一种使用激光校正贴码误差的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种使用激光校正贴码误差的系统和方法，该系统包括激光定位车以及安装在应用环境中的二维码和多个激光反光板，所述激光定位车包括车体、行走车轮、读码器和激光扫描器，行走车轮和读码器安装在车体的底部，所述的激光扫描器安装在车体上360度扫描无障碍的位置；该方法在应用环境中布设激光反光板和激光定位车、通过将激光定位车读码器采集的数据和激光扫描器采集的数据进行差值比对，从而得到贴码误差。本发明专利技术设计合理，为移动机器人确导航提供了可靠的基础，解决了用统计方法校正贴码误差存在的统计过程时间长、效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人导航
，具体涉及一种使用激光校正贴码误差的系统和方法。
技术介绍
基于二维码的移动机器人视觉导航是一种常用机器人导航方式。由于图像具有较高分辨率,施工简单、成本低、环境信息完整、符合人类的认知习惯并且二维码图像具有迅速被识读的特点,因此，基于离散式分布二维码的移动机器人自主导航被得到广泛关注和认可。但是，这种基于离散式分布的二维码导航方法也有其天然的问题：人工敷设二维码难以做到十分精确，其左右位置的贴码误差一般会有1到2毫米，其倾斜角度的贴码误差一般会有1度的误差(由安装在移动机器人中心点的读码器测量)。虽然只有1度的角度误差，但由于是贴码贴歪了而非车体走歪了，当移动机器人以被贴歪了的二维码作为标准校正自身姿态、再到达下一个二维码时，将产生更大的误差，理论值为：当上一个二维码贴歪了1度时，在下一个二维码将会产生1.7cm(tan(1度)*1m)的位置偏差，因此，移动机器人在到达下一个二维码时其纠偏幅度就会更大，这样就会呈现出机器人在运行过程中非常不稳定的状态。为了校正二维码贴码误差，专利文献(专利名称：用于校正贴码误差的移动机器人定位方法，申请号：201310247584.8”采用如下统计方法校正二维码贴码误差：让同一台移动机器人多次对同一个被测量的二维码进行位姿测量，如果每次测量的误差值相同或相近，则认为该二维码存在贴码误差，用该贴码误差值更新地图，将更新后的地图作为移动机器人视觉导航的基准值。虽然统计方法在一定程度上能够解决校正贴码误差的问题，但是，该统计方法对于每个信息采集点都需要作几十次重复的数据采集才能将统计结果趋于准确，实施过程费时费力，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用激光校正贴码误差的系统和方法，解决用统计方法校正贴码误差效率低的问题。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种使用激光校正贴码误差的系统，包括激光定位车以及安装在应用环境中的二维码和多个激光反光板，所述激光定位车包括车体、行走车轮、读码器和激光扫描器、读码器定位控制器和激光扫描定位控制器，行走车轮和读码器安装在车体的底部，所述的激光扫描器安装在车体上360度扫描无障碍的位置。所述多个激光反光板采用随机且非对称方式布设在与激光扫描器为同一个平面的位置上。所述激光反光板至少为三个。所述二维码为单体二维码，或者为由单体二维码组成的二维码码阵。所述的行走车轮包括主动轮和随动轮。一种使用激光校正贴码误差的系统的方法，包括以下步骤：步骤1、建立世界坐标系、小车坐标系、激光坐标系和图像坐标系；步骤2、在应用环境中以随机、非对称方式布设至少三个以上的激光反光板；所述激光反光板与激光扫描器为同一个平面且与激光扫描器分别间隔一定距离；步骤3、激光定位车的读码器定位控制器获取在小车坐标系下其车体中心点相对于当前信息采集点的位姿偏差；步骤4、根据激光定位车车体中心点在小车坐标系下相对于当前信息采集点的位姿偏差以及当前信息采集点在世界坐标系下的坐标值和角度值，计算激光定位车车体中心点在世界坐标系下相对于当前信息采集点的位姿偏差；步骤5、激光定位车的激光定位控制器获取在世界坐标系下当前信息采集点相对于原始点位姿偏差；步骤6、采用差值法计算贴码误差。所述的当前信息采集点为二维码信息采集点。本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术在应用环境中布设激光反光板和激光定位车、通过将激光定位车读码器采集的数据和激光扫描器采集的数据进行差值比对，从而得到贴码误差，为移动机器人确导航提供了可靠的基础，解决了用统计方法校正贴码误差存在的统计过程时间长、效率低的问题。