基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法技术

本发明专利技术为一种基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，首先将RGB‑D相机和惯性测量单元固定在爬壁机器人上，同时将爬壁机器人吸附在储罐表面；在机器人运动前采集焊缝图像，从中提取焊缝交点和直线焊缝向量，并将两者转换到机器人初始坐标系下；然后，将机器人初始坐标系的Z轴与储罐的焊缝直线向量对齐，获得机器人初始坐标系到储罐坐标系的初始旋转矩阵，进一步获取机器人初始坐标系与储罐坐标系之间的初始位姿变换矩阵；最后，使用视觉惯性里程计推算爬壁机器人运动增量，得到爬壁机器人在机器人初始坐标系下的最佳估计位姿，再通过初始位姿变换矩阵将最佳估计位姿转换到储罐坐标系下，得到任意时刻爬壁机器人在储罐坐标系下的全局位姿。该方法充分利用了储罐自身的焊缝信息以及三维模型信息，解决了爬壁机器人在储罐上全局定位困难的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人自主定位，具体为一种基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法。

技术介绍

0、技术背景

1、爬壁机器人被广泛应用于储罐焊缝、漏磁检测、除锈等任务，目前对于爬壁机器人的研究大多集中在吸附方式与机械结构方面，相较之下其定位技术还不成熟，而自主定位是爬壁机器人实现自主运动的重要前提。

2、根据传感器信息采集方式，爬壁机器人定位方法大致可以分为基于机载传感器和基于外部传感器两类。基于外部传感器的定位需要预先标定和部署，并且受环境影响较大。基于机载传感器的定位则类似于slam的状态估计和环境感知，其在初始全局位置姿态未知的情况下只能获得里程计的相对估计位姿，无法进行爬壁机器人的全局定位。此外，爬壁机器人吸附在储罐上，视野受限且储罐壁面纹理单一视觉特征退化，如何获得鲁棒的相对里程计也是需要解决的难题。因此，为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，其特征在于，在推算爬壁机器人运动增量过程中，引入视觉线特征残差和吸附约束残差进行优化，则目标函数为：

3.根据权利要求1所述的基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，其特征在于，步骤S4中，储罐坐标系下爬壁机器人与壁面的接触点和接触点法向量表示为：

4.根据权利要求1或3所述的基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，其特征在于，步骤S4中，偏航角误差Δyaw和初...

【技术特征摘要】

1.一种基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，其特征在于，在推算爬壁机器人运动增量过程中，引入视觉线特征残差和吸附约束残差进行优化，则目标函数为：

3.根据权利要求1所述的基于视觉焊缝位姿初始化的储罐爬壁机器人全局定位方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凌宇，陈凯楠，李洋，李文清，徐英杰，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：