一种机器人定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机器人定位装置，一个定位摄像头或多个定位摄像头组合的视角范围覆盖指定的定位范围，实际位置与定位摄像头拍摄图片中的位置预先进行标定，使两者存在对应关系；机器人工作时，计算模块对定位摄像头拍摄的图片进行分析，识别机器人，计算机器人在图片中的位置，通过实际位置与图片位置的对应关系，确定机器人的实际位置。本发明专利技术能够提供整个区域内的机器人的准确定位信息，定位精度高，特别是当一个区域存在多台机器人时，能够同时为所有机器人提供完全无相互干扰的准确定位信息，尤其适合固定场所的移动机器人应用。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人定位装置
本专利技术涉及机器人
，尤其是一种机器人定位装置。
技术介绍
定位技术是移动机器人导航的一项关键技术。通过定位装置对机器人进行实时精准定位，从而导航系统能够根据机器人的精确定位，规划路径，控制机器人完成工作。目前常用的定位方式有固定轨道定位、电子定位、基于虚拟轨道的视觉定位、基于深度学习的移动机器人视觉定位方法、机器人餐厅多机器人自动定位系统等，这些定位方式存在以下不足之处：1、固定导轨定位。地面上铺设金属导线或磁钉的导轨，机器人在导轨上行走。虽然控制简单，容易定位，但是安装不方便，维护成本高。2、电子定位。包括基于惯性陀螺仪的定位、基于GPS的定位、基于激光雷达的定位，以及各种方法的混合定位，这些方法的定位本身精度不高，而且还易受各种干扰的影响，误差不断累积，容易使机器人导航中迷路。3、基于虚拟轨道的视觉导航。虚拟轨道指的是在地面上画引导线、或者铺设色带、或者铺设二维码导航带，以及各种方式的混合导航带。这些方法一定程度上能够解决导航迷路的问题，但由于在地面上设置各种虚拟轨道，不仅具有一定的工作量，而且容易因灰尘影响遮盖而失去导航路径；在使用一段时间后，必然的磨损将导致完全失效，需要定期更换。如CN102788591B基于视觉信息的机器人沿导引线巡线导航方法，在地面上绘制导引线，控制效果完全依赖于参数，当被控对象的状态不同时最佳参数往往不同。如CN103294059A基于混合导航带的移动机器人定位系统及其方法，其中混合导航带由色带及设置在色带上的二维码标签构成。该专利方法是利用二维码读码器和摄像头来实现移动机器人的精确定位功能，而二维码读码器和摄像头都各自至少一个，对横向纠偏、纵向纠偏及角度纠偏分开处理；如CN103324194A基于二维码导航带的移动机器人定位系统，二维码导航带由多个二维码依次相邻设置构成，设置了大量的二维码标签，且使用至少两个二维码读码器读取二维码，来进行机器人的精确定位，依赖于条带，使机器人左右不偏离导航带行走，虽然提高了行走速度，但是当条带中二维码磨损或缺失时，机器人无法计算出受损二维码和正常二维码之间的距离，机器人行走方向丢失。4、基于深度学习的移动机器人视觉导航方法。如CN109341689A基于深度学习的移动机器人视觉导航方法，机器人在未知环境中随机探索并拍摄图像，打标工具对采集的RGB图像进行打标，用目标检测模型对打标图像进行训练，得到满足要求的目标检测模型。该方法主要存在两方面的问题：第一，当目标点相似度很高时机器人无法区分达到了哪个目标点；第二，当目标点周围有遮挡物时无法获取目标点的图像。该方法过于理想化，实用性和有效性有待提高。5、机器人餐厅多机器人自动定位系统。CN101661098B机器人餐厅多机器人自动定位系统，包括机器人餐厅中央服务器模块、多个服务机器人定位系统模块与无线通讯模块。机器人餐厅中央服务器模块负责对机器人餐厅中的所有服务机器人进行全局定位。所述机器人餐厅中央服务器模块，包括全景视觉定位模块、中央服务器定位信息整合处理模块和人机交互模块，所述全景视觉定位模块包括全景相机和栅格坐标系统，其中全景相机设置在机器人餐厅屋顶中央并与中央服务器定位信息融合处理模块相连接，栅格坐标系固定设置于机器人餐厅的地板并与全景相机相对设置。全景相机对整个餐厅里的物体进行拍摄，并对拍摄的全景图像进行实时处理，识别出所有的服务机器人与障碍物，从而确定各个物体的具体位置，生成全局视觉信息。在栅格坐标系的中心设有原点地毯...通过判断物体哪块地毯附近，就能够知道物体在栅格坐标系中的坐标值，从而确定物体在机器人餐厅中的位置。通过地毯格来判断物体位置，这种定位精度显然非常低，而且如果地面上没有地毯格，也就无法定位。另外，该专利中提到在地毯下放置射频电子标签来定位机器人，如定位技术第2项电子定位所述，显然精度也不能满足大部分定位精度要求高的场合。除上述问题之外，在机器人周围存在活动对象时，例如人群、车辆，对类似激光雷达的定位存在更大影响，更难识别自己当前位置；当一个区域存在多台机器人时，定位信号会受到相互干扰，对准确完成工作任务也存在更大挑战。