[发明专利]定位方法及系统

权利要求书

1.一种定位方法，应用于轮式移动机器人的定位系统，所述定位系统包括编码器、陀螺仪、单目相机、底盘控制芯片和机器人主控子系统，所述编码器安装于轮式移动机器人的车轮上，其特征在于，所述方法包括：

所述底盘控制芯片根据所述编码器采集到的车轮的转速数据和所述陀螺仪采集到的所述轮式移动机器人的角度数据得到轮式里程计模型的第一位姿数据，所述第一位姿数据包括第一位置和第一速度；

所述机器人主控子系统根据所述单目相机获取到的图像数据计算出视觉里程计模型的第二位姿数据，所述第二位姿数据包括第二位置和第二速度；

所述机器人主控子系统将所述第一位姿数据和所述第二位姿数据进行时间戳对齐和运动轨迹对齐，恢复所述单目相机的最优相机尺度；

所述机器人主控子系统依据所述最优相机尺度对所述第二位姿数据进行尺度恢复；

所述机器人主控子系统将所述第一位姿数据与尺度恢复后的所述第二位姿数据进行融合，得到所述轮式移动机器人的最终位姿数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述机器人主控子系统对所述图像数据中的每一个关键帧图像进行回环检测；

当发生回环时，所述机器人主控子系统对所述轮式移动机器人进行重定位计算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人主控子系统对所述图像数据中的每一个关键帧图像进行回环检测，包括：

所述机器人主控子系统对所述图像数据中的每个关键帧图像提取多个FAST角点，并计算每个FAST角点的BRIEF描述子；

所述机器人主控子系统根据每个FAST角点及对应的BRIEF描述子，通过DBoW2算法计算当前帧与之前关键帧的相似度大小；

当相似度大于设定的阈值时，所述机器人主控子系统判定则发生回环。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码器和所述轮式移动机器人的车轮数量均为多个且一一对应，所述底盘控制芯片根据所述编码器采集到的车轮的转速数据和所述陀螺仪采集到的所述轮式移动机器人的角度数据得到轮式里程计模型的第一位姿数据，包括：

所述底盘控制芯片根据每个所述编码器采集到的车轮的转速数据得到所述轮式移动机器人在当前坐标系下的速度数据和第一姿态角；

所述底盘控制芯片根据预先建立的陀螺仪误差模型计算出所述轮式移动机器人当前在全局坐标系下的第二姿态角；

所述底盘控制芯片将所述第一姿态角与所述第二姿态角进行卡尔曼滤波融合，得到所述轮式移动机器人的最终姿态角；

所述底盘控制芯片根据所述速度数据和所述最终姿态角解算所述轮式移动机器人在世界坐标系下的速度及位置信息，得到所述第一位姿数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车轮的数量为3个，且两两之间的夹角为120°，所述轮式移动机器人在当前坐标系下的速度数据为:其中，v_x、v_y分别表示在当前坐标系下的x轴和y轴的速度,ω表示在当前坐标系下绕自身几何中心的旋转速度，ω₁、ω₂、ω₃分别表示三个车轮的旋转速度，L为轮式移动机器人的底盘半径，R为车轮半径。