112476433B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 吳金龍;陳應洪
• 申請（專利權）人: 深圳怪蟲機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于識別陣列邊界的移動機器人定位方法，通過預先構建環境地圖，并根據環境地圖進行匹配得到視覺定位，然后通過輪式里程融合視覺定位得到移動機器人的全局定位，包括以下步驟：通過慣性測量單元得到移動機器人的姿態信息；通過輪式編碼器得到移動機器人的輪式里程；通過攝像頭提取移動機器人所處單塊陣列的邊界數據，然后通過標定得到的攝像頭的參數獲取像素平面到機器人坐標系的坐標變換，將圖像中的邊界數據投影到機器人坐標系；通過輪式里程獲取陣列邊界數據；將邊界數據通過輪式里程投影到世界坐標系，得到視覺定位；將輪式里程和視覺定位進行融合得到移動機器人最終的定位。本發明具有操作簡單、定位高效且準確的特點。

技術領域

本發明涉及一種基于識別陣列邊界的移動機器人定位方法。

背景技術

目前移動機器人的定位技術主要基于五種方法，GNSS(Global?NavigationStatellite?System，全球衛星導航系統)和RTK(Real?Time?Kinematic)、慣性導航(陀螺儀、加速度計)、輪速計、激光SLAM、視覺SLAM。GNSS利用衛星信號進行定位，可以配合慣性導航一起使用，定位精度在米級。通過RTK利用基站進行修正，定位精度可以達到厘米級。這種方法只能在室外使用，且易受場景(如高樓、隧道等)、信號強度的影響。輪速計通常配合慣性導航一起使用，這種方法不依賴外部環境，但隨著時間的變化，定位結果與實際結果會產生較大的偏移。激光SLAM，利用激光獲取的點云進行定位，既可以獲取里程計式的相對定位，也可以建立地圖后，通過匹配進行地圖定位。視覺SLAM，類似激光SLAM，將其中用于定位的激光點云換成了由圖像像素產生的圖像點云。

在現有的移動機器人定位技術中大多數無法用于玻璃陣列場景下移動機器人的導航任務。玻璃場景下，機器人通常在豎直平面上工作，這一點使得GNSS系統完全失效。同時在室外玻璃場景下，如高樓的玻璃外墻環境，機器人通常處于空曠的玻璃平面上，這一點使得基于激光的定位系統失效。基于慣性導航和輪速計的定位系統雖然沒有完全失效，但無法解決機器人打滑后的定位問題(這一點在玻璃幕墻場景下時常發生)，且長時間工作后會產生較大漂移。因此這種方法只能產生一個局部的短暫可用的定位信息。

一般來說，可以通過視覺SLAM為機器人提供一個全局的、無漂的定位信息來解決這些問題。但傳統的視覺SLAM技術基于場景圖像的特征點進行定位建圖，在玻璃場景下，圖像的相似度較高，且特征信息較為稀疏，無法直接獲取到有用的定位信息，得不到較好的建圖定位的效果。

總的來說，目前尚沒有良好適用于玻璃陣列場景以及光伏陣列場景的移動機器人定位技術，業界大部分用于玻璃陣列場景以及光伏陣列場景的機器人不具備定位功能，而是采用傳統的控制方式進行作業，少部分采用輪式編碼器配合慣性測量單元的方式進行定位。但由于作業平面外部條件因素不同，機器人在作業平面上行走時打滑的情況不同(打滑在玻璃平面以及光伏平面都時常發生)，這將導致輪式編碼器無法獲得準確的里程信息。同時慣性測量單元提供的姿態信息會隨時間以及溫度的變化會產生漂移，導致移動機器人的里程信息隨之漂移。因此該種方式在車輪打滑后會完全失效，無法適應一些復雜場景，移動機器人無法較好的完成點到點的導航需求，且有一定安全隱患。

發明內容

鑒于現有技術中存在的上述問題，本發明的主要目的在于提供一種基于識別陣列邊界的移動機器人定位方法。

本發明的技術方案是這樣的：

一種基于識別陣列邊界的移動機器人定位方法，所述陣列包括玻璃陣列和光伏陣列，所述移動機器人包括機身，所述機身包括底盤以及支撐框架，其特征在于，通過預先構建環境地圖，并根據環境地圖進行匹配得到視覺定位，然后通過輪式里程融合視覺定位得到移動機器人的全局定位，包括以下步驟：

S1：通過設置在移動機器人上的慣性測量單元，獲取移動機器人所處環境的IMU數據，得到移動機器人的姿態信息；