一种基于视觉的机器人导航过门方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉的机器人导航过门方法，该方法包括：根据传感器得到机器人在全局坐标系中的位置和姿态参数；确定机器人所要通过的门；确定机器人开启摄像头的区域；计算导航终点；机器人运动到导航终点；机器人开启双摄像头进行门识别；以门中心为原点建立笛卡尔坐标；控制机器人分别到达3个矫正点；穿过门完成过门操作。本发明技术方案根据视觉返回的信息计算门和机器人的相对位置关系，根据里程计返回的信息计算机器人的全局位置信息，对机器人的位置和姿势参数进行有效的获取，从而控制机器人精确的实现过门的运动。

主权项

一种基于视觉的机器人导航过门方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、根据里程计或全局定位传感器得到机器人当前时刻在全局坐标系中的位置和姿态参数(x,y,θ)，x为机器人相对于原点的横坐标，y为机器人相对于原点的纵坐标，θ为机器人朝向相对于x轴的夹角，逆时针旋转为正值角度夹角，顺时针旋转为负值角度夹角；S102、根据用户指令确定机器人所要通过的门；S103、确定机器人过门之前开启摄像头的区域，每个开启摄像头区域为：Area_i＝(x_j,y_k)(1≤j≤N,1≤k≤M)，其中i代表门的编号，N和M表示某个门前区域的范围；S104、计算此次导航终点；S105、起点和终点确定后，由A*算法计算机器人行走路径，控制机器人运动到导航终点；S106、根据里程计返回的航位推测信息(x_r,y_r,θ_r)，计算机器人相对门的位置和姿态，求出机器人朝向和机器人与门中点连线的夹角Δθ，控制机器人转动Δθ使机器人朝向门；S107、机器人静止，同时下位机向上位机发送请求开启摄像头命令，上位机打开位于机器人胸前的双目摄像头，并开始采集图像，进行门识别；S108、根据图像处理返回的门左右两边框的坐标x_l,y_l,x_r,y_r(x_l<x_r,y_l<y_r)计算门中心坐标(x₀,y₀)，其中，$x_0=\frac{x_l+x_r}{2},$$y_0=\frac{y_l+y_r}{2};$S109、以x_o,y_o为原点，机器人当前朝向为基准，以从门左边框指向右边框为x轴正向建立笛卡尔坐标系XOY；S110、求出机器人在XOY坐标系下的坐标(x′_r1,y′_r1,θ′_r1)，并求出机器人相对过门过程中第一个矫正点(x_l1,y_l1)的距离Δd₁和角度Δθ₁，其中，‑200mm<x_l1<200mm，‑1400mm<y_l1<‑1000mm；S111、控制机器人直行Δd₁，然后转弯Δθ₁，根据航位推测信息求出机器人当前朝向与门中垂线夹角Δθ′₁，控制机器人转过Δθ′₁角度对正门；S112、求出机器人在XOY坐标系下的坐标(x′_r2,y′_r2,θ′_r2)，求出机器人相对过门过程中第二个矫正点(x_l2,y_l2)的距离Δd₂和角度Δθ₂，其中，‑200mm<x_l2<200mm，‑1000mm<y_l2<‑600mm；S113、控制机器人直行Δd₂，然后转弯Δθ₂，根据航位推测信息计算出机器人当前朝向与门中垂线夹角Δθ′₂，使机器人转过Δθ′₂对正门；S114、求出机器人在XOY坐标系下的坐标(x′_r3,y′_r3,θ′_r3)，求出机器人相对过门过程中第三个矫正点(x_l3,y_l3)的距离Δd₃和角度Δθ₃，其中，‑200mm<x_l3<200mm，‑600mm<y_l3<‑300mm；S115、控制机器人直行Δd₃，然后转弯Δθ₃，根据航位推测信息求出机器人当前朝向与门中垂线夹角Δθ′₃，使机器人转过Δθ′₃对正门；S116、控制机器人前进Δd，其中800mm<Δd<1200mm，使机器人完成进门操作。