[发明专利]三维封闭非结构空间内胶囊机器人及待测目标的相对定位方法有效

专利信息
申请号: 201810285619.X 申请日: 2018-03-28
公开(公告)号: CN108759812B 公开(公告)日: 2021-04-20
发明(设计)人: 张永顺;杨慧远;田丰;王殿龙 申请(专利权)人: 大连理工大学
主分类号: A61B1/00 分类号: A61B1/00
代理公司: 大连理工大学专利中心 21200 代理人: 温福雪;侯明远
地址: 116024 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要: 发明属于自动化工程技术领域,涉及三维封闭非结构空间内胶囊机器人及待测目标的相对定位方法。将胶囊机器人定点悬停调姿时所获得的实时图像通过无线传输至人机交互界面,运用图像处理,对获取的图像进行目标特征点的识别与提取,并根据单目视觉测距原理将目标区域到摄像机的距离转化为摄像机光心到具体特征点的距离。通过改变磁矢量轴线方位带动胶囊摄像机原地进行待测区域特征目标的搜索,根据摄像机图像确定胶囊机器人和待测目标相对于参考位置的空间距离,结合胶囊机器人两次获得目标特征时的俯仰角和側摆角信息,以及胶囊机器人与待测目标相对参考位置的空间几何关系,确定胶囊机器人与待测目标相对待测区域某参考位置的定位方法。
搜索关键词: 三维 封闭 结构 空间 胶囊 机器人 目标 相对 定位 方法
【主权项】:
1.三维封闭非结构空间内胶囊机器人及待测目标的相对定位方法,其特征在于,步骤如下:第一步,首先根据小孔成像模型以及摄像机成像点与目标点的映射关系,建立以世界坐标表示的点P(XW,YW,ZW)与以像素为单位的图像坐标P″(u,v)之间的关系;之后通过对目标图像的处理和分析,提取目标图像特征点,将目标物到摄像机的距离关系转化为具体特征点与摄像机光心之间距离关系,最终建立基于单目视觉的空间测距模型;第二步,胶囊机器人进入三维非结构封闭空间后,依据被动模态定点悬停调姿,通过控制旋转磁矢量轴线的侧摆角和俯仰角改变其方位,在磁力矩随动效应下,胶囊机器人轴线与旋转磁场轴线始终保持一致,并带动胶囊机器人摄像机在待测区域定点侧摆俯仰扫描观察;当观测到某参考标志时,对获取的图像进行图像处理,提取该参考标志特征的形心并将其作为位置参考点;之后运用单目视觉空间测距模型,计算摄像机光心到位置参考点的距离L1,并从磁场控制器读取摄像机获得参考位置图像时胶囊机器人的侧摆角θ1和俯仰角δ1;第三步,通过改变磁矢量轴线方位带动摄像机原地进行待测目标的搜索,当检测到待测目标后再次通过图像处理识别待测目标形心,并根据上述测距方式计算待测目标形心到摄像机光心的距离L2,同时从磁场控制器读取此时胶囊机器人的侧摆角θ2和俯仰角δ2信息;第四步,以第二步确定的位置参考点为原点,建立与外部磁场坐标系OXYZ相平行的世界坐标系OwXwYwZw,由于该坐标系由外部磁场坐标系OXYZ经空间平移得到,且胶囊机器人处于外部磁场的均匀区内,胶囊机器人轴线与磁场坐标系OXYZ各坐标轴的夹角、胶囊机器人轴线与世界坐标系OwXwYwZw各坐标轴的夹角,两个夹角相同;之后根据胶囊机器人和待测目标与位置参考点距离及空间位置关系,并结合两次观测到目标区域时的俯仰、侧摆角信息,分别确定出待测目标和胶囊机器人相对于位置参考点的空间方位信息。
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