[发明专利]一种移动机器人视觉导航方法与系统、以及仓库系统

权利要求书

1.一种移动机器人视觉导航方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

步骤1)利用安装在移动机器人底部的相机实时采集所述移动机器人所在预设场景内的场景图像，并转换为灰度图像，其中，所述预设场景中预设有条带，所述条带的预定位置上设置有至少一个二维码标签，所述二维码至少包含用于控制移动机器人移动的状态转换信息和速度变换信息，其中，所述状态转换信息用于确定移动机器人启动、停止，或变换方向；

步骤2)识别并解码所述灰度图像中的二维码，获得所述状态转换信息和速度变换信息；并同时确定同一帧所述灰度图像中所述条带的轮廓中心线，计算所述条带的轮廓中心线与所述灰度图像中心线的偏移距离和偏移角度，其中，根据轮廓中心线与灰度图像中心线的夹角确定所述偏移角度，根据灰度图像的中心点坐标与所述条带的几何中心坐标，以及像素点长度与实际物理距离的比例，确定所述偏移距离；和

步骤3)根据所述状态转换信息和速度变换信息调整移动机器人的线速度和运动方向，并同时根据所述偏移距离和偏移角度对移动机器人的角速度进行实时纠偏，其中，

所述方法利用图像的方式同时采集条带上的二维码和用于角速度纠偏的场景图像，并对同一帧图像中二维码和条带进行合并处理，同时控制机器人的状态转换、速度变换，和角速度的实时纠偏。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人视觉导航方法，其特征在于，在所述步骤3)中，根据所述状态转换信息确定所述移动机器人启动、停止，或变换方向，根据所述速度变换信息确定所述移动机器人加速、减速，以及确定最大速度、最小速度。

3.根据权利要求1所述的一种移动机器人视觉导航方法，其特征在于，所述步骤3)中根据所述状态转换信息和速度变换信息调整移动机器人的线速度和运动方向的步骤中：

所述状态转换信息和速度变换信息为启动时，则移动机器人开始运动；

所述状态转换信息和速度变换信息为停止时，则移动机器人停止运动；

所述状态转换信息和速度变换信息为加速时，则移动机器人开始加速运动；

所述状态转换信息和速度变换信息为减速时，则移动机器人开始减速运动；

所述状态转换信息和速度变换信息为转向时，则移动机器人开始转向；

所述状态转换信息和速度变换信息为返回时，则移动机器人开始反向运动。

4.根据权利要求1所述的一种移动机器人视觉导航方法，其特征在于，步骤1)中还包含以下子步骤：

i)根据相机安装位置以及实际环境调节相机配套光源的亮度；

ii)根据当前光照水平调节相机曝光时间，所述曝光时间范围为1000us至8000us；

iii)实时采集连续清晰的场景图像。

5.根据权利要求1所述的一种移动机器人视觉导航方法，其特征在于，所述步骤2)中的识别并解码所述灰度图像中的二维码，获得所述状态转换信息和速度变换信息的步骤还进一步包含以下子步骤：

i)预先对二维码进行编码，使所述二维码中至少包含状态转换信息和速度变换信息；

ii)在所述灰度图像中确定二维码的四个顶点，将所述四个顶点顺次连接起来，从而对所述二维码进行标记；

iii)对二维码进行解码，获得所述状态转换信息和速度变换信息。

6.根据权利要求1所述的一种移动机器人视觉导航方法，其特征在于，所述步骤2)中的确定同一帧所述灰度图像中所述条带的轮廓中心线，并计算所述条带的轮廓中心线与所述灰度图像中心线的偏移距离和偏移角度的步骤还进一步包含以下子步骤：

i)对所述灰度图像进行全局阈值的二值化操作，对二值化后的图像提取边界，进行8邻域连接；

ii)根据所述轮廓所包含的区域，通过计算轮廓横截面的几何中心并确定横截面定位得到所述轮廓中心线；

iii)计算所述条带轮廓中心线与所述灰度图像的中心线之间的像素点；

iv)对像素点进行标定，获取单个像素点对应的实际物理距离，从而确定所述条带轮廓中心线和所述灰度图像的中心线的实际距离；

v)根据所述条带轮廓中心线与所述灰度图像中心线的夹角确定偏移角度。