[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

说明书

本发明公开了一种移动机器人视觉导航方法及系统，本方法实时采集移动机器人所在场景内的场景图像并转换为灰度图像；识别并解码灰度图像中的二维码，获得状态转换信息和速度变换信息；同时确定同一帧灰度图像中条带的轮廓中心线，计算条带的轮廓中心线与灰度图像中心线的偏移距离和偏移角度；根据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，同时根据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。本发明利用图像的方式同时采集条带上的二维码和用于纠偏的场景图像，对同一帧图像中二维码和条带进行合并处理，同时控制机器人的预定运动和实时纠偏，能够显著地简化控制和纠偏方法，提高速度，并使系统更加稳定。

技术领域

本发明涉及机器人视觉导航领域，尤其涉及一种基于二维码和条带的移动机器人视觉导航方法与系统，以及仓库系统。

背景技术

移动机器人在仓储物流、移动操作等领域有着广泛的应用需求。

导航技术是移动机器人的一项关键技术。传统的导航方法是敷设金属导线或磁钉，虽控制简单，但安装不便，维护成本较高；而惯性导航则利用光电编码器和陀螺仪，虽简单灵活，但易受各种干扰的影响，误差不断累积。近年来，视觉导航以其信息量大、灵敏度高、灵活性强等优点在移动机器人导航中得到广泛关注。

视觉导航是移动机器人通过图像采集获取机器人当前状态下的环境信息，通过对环境图像的处理与分析确定环境对象和机器人在环境中的位置，从而控制移动机器人的速度和方向的。鉴于活动场景的复杂性和移动机器人的动态特性，又由于要在机器人运动过程中对图像进行处理，视觉系统的稳定性和实时性还不够。例如，通过不断对周围环境进行学习以建立环境地图来进行视觉导航的方法，需要依据精确的地图，因此对数据的处理很大，实时性难以满足；此外，还有通过对路径信息的提取来实现在道路上进行导航，需要考虑光照、动态环境等的影响，系统的稳定性难以维持。二维码和条带在较复杂的场景中容易识别，如CN103294059A基于混合导航带的移动机器人定位系统及其方法，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，方法不够简单；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，虽提高了运行速度，但未进行快速的图像处理；如CN102788591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，方法有效性有待提高。

综上所述，本领域迫切需要一种更为简单、快速、有效的移动机器人视觉导航方法及系统，以提高视觉导航的实时性和鲁棒性。

发明内容

本发明的目的就是提供过一种移动机器人视觉导航方法与系统、以及仓库系统。

本发明的第一个方面提供了一种移动机器人视觉导航方法，包含以下步骤：

步骤1)实时采集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，预设场景中预设有条带，条带的预定位置上设置有至少一个二维码标签，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，；

步骤2)识别并解码灰度图像中的二维码，获得状态转换信息和速度变换信息；并同时确定同一帧灰度图像中条带的轮廓中心线，计算条带的轮廓中心线与灰度图像中心线的偏移距离和偏移角度；和

步骤3)根据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。

在另一优选例中，根据状态转换信息确定移动机器人启动、停止，或变换方向。

在另一优选例中，根据速度变换信息确定移动机器人加速、减速，以及确定最大速度、最小速度。