[發明專利]Apriltag視覺定位的加工方法、系統、爬壁機器人及存儲介質

在審

• 申請號: 202110343905.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113160075A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 李千千;向陽;劉曉順;胡杰;黃俊輝
• 申請（專利權）人: 武漢數字化設計與制造創新中心有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/187
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 易濱

本發明公開Apriltag視覺定位加工方法、系統、爬壁機器人及存儲介質。包括采集工業相機視場中的標簽圖像，均衡化處理標簽圖像，將均衡化處理后的標簽圖像去噪，根據去噪后的標簽圖像，基于Apriltag定位算法確定爬壁機器人的位姿，根據位姿規劃機器人的移動路徑，機器人沿規劃路徑移動時在曲面法線方向上對待加工件進行加工，實時接收機器人的工作狀態參數并發出工作指令。本發明將Apriltag視覺定位運用到特定的曲面移動吸附加工機器人上，從而實現對移動加工爬壁機器人在目標曲面上的實時自主定位和精準定位，同時節約成本，提高加工性能，減小環境對定位的影響。

技術領域

本發明屬于工業爬壁機器人技術領域，特別是Apriltag視覺定位的加工方法、系統、爬壁機器人及存儲介質。

背景技術

隨著社會的發展與科技的進步,機器人的應用領域越來越廣泛,其中工業機器人成為當前重點發展與研究的對象。為了讓機器人按照預先設定的命令完成相應的運動,首先應該確定當前狀態下,機器人的位置信息。因此定位技術的研究是機器人研究的核心。爬壁機器人是特種機器人典型代表之一，它有著超大的工作空間與靈活的部署模式，在大型結構、建筑的巡檢、探傷以及清潔領域得到廣泛應用。

盡管國內外學者針對人工標記物的設計與識別做了大量的研究工作,但基于人工標記物的移動機器人定位技術還是普遍存在以下關鍵問題:(1)爬壁機器人不能在目標物曲面上準確地實現自我定位,從而指導下一步的動作；(2)爬壁機器人定位過程中不能快速進行動態決策；3)爬壁機器人對標記物進行識別定位時,由于存在外部環境的干擾，定位的魯棒性較低。因此，如何使爬壁機器人在工件曲面上實現實時精準定位以便全覆蓋地移動打磨待加工件是待解決的問題。

發明內容

針對現有技術中爬壁機器人定位精度低、不能實時自我定位的問題，本發明公開基于Apriltag視覺定位的加工方法、系統、爬壁機器人及存儲介質，以實現室內或室外爬壁機器人定位的實時性及精度要求。

根據本發明的一個方面，公開了一種Apriltag視覺定位的加工方法，包括：

采集視場中的標簽圖像；

均衡化處理所述標簽圖像；

將均衡化處理后的標簽圖像去噪；

根據去噪后的標簽圖像，基于Apriltag定位算法確定位姿；

根據所述位姿規劃移動路徑；

所述規劃路徑進行移動，并在移動過程中在待加工件曲面的法線方向上對待加工件進行加工；

進一步地，采用自適應閾值法分割所述去噪后的標簽圖像；

查找所述去噪后的標簽圖像的輪廓，使用Union-find算法查找連通域；

對所述輪廓進行直線擬合，獲取擬合四邊形；

對所述擬合四邊形進行解碼，從而識別去噪后的圖像標簽；

通過對識別后的圖像標簽進行坐標變換確定所述爬壁機器人位姿。

進一步地，實時接收位姿參數，根據所述位姿參數生成決策指令，根據所述決策指令進行定位。

進一步地，利用規劃調度算法調整所述位姿。

根據本發明的另一個方面，還公開Apriltag視覺定位的加工系統，如前所述的任意一種Apriltag視覺定位的加工方法能夠在加工系統中運行：

所述Apriltag視覺定位的加工系統由視覺標簽、信息交互模塊、爬壁機器人模塊、工業相機、視覺定位模塊組成；

所述爬壁機器人模塊、所述工業相機、所述視覺定位模塊分別與所述信息交互模塊電連接；