專利名稱：基于視覺的組合導(dǎo)航機器人及導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人自主導(dǎo)航的移動技術(shù)。
背景技術(shù)：
移動機器人自主導(dǎo)航有多種導(dǎo)航方式，主要有里程計、視覺導(dǎo)航、陀螺儀或者捷聯(lián)慣導(dǎo)、超聲波傳感器導(dǎo)航、激光測距雷達導(dǎo)航等，雖然每種傳感器都有導(dǎo)航的功能，但是單一傳感器的導(dǎo)航總存在一些不足，如里程計和陀螺儀導(dǎo)航方式存在累積誤差問題，視覺導(dǎo)航存在光線干擾導(dǎo)致可靠性降低等問題。激光測距雷達和超聲波傳感器雖然也能夠?qū)Ш?，但是需要較多的參照物。針對以上問題，本發(fā)明采用了以視覺導(dǎo)航為主，同時融合光電編碼器、超聲波、陀螺儀等傳感器的組合導(dǎo)航方式。采用I只彩色數(shù)碼攝像機、4個光電編碼器、16個超聲波、·I只陀螺儀作為傳感器，通過彩色數(shù)碼攝像機拍攝的圖像、光電編碼器輸出的脈沖增量、超聲波測距數(shù)據(jù)和陀螺儀輸出的數(shù)據(jù)，處理后以組合導(dǎo)航的方式指引機器人在已知環(huán)境下運動，達到各導(dǎo)航方式優(yōu)勢互補，提高機器人環(huán)境適應(yīng)能力的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自主導(dǎo)航的移動機器人及其導(dǎo)航方法，該機器人具備人工遙控和自主導(dǎo)航功能，實現(xiàn)在已知環(huán)境中自主運動，可根據(jù)需要實現(xiàn)監(jiān)視、運輸、報警等功能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自主導(dǎo)航的移動機器人，包括四輪驅(qū)動小車，所述小車車體上安裝彩色數(shù)碼攝像機；車體的前端和后端各安裝若干個超聲波傳感器，用于檢測機器人周圍障礙物距離信息；車體內(nèi)部安裝陀螺儀，用來檢測機器人姿態(tài)信息；四個光電編碼器分別安裝在四套伺服驅(qū)動電機上，作為里程計使用；電機控制器；機器人車體控制系統(tǒng)計算機，用于保證圖像處理和控制的實時性。進一步的，本發(fā)明的自主導(dǎo)航的移動機器人還包括機器人通訊系統(tǒng)，用于以無線通信方式與遠程操作臺通訊。能夠在遠程操作臺的遙控下，按照遙控指令行走。本發(fā)明同時提出了該基于視覺的組合導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟在所述機器人車體控制系統(tǒng)計算機內(nèi)設(shè)置路徑參數(shù)，所述路徑參數(shù)包括機器人距離車道線距離、距離道路邊緣的距離，機器人距離轉(zhuǎn)彎標識的距離；機器人通過攝像機采集圖像信息，尋找車道線，如果識別到車道線，則沿車道線行走；如果找不到車道線，則尋找道路邊緣的植被分界線，如果識別到道路邊緣的植被分界線，則沿著該道路邊緣行走；如果識別到轉(zhuǎn)彎標識，則進行轉(zhuǎn)彎。