本发明专利技术涉及一种基于多个二维码读码器的移动机器人定位系统及方法，其特点是：定位系统包括安装在移动机器人小车上的二维码定位控制器、至少两个二维码读码器和分布于地面上的二维码标签，所述的二维码定位控制器由微处理器和通信接口连接构成，所述的通信接口与至少两个二维码读码器相连接；所述定位方法包括：⑴建立三个坐标系；⑵计算在小车坐标系下移动机器人小车相对于两个二维码中心点连线的偏离角度；⑶计算两个二维码中心点连线相对于世界坐标系的偏离角度；⑷计算移动机器人小车相对于世界坐标系的偏离角度，从而获得移动机器人的精确位置。本发明专利技术设计合理，实现了对移动机器人的准确定位功能，具有精度高、稳定性强且便于实施等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于移动机器人小车定位领域，尤其是一种。
技术介绍
目前，移动机器人小车定位方法普遍采用二维码视觉定位方法。现有的移动机器人小车定位方法通常安装一个二维码读码器实现的，其具体方法是在移动机器人小车的中心位置安装一个二维码读码器，同时在室内地面按照一定间隔敷设一定数量的二维码，机器人小车上的二维码读码器每经过一个二维码，就对该二维码进行拍摄，然后以位于小车中心点的二维码的一组对边和沿着小车前进方向的直线所构成的夹角以及夹角的两条线之间的线性距离作为小车角度偏离的判别标准。上述定位方法存在的问题是当移动机器人小车比较长时，小车偏离夹角在车体尾部两边之间的线性距离往往几倍大于车体中心点附近的线性距离，一旦中心点偏角有略微的误差，就会造成车体尾部的大幅度误差，这就要求车体中心点的偏角必须十分精确，也就对手工操作和设备精度提出了很高的要求其一，手工敷设二维码，其二维码的姿态必须完全正确，其四条边和车体十字中心线必须互为垂直，稍微有一点倾斜就会出现中心点的偏角；其二，要求读码设备精度非常高，读出的二维码四个顶点的数据不能有任何误差，否则，也会因计算错误而形成中心点的偏角。以上要求对于实际工作很难做到首先，人工操作难以保证没有误差，其次，即使是精度非常高的二维码读码器在车体动态运行时，也往往会产生略微的误差。综上所述，采用一个二维码读码器进行视觉定位存在两个问题1、施工难度大，对人工和环境设备要求非常苛刻，形成人工成本和设备成本的高投入；2、容错性差，移动机器人运行非常不稳定由于采用一个二维码读码器定位的方法不能容错人工和设备的误差而常常造成误判断，致使移动机器人不得不长期处于大幅度位姿调整的状态，移动机器人运行时机体晃动、摇摆不定，严重影响了稳定性。
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，提供一种定位准确、稳定性强且便于实施的。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基于多个二维码读码器的移动机器人定位系统，包括安装在移动机器人小车上的二维码定位控制器、至少两个二维码读码器和分布于地面上的二维码标签，所述的二维码定位控制器由微处理器和通信接口连接构成，所述的通信接口与至少两个二维码读码器相连接，微处理器通过通信接口控制二维码读码器进行二维码图像采集、接收二维码图像并实现移动机器人的精确定位功能。而且，所述的通信接口为网络接口、USB接口或者1394接口，所述的二维码读码器为具有网络接口、USB接口或者1394接口的摄像头。而且，所述二维码读码器为两个的时候，其安装在移动机器人小车上的位置为两个二维码读码器安装在移动机器人小车长度方向的中心线上，一个位于移动机器人小车的中心点，另外一个位于移动机器人小车的尾部，两个二维码读码器之间的距离近似于移动机器人车体长度的二分之一。一种基于多个二维码读码器的定位方法，包括以下步骤 ⑴建立如下三个坐标系图像坐标系(U、V)、小车坐标系(X小车、y小车)、世界坐标系(X世界、y世界)；⑵计算在小车坐标系下移动机器人小车相对于两个二维码中心点连线的偏离角度；⑶计算两个二维码中心点连线相对于世界坐标系的偏离角度；⑷计算移动机器人小车相对于世界坐标系的偏离角度，从而获得移动机器人的精确位置。