[發(fā)明專利]一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210165433.7
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114237264A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 梁貴軒;周可佳;高士杰
• 申請（專利權）人: 博學寬行（成都）科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G06T7/90;G06T7/73;G06T7/246;G06T5/40;G06K9/62;G06V10/74
• 代理公司: 成都聚蓉眾享知識產權代理有限公司 51291
• 代理人: 劉艷均

1.一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法，其特征在于，包括深度視覺識別控制方法、視覺跟隨控制方法和視覺巡線控制方法；

深度視覺識別控制方法包括如下步驟：

S1、深度信息提取:深度視覺攝像頭將所采集到的圖像通過雙目攝像頭進行景深探測和數據收集；

S2、視覺定位導航: 機器人開機，視覺里程計開始工作, 記錄從開機位置起的定位信息, 機器人運動過程中, 將空間中的特征點信息、二維的地圖信息記錄到機器人地圖中，形成全局地圖；

S3、視覺避障：機器人根據視覺傳感器的數據，對靜態(tài)障礙物、動態(tài)障礙物進行躲避，維持向目標方向運動；

視覺跟隨控制方法包括如下步驟：

（1）初始化階段：通過人工指定跟蹤目標，由程序計算跟蹤目標的特征，從而使機器人提取跟蹤目標特征；

（2）搜索階段：獲取目標特征后，在場景中分撒搜索粒子以搜索目標對象；

（3）決策階段：分撒出去的每個粒子返回其所處位置的圖像信息，設N號粒子的圖像像素坐標是(Xn,Yn)，它報告的相似度是Wn，判斷目標最近的像素坐標為X = sum(Xn*Wn),Y =sum(Yn*Wn)；

（4）重采樣階段：為搜索到目標的新位置，根據重要性重采樣，再次分撒粒子進行搜索，根據上一幀各個粒子返回的相似度報告，判斷各粒子的相似度，在相似度最高的粒子處增多粒子的分撒，在相似度最低的粒子處減少粒子的分撒；

完成步驟（4）后，從步驟（2）開始繼續(xù)依次循環(huán)進行，實現目標的動態(tài)跟蹤；

視覺巡線控制方法通過視覺攝像頭識別路徑上的目標顏色線軌，并將線軌位置信息反饋至上位機，上位機根據視覺反饋線軌位置信息進行PID控制調節(jié)，所述PID控制調節(jié)包括如下步驟：

a、調節(jié)當前誤差：根據測量實際值計算坐標誤差，控制走行系統的轉速從而調節(jié)誤差；

b、預測未來誤差：根據上次測量誤差和當前測量誤差，計算出未來誤差所需的調節(jié)量；

c、糾正過去誤差：根據積分調節(jié)消除穩(wěn)定誤差。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法，其特征在于，所述步驟S1中深度信息提取通過兩個平行的相機對空間中的每個點進行三角定位，并匹配左右兩個相機中成像點的位置來計算對應三維點在空間中的距離。

3.根據權利要求1所述的一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法，其特征在于，所述步驟S2中當機器人運動過程中丟失自身坐標，通過重定位算法從已有的機器人地圖中定位到當前所處位置；當機器人運動中回到地圖內曾出現過的位置，若視覺里程計出現與上次軌跡有偏差，則通過閉環(huán)算法檢測糾正。

4.根據權利要求1所述的一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法，其特征在于，所述步驟（1）中提取跟蹤目標特征的方法為：在初始時給定一個顏色樣本，計算目標所在區(qū)域色調空間的直方圖，即為目標的特征，直方圖用向量表示，目標特征則為一個N*1的向量V。

5.根據權利要求1所述的一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法，其特征在于，所述步驟（2）中搜索粒子放出后，按照步驟（1）初始化階段得到的目標特征，計算它所處的位置處圖像的顏色特征，得到一個色調直方圖，表示為向量Vi，計算該直方圖與目標直方圖的相似性。

6.根據權利要求1所述的一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法，其特征在于，所述步驟b計算未來誤差的方法為：

根據公式Vd_turn = Kd × derivative = Kd × (Error - lastError)；其中，Vd_turn 是所需調節(jié)的轉彎速度，Kd 是手動調節(jié)參數，Error 為當前測量的誤差，lastError為上次測量的誤差，derivative是求導數函數。

7.根據權利要求1所述的一種基于激光與視覺識別導航的機器人控制方法，其特征在于，所述步驟c的方法具體為：

積分調節(jié)產生的新的需調節(jié)轉速 Vi_turn，計算公式為：Vi_turn = Ki × integral，其中，Ki是手動調節(jié)參數，integral是誤差累計值；通過積分調節(jié)，將過去誤差累計，在持續(xù)存在誤差的過程中，誤差累計值 integral 逐漸增大，由公式可得，調節(jié)力度也逐漸增大，實現抵消阻力產生的穩(wěn)定誤差的影響。