所述機器人直線行駛時，通過攝像機檢測出的車道線實時計算當前小車和車道線之間的第一橫向位移和第一行駛角度偏差；實時用光電編碼器和陀螺儀的計算當前小車和車道線之間的第二橫向位移和第二行駛角度偏差；所述橫向位移即為機器人中心與車道線或道路邊緣的垂直距離，行駛角度偏差即為機器人當前行駛方向和欲行駛的規(guī)劃路線之間的夾角；將每次獲取的根據(jù)視覺計算出的小車和車道線之間的橫向位移以及行駛角度偏差數(shù)據(jù)與用光電編碼器和陀螺儀的計算當前小車和車道線之間的橫向位移以及行駛角度偏差數(shù)據(jù)相比較；如果第一橫向位移與第二橫向位移的偏差大于第一位移偏差設(shè)定值，或者第一橫向位移與第二橫向位移的偏差大于第二位移偏差設(shè)定值并且第一行駛角度偏差與第二行駛角度偏差大于角度偏差設(shè)定值，則小車的直線行走采用光電編碼器和陀螺儀計算的數(shù)據(jù)糾偏，否則采用根據(jù)視覺計算出的數(shù)據(jù)導(dǎo)航。所述機器人通過視覺檢測人工設(shè)置標識得到機器人轉(zhuǎn)彎信號，為防止機器人在未檢測到標識的情況時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象，所以同時將光電編碼器獲取的距離數(shù)據(jù)進行融合，在光電編碼器數(shù)據(jù)超出設(shè)置數(shù)據(jù)時則認為機器人未檢測到標識，機器人則按照光電編碼器設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)彎，機器人轉(zhuǎn)彎采用差動轉(zhuǎn)向方法，差動轉(zhuǎn)向過程中機器人會因為車輪滑動導(dǎo)·致轉(zhuǎn)角存在一定偏差，為減少偏差，使用陀螺儀檢測轉(zhuǎn)角，對轉(zhuǎn)角進行補償，最大程度減少誤差。在機器人直行或轉(zhuǎn)彎時，所述超聲波傳感器實時采集障礙物信息，遇到障礙物則停車報警，保證機器人以及周圍環(huán)境中的物品安全。本發(fā)明的機器人采用遙控和自主導(dǎo)航兩種控制方法，即可以利用筆記本電腦作為操作臺遠程遙控機器人，也可以在設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后啟動機器人自主導(dǎo)航功能，機器人將沿預(yù)設(shè)路徑自主移動。導(dǎo)航策略上機器人采用以視覺導(dǎo)航為主的方式，通過攝像機采集圖像信息，尋找機器人行走所需的車道線，可形成車道線的環(huán)境有綠色植被與馬路邊緣的分界線、馬路中間或者馬路邊緣車道線、人工設(shè)置車道線(如色帶、油漆等)、人工設(shè)置轉(zhuǎn)彎標識、斑馬線等，在識別策略上針對不同的環(huán)境條件選取不同的算法，在有車道線的區(qū)域采取識別馬路車道線的方式(馬路中間黃線或白線)、在無車道線的區(qū)域采取識別馬路邊緣與路邊植被分界線的方式，在無任何特殊特征的室內(nèi)環(huán)境則采用人工方式設(shè)置車道線的方式，如人工鋪設(shè)色帶或者地面刷油漆等。機器人各轉(zhuǎn)彎處則采用設(shè)置人工標識的方法，在機器人行走時觀測到相關(guān)標識后估算標識在圖像中的尺寸大小，決定轉(zhuǎn)彎的位置。通過以上幾種路況的區(qū)分，機器人在視覺導(dǎo)航時提前根據(jù)實際行走路線的環(huán)境情況進行各個路段設(shè)置與選擇，機器人即可適應(yīng)各種不同的環(huán)境。雖然機器人視覺導(dǎo)航能夠?qū)崿F(xiàn)基本的行走，但視覺導(dǎo)航過程中圖像容易受到外界環(huán)境的干擾，影響行走的可靠性，所以導(dǎo)航系統(tǒng)在以視覺導(dǎo)航為主的同時，融合了里程計、陀螺儀和超聲波傳感器的相關(guān)信息，實現(xiàn)組合導(dǎo)航，以最大程度上提高系統(tǒng)的可靠性與導(dǎo)航精度。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。圖I為本發(fā)明機器人結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖中彩色數(shù)碼攝像機I、超聲波傳感器2、車輪3、電機減速器組合4、光電編碼器