而且，所述步骤⑵包括以下处理过程①标定图像坐标系和小车坐标系的关系Pl 小车(x, y) =RXPl 图像(ul, vl)；Pl 小车(X，y) =RXP2 图像(u2, v2)；上式中Pl图像(ul，vl)为空间某一点Pl在图像坐标系中的坐标；P2图像(u2，v2)为空间某一点P2在图像坐标系中的坐标；Pl小车(X，y)为空间某一点Pl在小车坐标系下的坐标；P2小车(x，y)为空间某一点P2在小车坐标系下的坐标；R为旋转矩阵值；②将图像坐标系下的四个顶点转换为小车坐标系；第一个二维码在图像坐标系下四个顶点坐标转换为小车坐标系下的坐标为Pl 二维码(xl, yl)=RXPl 二维码(ul, vl)Pl 二维码(x2, y2)=RXPl 二维码(u2, v2)Pl 二维码(x3, y3)=RXPl 二维码(u3, v3)Pl 二维码(x4, y4) =RXPl 二维码(u4, v4)第二个二维码在图像坐标系下四个顶点坐标转换为小车坐标系下的坐标为P2 二维码(xl, yl)=RXP2 二维码(ul, vl)P2 二维码(x2, y2) =RXP2 二维码(u2, v2)P2 二维码(x3, y3) =RXP2 二维码(u3, v3)P2 二维码(x4, y4) =RXP2 二维码(u4, v4)③计算小车坐标系下的两个二维码的中心点坐标第一个二维码的中心点在小车坐标系中的坐标为Xl 二维码=(Pointll. x+Pointl2. x+Pointl3. x+Pointl4. x) /4 ；Yl 二维码=(Pointll. y+Pointl2. y+Pointl3. y+Pointl4. y) /4 ；上式中，Pointll.x、Pointl2. x、Pointl3. x、Pointl4. x 为第一个二维码在图像坐标系下的四个顶点坐标转换为小车坐标系下的四个顶点的X轴的坐标；第二个二维码的中心点在小车坐标系中的坐标为X2 二维码=(Point21. x+Point22. x+Point23. x+Point24. x) /4 ；Y2 二维码=(Point21. y+Point22. y+Point23. y+Point24. y) /4 ；上式中，Point21.x、Point22. x、Point23. x、Point24. x 为第二个二维码在图像坐标系下的四个顶点坐标转换为小车坐标系下的四个顶点的X轴的坐标 ；④计算小车坐标系下两个中心点位置偏差A X小车、A Y小车A X小车=X2 二维码-Xl 二维码；A Y小车=Y2 二维码-Yl 二维码；⑤计算小车坐标系下的角度偏差tan 0小车_码tan 0小车码=A X小车/ A Y小车。而且，所述步骤⑶包括以下处理过程①获得两个二维码在世界坐标系下的坐标Pl(xl世界，yl世界)；p2(x2世界，y2世界)；②计算得到两个二维码中心点连线相对于世界坐标系的A X世界、A Y世界；A X世界=x2世界-xl世界；A Y世界=y2世界-yl世界；③计算得到两个二维码中心点连线相对于世界坐标系的偏离角度；tan 0码_世界=AX世界/AY世界。而且，所述步骤⑷计算移动机器人小车相对于世界坐标系的偏离角度的公式为0车世界=0小车_码+ 0码_世界上式中，0车_世界为移动机器人小车相对于世界坐标系的偏离角度；0小车_码为移动机器人小车相对于二维码的偏离角度为；e码_世界为两个二维码中心点连线在世界坐标系下相对于世界坐标系的偏离角度。本专利技术的优点和积极效果是I、本定位系统在移动机器人小车上安装至少两个二维码读码器实现对移动机器人的精确定位功能，克服了长期以来视觉定位方法中使用一个二维码读码器在车体中心的四个顶点来计算角度的技术偏见，从而使误差范围比原来缩小了几十倍，提高了定位的准确性。2、本定位方法解决了长期以来二维码定位时过分依赖二维码的姿态和读码设备精度的难题，通过两个二维码中心点连线的方法不仅大幅度提高测量精度还使容本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多个二维码读码器的移动机器人定位系统，其特征在于：包括安装在移动机器人小车上的二维码定位控制器、至少两个二维码读码器和分布于地面上的二维码标签，所述的二维码定位控制器由微处理器和通信接口连接构成，所述的通信接口与至少两个二维码读码器相连接，微处理器通过通信接口控制二维码读码器进行二维码图像采集、接收二维码图像并实现移动机器人的精确定位功能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘征，景国辉，金纬，
申请(专利权)人：无锡普智联科高新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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