一种机器人不确定位姿的自主识别系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人不确定位姿的自主识别系统与方法，包括机器人和环境标志物，其中，机器人内含有控制与计算单元、运动单元，及视觉传感器与激光测距传感器；环境标志物包括初级位置标志物和精确位置标志物，通过机器人自身设备，实现自主对环境的感知，进而识别出自身当前的位姿，不依赖外部智能设备系统的支持，减少了系统复杂度和成本；并通过位姿偏差补偿，可以避免机器人多次调整位姿达到标准作业位姿，能容许合理的位姿偏差，确保机器人在非标准作业位姿下达成与标准作业位姿一致的工作结果，从而使得机器人一次进入作业点即可开展工作，避免对多次位置调整，提升机器人工作效率。工作效率。工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人不确定位姿的自主识别系统与方法


[0001]本专利技术涉及智能机器人
，具体为一种机器人不确定位姿的自主识别系统与方法。

技术介绍

[0002]目前在工业机器人和生活服务机器人，常常需要往返特定地点(工作位置)，在特定地点完成一些作业动作。比如仓库机器人需要到固定的地点取存货物、服务机器人需要到固定的地点充电。
[0003]机器人往往在标准位置下作业动作更加精确，操作成功率更高。机器人离开特定标准地点再返回时，往往较难精确进入原来的标准作业点，常常存在位置偏差；实际进入的工作地点相对标准作业点的位姿偏差度将影响作业精度效果，往往需要机器人多次频繁调整自己的位姿达到相对准确的目标作业地点进行工作，效率较低，所以急需一种机器人不确定位姿的自主识别系统与方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种通过位姿偏差补偿，实现准确作业动作的机器人不确定位姿的自主识别系统与方法，来解决上述现有技术中存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种机器人不确定位姿的自主识别系统，包括：
[0006]机器人，装有控制与计算单元、运动单元，及视觉传感器与激光测距传感器；
[0007]环境标志物，包括初级位置标志物，供机器人识别判断是否进入作业地点，以及精确位置标志物，供机器人识别，计算并判断机器人当前位姿。
[0008]优选的，所述初级位置标志物和精确位置标志物均为一种或多种标志物组合。
[0009]优选的，多个标志物组合包括若干个横向标志物组成，或若干个纵向标志物组成，或若干横向标志物和若干纵向标志物组成。
[0010]优选的，所述机器人通过视觉传感器与激光测距传感器识别初级位置标志物和精确位置标志物，并获取相应数据，传输至控制与计算单元进行计算，判断所述机器人当前位置及当前位姿。
[0011]一种机器人不确定位姿的自主识别方法，该方法基于机器人不确定位姿的自主识别系统进行自主识别，包括如下步骤：
[0012]S1、设定标准作业位置，以及在标准作业位置时机器人对环境标志物的观察参数，并以该参数形成参考标准特征图；
[0013]S2、机器人移动，并在视觉传感器识别到初级位置标志物时，确定进入作业地点；
[0014]S3、进入作业地点后，识别获取实际精确位置标志物的图像，提取标志性关键线条特征，得到实际特征图；
[0015]S4、将实际特征图与参考标准特征图进行旋转平移匹配，确保两者关键特征重合，
得到选特征匹配关系；
[0016]S5、基于标准作业时的世界坐标系中机器人的位姿按特征匹配关系旋转平移获得当前机器人的实际位姿。
[0017]优选的，在步骤S2中，机器人通过视觉传感器同步识别一个或多个初级位置标志物，调整所述机器人进入作业地点的位置。
[0018]优选的，在步骤S3中，识别获取实际的一个或多个精确位置标志物图像。
[0019]优选的，在步骤S4中，特征匹配关系为：P0＝P1
×
R+T，其中，P0为标准作业时识别到精确位置标志物图像，P1为实际精确位置标志物的图像，R为旋转量，T为平移量。
[0020]优选的，根据P0＝P1
×
R+T，计算获得实际作业位姿相对标准作业位姿的偏移[R,T]。
[0021]优选的，所述机器人实际作业时的位姿为[R1,T1]＝[R0,T0]×
[R,T]，其中[R0,T0]为标准作业时机器人相对世界坐标系原点的位置。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术中完全依靠机器人自身设备，实现自主对环境的感知，进而识别出自身当前的位姿，不依赖外部智能设备系统的支持，减少了系统复杂度和成本；