5、陀螺儀6、無線網(wǎng)卡7、筆記本(作為操作臺)8。圖2為本發(fā)明機器人自主導(dǎo)航控制界面圖。
圖3為本發(fā)明機器人自主導(dǎo)航控制流程圖。圖4為人工設(shè)置轉(zhuǎn)彎標識圖。圖5為斑馬線轉(zhuǎn)彎標識圖。圖6為小車角度定義圖。圖7為小車角度偏差計算說明圖。圖8為正確路線上一點的坐標求解圖。

圖9為糾偏流程圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明所涉及的機器人是一種可適應(yīng)多種環(huán)境的自主導(dǎo)航機器人，它采用四輪驅(qū)動的小車結(jié)構(gòu)，主要包括車體、彩色數(shù)碼攝像機I、超聲波傳感器2、車輪3、電機減速器組合4、光電編碼器5、陀螺儀6、無線網(wǎng)卡7、筆記本電腦(作為操作臺)8以及運動控制器、工控機、圖像采集卡、數(shù)據(jù)采集處理板、鋰電池等。機器人為四輪驅(qū)動小車，每個車輪3配備一套電機減速器組合4，四套電機同時輸出力矩，保證機器人具備足夠的動力，增強運動性能，機器人轉(zhuǎn)彎采用差動轉(zhuǎn)彎方式。彩色數(shù)碼攝像機I安裝在機器人車體上方前端，通過彩色數(shù)碼攝像機采集視頻圖像信息，并將圖像信息通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸給工控機，進行相應(yīng)的圖像處理工作。8個超聲波傳感器2分別安裝在車體前端和后端，并呈扇形分布，以檢測周圍360°方向的障礙物信息，該信息傳輸給數(shù)據(jù)采集板進行處理，處理后信息傳遞給工控機處理，處理后的距離信息一方面可以用來避障，同時也可以作為繞過障礙物的局部導(dǎo)航所需數(shù)據(jù)信息。4個光電編碼器5分別安裝在4套電機減速器組合4的端部，作為里程計使用，其數(shù)據(jù)信息傳輸給數(shù)據(jù)采集板進行處理，處理后信息傳遞給工控機進行處理，用做組合導(dǎo)航。陀螺儀6安裝于機器人車體內(nèi)部，用來檢測機器人姿態(tài)信息，陀螺儀檢測數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集板，數(shù)據(jù)采集板將信息處理后傳遞給工控機用作導(dǎo)航使用，其主要功能是用來計算、校正機器人實際坐標，補償由于車輪滑動而造成的誤差等，同時用來比對視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的糾偏和轉(zhuǎn)彎算法，如二者差別較大，則優(yōu)先使用陀螺儀數(shù)據(jù)，而將視覺檢測結(jié)果識別為誤檢。電機控制器采用高性能8軸控制器，預(yù)留4軸接口以備日后機器人性能擴展等；機器人車體控制系統(tǒng)計算機采用高性能工控機，以保證圖像處理和控制的實時性；機器人通訊系統(tǒng)采用基于無線網(wǎng)卡的局域網(wǎng)系統(tǒng)與筆記本操作臺通訊?？刂粕蠙C器人使用遙控和自主導(dǎo)航兩種控制方法，即可以通過筆記本電腦(作為操作臺)遠程遙控機器人，也可以在設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后啟動機器人自主導(dǎo)航功能，機器人將沿預(yù)設(shè)路徑自主移動。