一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法，包括：制作标识图片，标识图片上设置获取坐标信息的编号标识和获取方向和角度信息的角度标识；将机器人工作区域置于世界坐标系中，并在工作区域铺设多个标识图片，同时建立编号标识‑坐标对照表；机器人行进过程中，当拍摄到标识图片时，识别编号标识，并通过与编号标识‑坐标对照表的对照，获取当前编号标识对应的坐标信息；同时识别角度标识，获取机器人当前的行进方向和相对世界坐标系的偏移角度。本发明专利技术的标识图片中包含坐标信息的标识为数字字母，有着编号信息足够、读取简便等优势，不需要对准，无论以任何角度扫描，信息均可正确被读取。

A mobile robot positioning method based on digital alphabet recognition

The invention provides a positioning method of mobile robot based on digital character recognition includes: identification picture, logo set on the coordinate information number identification and obtain the direction and the angle of view of information identification; robot working area in the world coordinate system, and the laying of multiple logo in the work area, and the establishment of No. mark coordinates table; robot moving process, when photographed logo, logo identification number, and through the control and identification number coordinates table, get the current number of the coordinate information; at the same time identification mark, get the direction of the deviation angle and the robot relative to the world coordinate system. The identification picture in the invention contains coordinate information, which is digitally alphabetic, and has the advantages of enough numbering information and simple reading. No need to be aligned, information can be read correctly at any angle scanning.

