[发明专利]一种自主移动机器人二维码引导控制方法

权利要求书

1.一种自主移动机器人二维码引导控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：目标引导位置通过创建的的AR Tag二维码标签进行标记；

S2：机器人自主导航至目标区域后，识别二维码，视觉引导使之准确到达目标引导位置；

S3：目标引导控制方法根据二维码信息判断目标引导位置，计算二维码的位姿和二维码相对摄像头的空间位置；

S4：移动机器人根据摄像头与二维码之间的位姿，调整自身移动的速度与方向；

S5：移动机器人在不同的目标距离上选择不同大小的二维码进行目标引导。

2.根据权利要求1所述的一种自主移动机器人二维码引导控制方法，其特征在于：所述步骤S1中具体包括：

S11：AR Tag二维码标签图案由引导控制方法自动生成，包含目标点二维码编号AR_ID、二维码地图坐标和二维码尺寸信息；

S12：目标点二维码编号AR_ID包含目标点编号，子标签编号以及保留字段；

S13：二维码标签尺寸按照目标引导开始点与停止点间的距离进行设置；

S14：机器人操作系统保存上述信息用于二维码引导；

S15：多个二维码标签的中心应在同一垂直水平线上，二维码之间的垂直高度差，不大于最小二维码的尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种自主移动机器人二维码引导控制方法，其特征在于：所述步骤S2中具体包括：

S21：机器人架构于机器人操作系统ROS上，建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航；

S22：引导控制算法在增量式地图中增加引导目标位置信息，其特征在于引导目标位置信息包含引导目标点编号、坐标点、到达该坐标点后机器人的姿态；

S23：目标位置信息标定时，控制机器人使相机正对着二维码标签；

S24：二维码标签与目标引导位置间的坐标关系为正上方；

S25：目标引导控制程序接收传感器以消息形式发送的到位信息，然后结束引导过程。

4.根据权利要求1所述的一种自主移动机器人二维码引导控制方法，其特征在于：所述步骤S3中具体包括：

S31：设置World与Camera之间的坐标变换；包括Label_Size：使用二维码的实际尺寸，单位为厘米；

Camera_Image：提供用于检测二维码标签的摄像机框架的话题名称；

Camera_Info：提供摄像头校准参数以便可以校正图像的话题名称；

Output_Frame：摄像机识别到的每一帧二维码标签的笛卡尔坐标；

S32：棋盘格标定法，标定用来识别二维码的摄像头，生成标定文件，订阅图像数据的等相关话题名；

S33：使用RGB-D深度相机识别二维码比普通摄像头，集成深度数据以进行更好的姿势估计；

S34：加载相机标定文件，识别目标二维码，发布所有识别到的二维码信息，包括ID号和二维码的位姿状态。

5.根据权利要求1所述的一种自主移动机器人二维码引导控制方法，其特征在于：所述步骤S4中具体包括：

机器人使用相机识别二维码，获取二维码ID号和二维码的位姿状态；通过二维码姿态和空间位置获取机器人与二维码坐标水平轴x的偏差，和机器人到二维码坐标纵深轴z的距离；机器人通过反馈的二维码位姿调整角速度angular与线速度linear，使之准到达目标点；具体包括：

移动机器人自主导航到达地图上标定的坐标，调整机器人自身的姿态，相机识别数字标签的二维码，通过机器人到二维码坐标纵深轴z的距离，调整机器人线速度v，若获取的纵深轴z的距离大于设定的摄像头到二维码标签的距离，设定的线速度v为正，机器人向着二维码正向前进；若获取的纵深轴z的距离小于设定的目标区域到二维码标签的距离，设定的线速度v为负，机器人向着二维码后退，且获取的纵深轴z的距离越接近设定的目标区域到二维码标签的距离时，设定的线速度v越小，最终到达目标点；

机器人与二维码坐标水平轴x的偏差为e(k)，通过数字PID增量式控制算法调节调整机器人角速度ω，增量式PID控制输出的是控制量增量。

6.根据权利要求1所述的一种自主移动机器人二维码引导控制方法，其特征在于：所述步骤S5中具体包括：

S51：根据移动机器人自主导航结束后的位置与目标区域的距离，设计二维码标签的尺寸，距离较远时，用大尺寸的二维码标签与小尺寸的二维码标签结合；

S52：移动机器人自主导航到二维码识别区域后，摄像头识别所有的在视野范围内的二维码标号，匹配目标区域的二维码标号，计算该二维码的位置姿态，进行引导控制进入目标区域；

S53：机器人靠近目标位置，摄像头拍摄大尺寸二维码信息丢失后，引导算法识别小尺寸二维码信息并进行目标位置引导。