機器人控制界面如圖2所示，主要包括通訊、超聲波傳感器信息顯示、地圖顯示、速度表顯示、視頻信息顯示、手動控制按鍵、自主行駛按鍵、機器人行駛狀態(tài)顯示等。無論機器人手動操作還是自主運行都要先連通網(wǎng)絡(luò)，選中操作界面的通訊按鍵，點擊連接；超聲波傳感器信息主要是指示操作者機器人周圍障礙物信息；地圖顯示是顯示小車在自動行駛中所處的路段和大致距離；速度表顯示小車的當前速度，單位為m/s ;視頻信息顯示的顯示內(nèi)容是小車前方的環(huán)境視頻信息，操作者可以更直觀地觀察環(huán)境信息；手動控制主要包括前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、急停等手動操作機器人的動作；自主行駛包括機器人行駛道路設(shè)置、起點設(shè)置、轉(zhuǎn)彎標識設(shè)置等，根據(jù)不同的環(huán)境，分別進行設(shè)置。如行駛道路可分為有車道線馬路、路邊有草地的馬路、人工設(shè)置車道線馬路等；起點設(shè)置是設(shè)置機器人自主行駛時機器人在地圖中的初始位置(該位置不一定是地圖原點)；轉(zhuǎn)彎標識設(shè)置包括人工標識、斑馬線等，通過設(shè)置各參數(shù)形成機器人的自主行駛路徑。 機器人自主導(dǎo)航采用以視覺導(dǎo)航為主的組合導(dǎo)航方法，機器人自主行駛控制流程圖如圖3所示。該導(dǎo)航方法以視覺導(dǎo)航為主，自主運行后，首先進行視覺圖像采集工作，通過視覺圖像采集的信息進行情況判斷，如果視覺中無轉(zhuǎn)彎標識則機器人進行道路檢測，通過圖像識別搜索車道線，控制機器人沿檢測到的車道線行駛，在檢測到小車偏離車道線方向時自動糾偏，在糾偏時同時融合陀螺儀信息以確定視覺系統(tǒng)檢測到的車道線的有效性，始終保持小車沿檢測到的車道線直線行駛。如果視覺中檢測到人工設(shè)置的轉(zhuǎn)彎標識，則通過視覺系統(tǒng)對轉(zhuǎn)彎標識進行判斷，通過調(diào)整標識的位置和標識在圖像中的大小來決定小車轉(zhuǎn)彎的位置，通過預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎規(guī)則進行轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎的角度通過差動控制系統(tǒng)實現(xiàn)，同時融合陀螺儀信息確認小車轉(zhuǎn)彎的角度；在有斑馬線的區(qū)域，可通過識別距離斑馬線的距離來確定轉(zhuǎn)彎位置。通過直線道路檢測、轉(zhuǎn)彎判斷、自主行駛控制三個環(huán)節(jié)的循環(huán)與設(shè)置，機器人可實現(xiàn)不同環(huán)境路面的自主行駛，以下對這三個環(huán)節(jié)的實現(xiàn)過程和方法分別進行闡述?！C器人直線行駛路徑的環(huán)境一般包括室外路面有黃色或白色車道線的馬路、室外邊緣分界線清晰的馬路(路面與路邊綠色植被)、室外路面與馬路邊緣顏色不清晰的馬路、室內(nèi)路面四種。對于路面與馬路邊緣顏色不清晰的馬路和室內(nèi)路面由于無明顯區(qū)別，機器人視覺系統(tǒng)無法識別，所以通過人工鋪設(shè)色帶或者地面刷油漆等方式布置車道線，這樣就可以和第一種路面采用同樣的視覺識別方式。第一種路面、第三種路面、第四種路面由于路面有明顯的車道線，所以采用識別車道線的方法，第二種路面上路面和路邊植被具有明顯的分界線，采用基于彩色邊緣的道路邊界識別方法。本發(fā)明中的車道線識別主要采用馬路中間黃色車道線，顏色路路面差別很大，所以采用了基于顏色提取邊緣的方法，然后用抗干擾較強的RANSAC方法結(jié)合Hough變換來提取車道線。