[0023]其中，采用初级位置标志物和精确位置标志物，实现两级标志物识别方法，初步位置标识物识别与精确标识物识别结合，确保了机器人首先进入可信位置范围，再进行精确位姿识别，避免了识别失败，提高了识别匹配的成功率；
[0024]本专利技术中，通过机器人和环境标志物配合，使得机器人主动识别实际到达的位置相对标准作业位置的偏差，通过位姿偏差补偿，可以避免机器人多次调整位姿达到标准作业位姿，能容许合理的位姿偏差，确保机器人在非标准作业位姿下达成与标准作业位姿一致的工作结果，从而使得机器人一次进入作业点即可开展工作，避免对多次位置调整，提升机器人工作效率。
附图说明
[0025]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0026]在附图中：
[0027]图1是本专利技术机器人不确定位姿的自主识别系统的示意图；
[0028]图中标号：1、机器人；2、视觉传感器；3、激光测距传感器；4、初级位置标志物；5、精确位置标志物。
具体实施方式
[0029]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]实施例：一种机器人不确定位姿的自主识别系统，包括机器人1和环境标志物，其中，机器人1内含有控制与计算单元、运动单元，及视觉传感器2与激光测距传感器3；环境标志物包括初级位置标志物4和精确位置标志物5，初级位置标志物4的作用是：提供环境标识给机器人1，机器人1识别到初级位置标志物4后，标识机器人1进入可允许的位置范围的作
业地点，初步位置标志物可以扩展为多种标志物组合；精确位置标志物5的作用是：提供环境标识给机器人1，机器人1根据精确环境标识物判断自己当前位置的位姿，精确位置标志物5可以扩展为多种标志物组合，上述过程中，机器人1都是通过视觉传感器2与激光测距传感器3识别初级位置标志物4和精确位置标志物5，并获取相应数据，传输至控制与计算单元进行计算，判断所述机器人1当前位置及当前位姿。
[0031]一种机器人不确定位姿的自主识别方法，该方法基于机器人1不确定位姿的自主识别系统进行自主识别，包括如下步骤：
[0032]S1、设定标准作业位置，以及在标准作业位置时机器人1对环境标志物的观察参数，并以该参数形成参考标准特征图；
[0033]可参考图1，初级环境标识物为A1和A2，精确环境标志物为B1，B2，B3或其任意组合；其中，环境标志物的选取要求，具备可简化抽象成具体明显特征的物体，比如可抽象识别为特征清晰的线条，可以采取环境中天然具有代表性的物体，也可以采用人为加工后的标记物；
[0034]为了识别机器人1实际作业时的位置相对标准作业时的位置偏离度，规划确定机器人1标准作业位置Z0；设定初步位置标志物的位置M0，精确位置标志物5的位置N0；设定标准作业时机器人1位置为Z0，Z0与N0的距离为S0；设定机器人1置于标准作业位置Z0时，通过视觉传感器2观察到的初步位置标识物图像为PM0，观察到的精确位置标志物5图像为P0；机器人1在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人不确定位姿的自主识别系统，其特征在于，包括：机器人，装有控制与计算单元、运动单元，及视觉传感器与激光测距传感器；环境标志物，包括初级位置标志物，供机器人识别判断是否进入作业地点，以及精确位置标志物，供机器人识别，计算并判断机器人当前位姿。2.根据权利要求1所述的一种机器人不确定位姿的自主识别系统，其特征在于：所述初级位置标志物和精确位置标志物均为一种或多种标志物组合。3.根据权利要求2所述的一种机器人不确定位姿的自主识别系统，其特征在于：多个标志物组合，包括若干个横向标志物组成，或若干个纵向标志物组成，或若干横向标志物和若干纵向标志物组成。4.根据权利要求1所述的一种机器人不确定位姿的自主识别系统法，其特征在于：所述机器人通过视觉传感器与激光测距传感器识别初级位置标志物和精确位置标志物，并获取相应数据，传输至控制与计算单元进行计算，判断所述机器人当前位置及当前位姿。5.一种机器人不确定位姿的自主识别方法，该方法基于权利要求1
‑
4任一项所述的机器人不确定位姿的自主识别系统进行自主识别，其特征在于，包括如下步骤：S1、设定标准作业位置，以及在标准作业位置时机器人对环境标志物的观察参数，并以该参数形成参考标准特征图；S2、机器人移动，并在视觉传感器识别到初级位置标志物时，确定进入作业地点；S3、进入作业地点后，识别获取实际精确位置标志物的图像，提取标志...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迷迷，杨星星，张立珍，
申请(专利权)人：东南大学成贤学院，
类型：发明
国别省市：