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种机器人定位装置，具有定位准确度高、性能稳定、维护工作量小、成本低等特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人定位装置，包括机器人、一个或多个定位摄像头、计算模块；所述计算模块内置在机器人中或在机器人外单独外置；所述机器人、定位摄像头、计算模块存在通信连接；所述的定位摄像头安装在机器人运动周围环境内，一个定位摄像头或多个定位摄像头组合的视角范围覆盖指定的定位范围；机器人定位装置在定位摄像头的定位范围内，对实际位置与定位摄像头拍摄图片中的位置进行标定，使两者存在对应关系；机器人工作时，定位摄像头拍摄指定定位范围的图片，计算模块对图片进行分析，识别机器人且计算机器人在图片中的位置，通过实际位置与图片位置的对应关系，确定机器人的实际位置，并将该实际位置、或根据该实际位置计算得出的机器人后续动作指令传输给机器人。进一步地说，计算模块根据实际位置计算得出的机器人后续动作指令传输给机器人，是计算模块根据机器人实际位置、目标位置、地图、障碍物规划机器人行走路径，将行走路径、或行走路径的执行步骤传输给机器人。优选的，所述定位摄像头安装在机器人运动环境内，定位摄像头安装位置与机器人运动平面具有定垂直距离，定位摄像头视角平面与机器人运动平面平行，这样可以保证摄像头监控区域内拍摄的机器人处于图像中且图像无扭曲。进一步地说，如果机器人或机器人的运动部件在水平面运动，那么定位摄像头的安装位置与这个水平面保持一定垂直距离，且定位摄像头的视角平面与这个水平面平行；如果机器人或机器人的运动部件在垂直方向运动，那么定位摄像头的安装位置与这个垂直方向平面保持一定垂直距离，且定位摄像头的视角平面与这个垂直方向平面平行。优选的，所述一个或多个定位摄像头组合的视角范围覆盖机器人指定定位范围，定位摄像头安装在该定位摄像头定位范围的中央、或定位精度要求最高的机器人指定的定位范围中央。进一步地说，所述识别机器人且计算机器人在图片中的位置，就是计算模块分析图片中机器人的关键特征，并计算机器人关键特征在图片中的位置。关键特征是机器人的特定标识，是机器人外形轮廓、标志性结构、识别图案中至少一种的关键特征。进一步地说，所述识别图案包括二维码图案、圆形图案、多边形图案、色块图案中的至少一种，识别机器人，计算机器人在图片中的位置，是通过识别机器人上的识别图案的关键特征来识别机器人、并计算识别图案的关键特征在图片中的位置。并优选地采用二维码，因为利用二维码三个顶角位置探测图形可以方便的计算出每个二维码的中心点坐标，所以在定位摄像头容易拍摄到机器人上的识别图案时，采用二维码作为识别图案能快速准确的识别到机器人位置。进一步地说，所述定位摄像头，具有光学变焦功能，即使远距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人定位装置，其特征在于：包括机器人、一个或多个定位摄像头、计算模块，所述计算模块内置在机器人中或在机器人外单独外置；所述机器人、定位摄像头、计算模块存在通信连接；所述的定位摄像头安装在机器人运动周围环境内，一个定位摄像头或多个定位摄像头组合的视角范围覆盖指定的定位范围；在定位摄像头的定位范围内，对实际位置与定位摄像头拍摄图片中的位置进行标定，使两者存在对应关系；机器人工作时，定位摄像头拍摄指定定位范围的图片，计算模块对图片进行分析，识别机器人且计算机器人在图片中的位置，通过实际位置与图片位置的对应关系，确定机器人的实际位置，并将该实际位置、或根据该实际位置计算得出的机器人后续动作指令传输给机器人。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人定位装置，其特征在于：包括机器人、一个或多个定位摄像头、计算模块，所述计算模块内置在机器人中或在机器人外单独外置；所述机器人、定位摄像头、计算模块存在通信连接；所述的定位摄像头安装在机器人运动周围环境内，一个定位摄像头或多个定位摄像头组合的视角范围覆盖指定的定位范围；在定位摄像头的定位范围内，对实际位置与定位摄像头拍摄图片中的位置进行标定，使两者存在对应关系；机器人工作时，定位摄像头拍摄指定定位范围的图片，计算模块对图片进行分析，识别机器人且计算机器人在图片中的位置，通过实际位置与图片位置的对应关系，确定机器人的实际位置，并将该实际位置、或根据该实际位置计算得出的机器人后续动作指令传输给机器人。


2.如权利要求1所述的一种机器人定位装置，其特征在于：所述定位摄像头安装位置与机器人运动平面具有垂直距离，定位摄像头视角平面与机器人运动平面平行。


3.如权利要求1所述的一种机器人定位装置，其特征在于：所述定位摄像头安装在该定位摄像头定位范围的中央、或定位精度要求最高的机器人指定的定位范围的中央。


4.如权利要求1所述的一种机器人定位装置，其特征在于：所述识别机器人且计算机器人在图片中的位置，是通过识别机器人的关键特征在图片中的位置来确定机器人在图片中...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄孟文，
申请(专利权)人：常州市盈能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32