[发明专利]一种基于5G通信的相机阵列机器人定位方法及装置

说明书

一种基于5G通信的相机阵列机器人定位方法及装置，针对目前室内移动机器人部署复杂、定位不准的弊端，提出将广角相机阵列安装在室内顶部，一方面获取更大的视野，另一方面，不影响室内其他的操作环境；同时机器人搭载二维码，二维码被相机阵列识别后可以提供机器人编号信息，以及在世界坐标系下的准确位姿。采用5G通信方式传输采集的图像数据、机器人位姿数据和控制指令，以满足移动机器人对实时性的要求。最后设置机器人控制服务器负责接收相机数据并进行位姿计算和路径规划，并将控制指令发送给移动机器人端，移动机器人端只需要执行控制指令，无需搭载工控机，节约了系统的整体成本。

技术领域

本发明涉及计算机视觉、机器人自主定位领域，具体涉及一种基于5G通信的相机阵列机器人定位方法及装置。

背景技术

自主定位技术是移动机器人的核心。目前，比较稳定的自主定位技术包括激光定位、磁条定位和视觉定位。其中激光定位部署简单，受光照等影响较小，精度高。但高精度激光雷达的成本较高，往往是视觉传感器的几十甚至上百倍，极大拉高了移动机器人的成本，且二维激光采集的信息过于简单，环境适应性差。磁条定位则需要较高的维护成本，且易受环境变化影响。

视觉定位的主要问题是受光照等条件影响较大，很难对环境中的自然特征进行稳定识别，因此常用的方法是依赖环境中事先布置好的二维码进行定位。但二维码的布置时间较长，且成本较高，需要对现场进行较大的改造。机器人行动区域均需布置适当密度的二维码，如果更换路线，则需要重新布置，对整个环境改变较大。且二维码一般会布置在地面上，极易被遮挡或污染，导致定位失败，维护成本极高。且受当前数据传输速率限制，位姿计算及导航必须在本地完成。因此，每台机器人必须搭载工控机，进行位姿计算以及路径规划，提升了单车成本。

从节约成本的角度出发，结合二维码定位的基本原理，同时为克服传统视觉定位方案的种种弊端，本发明提出了一种基于5G技术使用安装在顶部的相机阵列进行定位的方案。通过检索，专利号为CN201710535581的《基于地基鱼眼相机阵列的无人机光学跟踪定位方法》提出了相似的定位方法。上述专利采用在地基安装鱼眼相机阵列对无人机进行识别的方法，使用视觉传感器采集图像分析后获取无人机的像素坐标，然后通过多相机对单一目标的共同识别，恢复出无人机的位姿。但该方法对无人机的分析识别过于简单，对无人机整体当做一个目标识别，误差较大，且无法对不同的个体进行区分，不适合用于室内机器人的定位。且相机阵列无法进行计算，必须搭配运算模块，因此需要实时传输图像到运算模块，现有的无线通信技术无法达到稳定、低延时的要求。专利号为CN201910108666的《一种数据中心机房机器人导航定位系统》提出了一种室内机器人适用的视觉二维码定位方式，成本较低，稳定性较强。但该方法需要在机房张贴二维码，同时需要手绘二维码地图，部署过程繁琐，且事先张贴好的二维码被污染、遮挡后定位易失效。这样的室内机器人部署复杂且定位不准，也不能满足移动机器人对实时性的要求。最后每个移动机器人都需要识别二维码信息并控制运行以满足轨迹规划，均需要较强大的计算能力，不利于降低系统的整体成本。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种基于5G通信的相机阵列机器人定位方法及装置，在降低机器人系统成本的同时提高移动机器人自主定位的精度和定位稳定性。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于5G通信的相机阵列机器人定位方法，包括如下步骤：

步骤S1：收集传感器信息，即使用顶部相机阵列对场景中的图像进行实时采集，并通过5G通信方式发送给机器人控制服务器；

步骤S2：对获取的图像进行反畸变，并准确识别出反畸变后图像中的车载二维码；

步骤S3：对识别出的车载二维码进行解码；

步骤S4：预设二维码坐标系；

步骤S5：基于预设二维码坐标系，根据收到的车载二维码识别移动机器人身份信息并计算移动机器人的当前位姿；