一种清洁机器人系统及其测控方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉测量的清洁机器人系统及其测控方法，该室内清洁机器人系统不仅包括子系统、吸尘子系统、行进子系统、测量子系统和电源子系统，还包括视觉子系统，特别地，测量子系统中还引入了方向角传感器（电子指南针）。室内清洁机器人的测控方法包括：地图构建方法、行进检测机制、地图修正方法、自定位方法等。结合线结构光双目立体视觉和超声两种测距手段，融合视觉图像特征构建地图，使地图具有准确、细粒度、信息丰富的特点；自定位方法以视觉图像的局部不变特征作为参考点，无需额外基站。本发明提高了室内清洁机器人对非结构化环境的适应能力、行进估计准确度和清洁效率。

主权项

一种机器人地图构建方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将左右双目CCD拍摄到的图像分别记为P_L、P_R，以线结构光为界，将P_L和P_R两幅图像分别分为左右两部分，即P_LL与P_LR、P_RL与P_RR，并提取图像的几何特征；2)以P_LR最靠近线结构光部分的几何特征为基准，在P_RR中寻求立体匹配，若找到匹配特征则记录该点的图像特征及距离信息作为特征点，计算该点方向角，据此方向角控制云台旋转，使视觉子系统朝向该特征点并执行第7)步，若未找到匹配特征则说明左CCD或右CCD前有近距离障碍，继续进入第3)步进行判定；3)启动超声测距，控制云台以3°为步长逆时针旋转直到累计偏转角度大于等于Ф，在每一步旋转后都进行障碍物探测，若最终未检测到距离小于bcosФ的障碍，说明左CCD前无近距离障碍，转入第4)步，若在某一步中检测到距离小于bcosФ的障碍，则说明左CCD前有近距离障碍，记录该点的图像特征及距离信息作为特征点，控制云台归位后再顺时针旋转15°，启动双目视觉测距，转入第1)步；4)控制云台归位，启动超声测距，控制云台以3°为步长顺时针旋转直到累计偏转角度大于等于Ф，在每一步旋转后都进行障碍物探测，若最终未检测到距离小于bcosФ的障碍，说明右CCD前无近距离障碍，转入第5)步，若在某一步中检测到距离小于bcosФ的障碍，则说明右CCD前有近距离障碍，转入第6)步，b为左CCD和右CCD间距，视场角为2Ф；5)控制云台归位，然后顺时针旋转15°，转入第1)步；6)记录该障碍点的图像特征及距离信息作为特征点，计算该点方向角，据此方向角控制云台旋转，使视觉子系统朝向该特征点，执行第7)步；7)启动方向角计算，若方向角偏正南方向大于15°或特征点数小于24个，则转入第2)步，否则控制云台面向正南方向，根据获取的特征点信息，绘制栅格地图，结束地图构建。