[发明专利]一种基于颜色模式与辅助识别的室内机器人导航与定位方法

摘要

一种基于颜色模式与辅助识别的室内机器人导航与定位方法，涉及机器人移动技术领域，它包括机械移动机构、速度控制器（8）、主处理逻辑模块（9）和导航系统，所述机械移动机构包括机器人框架体（1）和一对驱动轮（2），所述机器人框架体（1）的底部设有摄像头安装凹槽，所述一对驱动轮（2）安装在机器人框架体（1）的底部，所述主处理逻辑模块（9）通过速度控制器（8）控制一对驱动轮（2）的转速；基于颜色模式与辅助识别的室内机器人导航与定位方法包括内机器人定位的方法、室内机器人视宽判定的方法和室内机器人导航的方法；本发明具有高效、不易损坏、错误容忍度高、强纠错能力并且定位准确的优点。

主权项

1.一种基于颜色模式与辅助识别的室内机器人导航与定位方法，其特征在于室内机器人定位的方法按照以下步骤进行：步骤1，预先测定，当机器人处于正确行驶的姿态时，唯一标识装置位于呈现在摄像头(3)下的中心位置，将这个中心位置标记为Pt(xt,yt),记为标准中心位置；步骤2，当机器人在移动的时候，摄像头(3)捕捉到地面的唯一标识装置图形编码信息；步骤3，经过视频信息分析处理模块(4)的处理，得到四个不同的颜色模式的中心位置，标识为P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4)；步骤4，使用步骤3中两个不相邻的中心点，经过计算，得到唯一标识装置的中心位置Pr(xr,yr),称作唯一标识装置中心位置：xr＝(x1+x3)/2或者xr＝(x2+x4)/2，yr＝(y1+y3)/2或者yr＝(y2+y4)/2；步骤5，根据唯一标识装置中心位置Pr和标准中心位置Pt的比较,得到机器人的偏移量Δx＝xt–xr，Δy＝yt–yr；步骤6，结合偏移量和唯一标识所对应的绝对地理位置地址，得到机器人的真实位置；室内机器人视宽判定的方法如下：步骤1，预先测定机器人安全无障碍通过的通道或者门的宽度；步骤2，机器人前进的时候，位于机器人前端的摄像头(3)捕获视频信息，经过视频信息分析处理模块(4)处理后，得到位于入口两侧的颜色模式在机器人坐标中的位置记为P1(x1,y1)和P2(x2,y2)， 根据这两个点的位置得到两点之间的平面距离D:D＝|x1‑x2|步骤3，将得到的距离D与预先测定的安全宽度相比较，如果大于或者相等，则通过，否则不通过；室内机器人导航的方法如下：步骤1，预先测定，当机器人处于正确行驶的姿态时，唯一标识装置位于呈现在摄像头(3)下的中心位置，将这个中心位置标记为Pt(xt,yt),称为标准中心位置；步骤2，当机器人要放置到地面上的时候，需要放置在指定的区域里面，保证摄像头(3)捕捉到地面的唯一标识装置图形编码信息；步骤3，经过视频信息分析处理模块(4)的处理，得到四个不同的颜色模式的中心位置,标识为P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4),以及四个颜色模式的排列角度Θ1，Θ2，Θ3，Θ4；步骤4，使用其中两个不相邻的中心点，经过计算，得到唯一标识装置的中心位置Pr(xr,yr),称为唯一标识装置中心位置：xr＝(x1+x3)/2或者xr＝(x2+x4)/2，yr＝(y1+y3)/2或者yr＝(y2+y4)/2；步骤5，根据唯一标识装置中心位置Pr和标准中心位置Pt的比较，得到机器人的偏移量Δx＝xt–xr，Δy＝yt–yr；步骤6，根据偏移量，算出机器人需要调整的两个车轮的输出，从而实现机器人的直线行走RatioL＝RatioD+Δx×Gain，RatioR＝RatioD‑Δx×Gain，其中RatioL和RatioR分别代表两个车轮的PWM数值，RatioD代表前进的PWM最大值，Gain为经验增益，根据实际情况进行测定；步骤7，根据四个角度，测算出机器人当前的姿态和朝向，从而实现机器人的自身原地旋转任意角度RatioL＝RatioD+(Θt‑Θ1)×Gain，RatioR＝RatioD‑(Θt‑Θ1)×Gain，其中Θt为目标角度，RatioL和RatioR分别代表两个车轮的PWM数值，RatioD代表前进的PWM最大值；Gain为经验增益，需要根据实际情况进行测定。