附图说明图1为本专利技术的激光定位车的结构示意图；图2为激光定位车在世界坐标系下坐标值示意图；图3为本专利技术的激光定位方法示意图；图4为采用差值计算贴码误差的原理示意图(第一种形式)；图5为采用差值计算贴码误差的原理示意图(第二种形式)；图6a为采用差值计算贴码误差的原理示意图(第三种形式步骤一)；图6b为采用差值计算贴码误差的原理示意图(第三种形式步骤二)；其中，0：车体；1：主动轮；2：随动轮；3：读码器；4：激光扫描器；5：激光反光板；0-1激光定位车在特征点P处(原始点)；0-2激光定位车在特征点P＇处并旋转角度θ；0-3-1：第一反光板；0-3-2：第二反光板；0-3-3：第三反光板；0-4：激光定位车在特征点P处扫描第一反光板得到的X1、Y1；0-5：激光定位车移动到特征点P＇处扫描第一反光板得到的X1＇、Y1＇；1-1：在小车坐标系下车体中心点到二维码中心点在X轴上的偏差值；1-2：在小车坐标系下车体中心点到二维码中心点在Y轴上的偏差值；2-1：二维码中心点在世界坐标系中的坐标值；2-2：二维码贴码误差；3-1：通过计算得到的车体中心点在世界坐标系中的坐标值；3-2：激光定位车从原始点(特征点P)移动到特征点P＇相对于原始点的坐标值。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述：一种使用激光校正贴码误差的系统，包括布设在应用环境中的激光反光板和激光定位车。如图1所示，激光定位车包括车体0、行走车轮(包括主动轮1和随动轮2)、读码器3、激光扫描器4、读码器定位控制器和激光扫描定位控制器，所述主动轮和随动轮安装在车体的底部，所述的读码器安装在车体的底部用于读取布设在地面上的二维码，所述二维码可以是单体二维码，也可以是由单体二维码组成的二维码码阵。所述的激光扫描器安装在车体上360度扫描无障碍的位置，在本实施例中，激光扫描器4安装在车体的上表面360度扫描无障碍的位置。所述的激光反光板采用随机且非对称方式布设在与激光扫描器同一个平面且与激光扫描器分别间隔一定距离的位置上。如图3所示，激光反光板的布设方法为：第一反光板0-3-1、第一反光板0-3-2、第一反光板0-3-3对于激光扫描器是非对称布设的。如果三块反光板对于激光扫描器不是非对称布置而是对称布设，将会出现错误的运算结果，即从原始点P到当前点P＇虽然激光扫描器发生了物理上的位姿变化，但是求出来的(tx,ty,θ)值却无变化。其原理是：XN或XN＇＝COSθ*L；YN或YN＇＝SINθ*L,如果公式中的θ值、L值都是相同的，这样求出的XN或XN＇或YN或YN＇也是相同的，则P(tx,ty,θ)与P＇(tx,ty,θ)的值也是相同的，因此，当反光板对称布设在激光扫描器的周围时，P＇(tx,ty,θ)的值将会产生错误的结果。一种用激光校正贴码误差的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、建立世界坐标系、小车坐标系、激光坐标系、图像坐标系。世界坐标系是绝对坐标系，可以室内某个静止不变的点作为原点。小车坐标系是将激光定位车的中心点为原点，以通过中心点与激光定位车前进方向平行的轴为X轴、通过中心点与激光定位车前进方向垂直的轴为Y轴。激光坐标系是以固装在车体的激光扫描器为原点建立二维平面的坐标系。激光坐标系可以与小车坐标系重合，也可以与小车坐标系保持相对的位姿偏差。图像坐标系为二维码图像坐标系。步骤2、在应用环境中采用随机且非对称方式布设至少3个以上的激光反光板。所述激光反光板与激光扫描器为同一个平面且与激光扫描器分别间隔一定距离；步骤3、激光定位车的读码器定位控制器获取在小车坐标系下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用激光校正贴码误差的系统，其特征在于：包括激光定位车以及安装在应用环境中的二维码和多个激光反光板，所述激光定位车包括车体、行走车轮、读码器、激光扫描器、读码器定位控制器和激光扫描定位控制器，行走车轮和读码器安装在车体的底部，所述的激光扫描器安装在车体上360度扫描无障碍的位置。

【技术特征摘要】
1.一种使用激光校正贴码误差的系统，其特征在于：包括激光定位车以及安装在应用环境中的二维码和多个激光反光板，所述激光定位车包括车体、行走车轮、读码器、激光扫描器、读码器定位控制器和激光扫描定位控制器，行走车轮和读码器安装在车体的底部，所述的激光扫描器安装在车体上360度扫描无障碍的位置。2.根据权利要求1所述的一种使用激光校正贴码误差的系统，其特征在于：所述多个激光反光板采用随机且非对称方式布设在与激光扫描器为同一个平面的位置上。3.根据权利要求1所述的一种使用激光校正贴码误差的系统，其特征在于：所述激光反光板至少为三个。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种使用激光校正贴码误差的系统，其特征在于：所述二维码为单体二维码，或者为由单体二维码组成的二维码码阵。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种使用激光校正贴码误差的系统，其特征在于：所述的行走车轮包括主动轮和随动轮。6.一种如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘征，
申请(专利权)人：深圳普智联科机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44