[發明專利]一種多坑洞路面環境下視覺導航算法

在審

• 申請號: 202210982473.0
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115454050A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 劉海健;張敏;李濟甫;田建艷;張國清;馬韶艷
• 申請（專利權）人: 山西萬立科技有限公司;太原理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 山西科匯聯創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14126
• 代理人: 胡新瑞

本發明針對白酒地缸固態發酵車間地缸以陣列形式密集分布，數量大、形狀相似，且地缸口與路面基本處于同一水平面，屬于多坑洞路面環境的特點，提供了一種多坑洞路面環境下視覺導航算法，通過在地缸間過道道路間粘貼二維碼，二維碼中攜帶地缸列序信息，通過識別二維碼標識地缸序列，然后根據二維碼信息引導AGV運動到指定地缸序列前方，粗定位AGV小車的位置；當AGV到達指定地缸前方后，結合邊緣檢測、橢圓擬合等圖像處理算法對地缸的位置進行二次精定位，同時規劃地缸間道路的導引軌跡，引導AGV在多坑洞路面環境中自主導航行走。

技術領域

本發明一種多坑洞路面環境下視覺導航算法，屬于機器人視覺技術領域。

背景技術

自動引導小車(AGV)，指裝備有電磁或光學等自動導航裝置，能夠沿規定的導航路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。憑借其機動性強、可控性強、工作效率高、節約時間和人力資源等優勢，已廣泛應用于倉儲物流、智能泊車等領域。

現有技術中，AGV導航方式主要有以下幾種：電磁導航、光學導航、磁帶導航、激光導航、超聲波導航等。但這幾種導航方式對環境的要求較高，對于復雜環境下常用的是視覺導航。

針對視覺導航技術，公開號為CN111580520A公開了一種基于二維碼導航的四輪轉向AGV軌跡糾偏方法，通過獲取二維碼中的AGV姿態偏差數據，進行AGV偏角矯正和位移矯正，根據初始偏移和AGV固有參數規劃糾偏路徑，能夠在無法實時獲得位置信息反饋的情況下開環完成運動糾偏，但依賴于AGV固有參數，糾偏精度受參數影響較大。

公開號為CN107632602A公開了一種基于二維碼AGV小車運行軌道糾偏方法及系統、以及一種地標二維碼獲取裝置。AGV小車通過可橫向移動的攝像裝置，無需旋轉車身及大幅度前進或后退的方式平移車身即可尋找到地標二維碼，以上專利及其他類似現有技術中，AGV小車的導航方式和精度受環境的影響較大，無法滿足實際應用中多坑洞路面等復雜環境的自動導航。

發明內容

本發明針對白酒地缸固態發酵車間地缸以陣列形式密集分布，數量大、形狀相似，且地缸口與路面基本處于同一水平面，屬于多坑洞路面環境的特點，提供了一種多坑洞路面環境下視覺導航算法，通過在地缸間過道道路間粘貼二維碼，二維碼中攜帶地缸列序信息，通過識別二維碼標識地缸序列，然后根據二維碼信息引導AGV運動到指定地缸序列前方，粗定位AGV小車的位置；當AGV到達指定地缸前方后，結合邊緣檢測、橢圓擬合等圖像處理算法對地缸的位置進行二次精定位，同時規劃地缸間道路的導引軌跡，引導AGV在多坑洞路面環境中自主導航行走。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種多坑洞路面環境下視覺導航算法，按下述步驟實施：

第一步，環境中有多排的坑洞，在每排坑洞前方的小車行進道路上鋪設地標二維碼，1號相機為二維彩色相機即可；假設坑洞規則排列，坑洞直徑為D，坑洞間隙為L，AGV底盤寬度為W，1號相機安裝于AGV底盤的前方中心位置，相鄰兩個坑洞的位置設為(x0,y0)和(x1,y1),規則排列時y0＝y1,x1＝x0+D+L，則二維碼的位置(x,y)為：(x方向為沿著小車行進道路的方向，y方向為垂直于道路的方向，即坑洞行進道路方向)；

x＝(x0+x1)/2；

y＝y0-D/2-W/2；

第二步，給定AGV運行的速度和加速度參數，控制AGV沿著小車行進道路，即X軸方向直線行走，在行走過程中1號相機不斷采集二維碼圖像，識別圖像中的二維碼信息，通過比較目標坑洞的序列數與識別到的二維碼中的序列數，相同的話代表AGV到達指定目標坑洞前方；不一致的話，控制AGV繼續前行，直到到達目標坑洞前方停下；

第三步，到達目標坑洞前方后，1號相機繼續采集識別二維碼圖像，獲取二維碼相對于1號相機的位姿矩陣，根據位置和姿態信息確定二維碼相對于相機中心位置的距離偏差和角度偏差，不斷微調AGV的位置和姿態，使距離和角度偏差都處于可接受的偏差范圍之內；