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法
本专利技术属于移动机器人定位的领域，更具体来说，涉及基于地面基准标识的移动机器人定位，用于在自动化工厂或者自动化仓库中，有效地控制移动机器人的正确运行。
技术介绍
随着科技的进步，移动机器人的应用越来越广泛，特别是在仓储物流、移动操作等工业领域。为实现在自动化工厂或自动化仓库中对移动机器人正确运行的有效控制，需要对移动机器人进行精准定位，并在此基础上规划路线。因此寻求一种准确、快速地对移动机器人进行定位的方法是一个函待解决的问题。目前大多数的移动机器人采用如RFID、电磁感应技术、机器视觉技术和激光技术进行定位。虽然这些定位技术已经成熟，但电磁感应技术更改路径困难；机器视觉定位复杂，实时性差；激光技术定位电路复杂，成本较高。
技术实现思路
基于现有技术中针对定位精度和成本问题，本专利技术提供一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法。本专利技术采用以下技术方案：一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法，包括：步骤（1）：制作标识图片，所述标识图片上设置获取坐标信息的编号标识和获取方向和角度信息的角度标识；步骤（2）：将机器人工作区域置于世界坐标系中，并在工作区域铺设多个标识图片，同时建立编号标识-坐标对照表；步骤（3）：机器人行进过程中，当拍摄到标识图片时，识别编号标识，并通过与编号标识-坐标对照表的对照，获取当前编号标识对应的坐标信息；同时识别角度标识，获取机器人当前的行进方向和相对世界坐标系的偏移角度，根据机器人当前的坐标信息、行进方向、偏移角度对机器人进行定位。所述步骤（1）中，角度标识包括具有方向的基准线，设定图片坐标系、机器人坐标系、世界坐标系的某一轴为基准轴，基准轴的某方向为正方向，则基准线与图片坐标系的基准轴正方向之间的夹角已知；机器人识别标识图片中的基准线后，计算基准线在机器人坐标系下、与机器人坐标系的基准轴正方向之间的夹角，再根据图片坐标系与世界坐标系之间的关系，获取基准线与世界坐标系的基准轴正方向之间的夹角，进而获取移动机器人相对于世界坐标系的基准轴正方向的偏移角度。所述机器人在识别当前位置的坐标后，与机器人内存储的下一位置的坐标进行对比，判断机器人从当前坐标行进到下一位置坐标的下一行进方向，然后根据基准线与世界坐标系的基准轴正方向的偏移角度，获取当前机器人相对于下一行进方向的偏移角度，机器人相对于世界坐标系的基准轴旋转该偏移角度后，沿下一行进方向前进，直到达到目标位置。所述标识图片上设置两个半径不同的圆形光学标记点，两个圆形光学标记点的圆心连线作为基准线，基准线的正方向为从大圆形光学标记点到小圆形光学标记点的方向或者从小圆形光学标记点到大圆形光学标记点的方向；所述多个标识图片铺设在工作场地中时，基准线之间相互平行且方向相同。步骤（1）中，所述同一标识图片上的编号标识包括至少一组由n个数字字母符号组成的小组合，每个小组合对应一组编号，每一组编号对应编号标识-坐标对照表中的一个坐标，同一标识图片上的多个小组合对应同一组编号。所述步骤（2）中，将工作场地在世界坐标系中划分为大小与长宽均相等的网格，每一个网格顶点上铺设标识图片。所述下一坐标的位置通过监控端根据路径优化算法获取后进行实时发送，或者通过机器人自身存储的路径优化算法获取。本专利技术的有益效果：本专利技术的标识图片中包含坐标信息的标识为数字字母，有着编号信息足够、读取简便等优势，不需要对准，无论以任何角度扫描，信息均可正确被读取。这种定位方法，部署灵活、成本低，且地面标识读取简便，可以广泛应用。附图说明图1为数字字母标识图片的设计图。图2为工作场地铺设示意图。图3为定位原理流程图。图4为角度计算原理示意图。图5为图像与处理过程示意图。图6为三个坐标系示意图。图7为三个坐标系的角度转换示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的方法将工作区设置在世界坐标系中，通过在工作区的地面设置包含数字字母编号和光学标记点的图片作为地面标识，对机器人进行定位，然后根据当前的位置，进一步的规划机器人的路线。即在工作区地面上贴多个标识图片，每个标识图片中包含该标识图片在世界坐标系中的位置信息和方向信息，将标识在地面上布设成为网状格，移动机器人在仓库中运行时，通过安装在移动机器人上的摄像头读取地面标识，并通过无线网络传递到控制系统中，从而获取当前位置，并据此规划机器人的行进路线。本专利技术包含坐标信息的标识为数字字母，有着编号信息充足、读取简便等优势，不需要对准，无论以任何角度扫描，信息仍可正确被读取。这种定位方法，部署灵活、成本低，且地面标识读取简便，可以广泛应用。本专利技术的技术方案中，包含三种坐标系：世界坐标系、机器人坐标系、图片坐标系。工作区域位于世界坐标系中，机器人具有机器人坐标系，标识图片具有图片坐标系，图片坐标系与世界坐标系平行或者与世界坐标系中作为基准轴的轴具有一定的夹角。机器人的定位是指获取机器人在世界坐标系中的行走方向、偏移角度，机器人的行走方向是指机器人在行进路径上沿世界坐标系中X轴或者Y轴行走的方向，机器人的行走方向根据路线的不同会发生变化，例如机器人沿世界坐标系的X轴正方向行进的过程中，假如下一坐标点的位置不在当前行进方向上，则下一行进方向与当前行进方向不同，为世界坐标系的另一轴的某方向；机器人的偏移角度是指机器人相对应该遵循的行走方向的偏移角度，即机器人的偏移角度是指机器人相对世界坐标系中某一轴的偏移角度。例如本专利技术中，当前的行走方向以世界坐标系的X轴正方向作为行走方向，在机器人行进过程中，如果拍摄到标识图片，即利用标记图片获取的机器人的行走信息，进行一次机器人的独立定位，然后与下一行走方向相比，如果机器人偏离下一行走方向，则可以根据偏移角度调整机器人的行走方向。本专利技术的基于数字字母识别的移动机器人定位方法，具体实现过程如下。步骤（1），制作需要张贴在工作区域中的标识图片，标识图片上设置编号标识和角度标识，其中编号标识为一组数字或者字母或者数字与字母的组合，用来标识图片在世界坐标系中的坐标，角度标识为具有方向的基准线，事先设定图片坐标系、机器人坐标系、世界坐标系的X轴与Y轴中的某一轴（如Y轴）为计算偏移角度的基准轴，基准轴的某方向（如Y轴的正方向）为正方向，则在铺贴上标识图片后，基准线与图片坐标系的基准轴正方向之间的夹角便已知；机器人识别标识图片中的基准线后，计算基准线的正方向在机器人坐标系下、与机器人坐标系的基准轴正方向之间的夹角，再根据图片坐标系与世界坐标系之间的关系，获取基准线与世界坐标系的基准轴正方向之间的夹角，进而获取移动机器人相对于世界坐标系的基准轴正方向的偏移角度。机器人在识别到当前位置的坐标后，向下一个坐标点行进前，已经获知下一坐标点，下一坐标的位置通过远端的监控端发送，具体来说，远端的监控端通过内部的路径算法获知达到目标点的下一坐标点的坐标，然后将该坐标发送给机器人，或者机器人内部存储路径优化算法，根据起始点和目标点获取路径，根据路径获取下一坐标点。机器人在识别当前位置的坐标后，与机器人内存储的下一位置的坐标进行对比，判断机器人从当前坐标行进到下一位置坐标的下一行进方向，然后根据基准线与世界坐标系的基准轴正方向的偏移角度，计算当前机器人相对于下一行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法，其特征在于，包括：步骤（1）：制作标识图片，所述标识图片上设置获取坐标信息的编号标识和获取方向和角度信息的角度标识；步骤（2）：将机器人工作区域置于世界坐标系中，并在工作区域铺设多个标识图片，同时建立编号标识‑坐标对照表；步骤（3）：机器人行进过程中，当拍摄到标识图片时，识别编号标识，并通过与编号标识‑坐标对照表的对照，获取当前编号标识对应的坐标信息；同时识别角度标识，获取机器人当前的行进方向和相对世界坐标系的偏移角度，根据机器人当前的坐标信息、行进方向、偏移角度对机器人进行定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法，其特征在于，包括：步骤（1）：制作标识图片，所述标识图片上设置获取坐标信息的编号标识和获取方向和角度信息的角度标识；步骤（2）：将机器人工作区域置于世界坐标系中，并在工作区域铺设多个标识图片，同时建立编号标识-坐标对照表；步骤（3）：机器人行进过程中，当拍摄到标识图片时，识别编号标识，并通过与编号标识-坐标对照表的对照，获取当前编号标识对应的坐标信息；同时识别角度标识，获取机器人当前的行进方向和相对世界坐标系的偏移角度，根据机器人当前的坐标信息、行进方向、偏移角度对机器人进行定位。2.根据权利要求1所述的一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法，其特征在于：所述步骤（1）中，角度标识包括具有方向的基准线，设定图片坐标系、机器人坐标系、世界坐标系的某一轴为基准轴，基准轴的某方向为正方向，则基准线与图片坐标系的基准轴正方向之间的夹角已知；机器人识别标识图片中的基准线后，计算基准线在机器人坐标系下、与机器人坐标系的基准轴正方向之间的夹角，再根据图片坐标系与世界坐标系之间的关系，获取基准线与世界坐标系的基准轴正方向之间的夹角，进而获取移动机器人相对于世界坐标系的基准轴正方向的偏移角度。3.根据权利要求2所述的一种基于数字字母识别的移动机器人定位方法，其特征在于：所述机器人在识别当前位置的坐标后，与机器人内存储的下一位置的坐标进行对比，判断机器人从...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓彤，安宁，张西平，曾劲松，刘国宁，李和林，
申请(专利权)人：郑州郑大智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41