具體方法是首先將圖像轉(zhuǎn)換到HSV空間上，然后根據(jù)顏色閾值將圖像變?yōu)辄S色和非黃色的二值化圖像，為減少路面的細小干擾，比如落葉、油漆等，圖像處理計算上采用腐蝕后膨脹的方法去除小干擾點。得到二值化圖像后，在感興趣區(qū)域從下往上按行掃描，然后每一行中選取黃色點的中間作為可用的邊緣點。得到邊緣點后進行直線擬合，為去除有干擾因素的邊緣點，結(jié)合RANSAC和Hough變換的方法來檢測并擬合直線，將擬合出的直線作為機器人直線行駛參照基準。本發(fā)明中對于路面和路邊植被具有明顯的分界線的區(qū)域，采用基于彩色邊緣的道路邊界識別方法。這些路面的共同特點就是道路一側(cè)有連續(xù)的綠化區(qū)域，和道路的顏色有很大區(qū)別，因此采用基于顏色的方法來提取邊緣，然后再用抗干擾較強的RANSAC方法并結(jié)合最小二乘法來提取道路邊緣線。具體方法是首先采集圖像并將圖像轉(zhuǎn)換到HSV空間上，然后將圖像進行canny抽邊處理，再根據(jù)顏色閾值將圖像變?yōu)榫G色和非綠色的二值化圖像。得到二值化圖像后在感興趣區(qū)域從下往上按行掃描，然后選取每一行中的分界點作為邊緣點。得到邊緣點后進行直線擬合，為減少邊緣點采集過程中的干擾因素，采用RANSAC方法進行兩次最小二乘法的直線擬合來減小誤差，第一次先擬合一條直線，把誤差較大的點去掉，第二次利用剩余的點進行重新擬合得到較為準確的車道線。機器人轉(zhuǎn)彎判斷主要采用兩種方式一種是采用已知路段的斑馬線，另一種就是采用人工設(shè)置標識，通過檢測到這兩種標識并估計出距離標識的距離來獲取轉(zhuǎn)彎指令信息，然后按照預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)彎方法和方向進行轉(zhuǎn)彎。人工設(shè)置標識如圖4所示，左側(cè)為檢測前圖像，右側(cè)為標識的檢測結(jié)果圖像，檢測標識具體方法為首先進行特定顏色邊緣提取，然后利用橢圓擬合得到圖像信息，得到圖像信息后為防止誤檢，需將表示形成的橢圓進行檢驗，通過試驗發(fā)現(xiàn)標識形成的橢圓在圖像中的尺寸和角度都是有限的，由此結(jié)合試驗數(shù)據(jù)可以確定合理標識橢圓在圖像中的長短軸范圍，對于在這個范圍之外的橢圓則拒絕該結(jié)果。另外，試驗中采用的是黃色的標識，理論上標識形成的橢圓內(nèi)部應(yīng)該都是黃色的點。通過統(tǒng)計橢圓內(nèi)部黃色點的比例來排除一些不可能為標識的橢圓區(qū)域。為了更好的引導(dǎo)機器人的行駛，在標識檢測中需要大概估計機器人與標識的距離，確定轉(zhuǎn)彎點。本發(fā)明通過標識的長軸長度來估計機器人與標識的距離，因為長軸的長度是一個僅與距離有關(guān)的數(shù)據(jù)，和觀察角度沒有關(guān)系。本發(fā)明的轉(zhuǎn)彎標識在有斑馬線區(qū)域估計斑馬線的起始位置(下邊界)與機器人的距離來確定轉(zhuǎn)彎點，如圖5所示，左側(cè)為檢測前圖像，右側(cè)為檢測結(jié)果的圖像，具體方法是采用邊緣提取過濾和hough擬合來確定斑馬線下邊界，通過計算視覺圖像中斑馬線的下邊界與圖像下邊緣的距離來確定機器人距離斑馬線的距離。具體圖像識別方法采用基于彩色·邊緣的道路邊界識別方法，保留斑馬線輪廓并去除其它無關(guān)邊界。得到斑馬線輪廓后，通過Hough變換得到斑馬線的下邊界。通過試驗采用斑馬線下邊界直線到視覺圖像下邊緣中點的距離作為判斷條件指導(dǎo)機器人轉(zhuǎn)彎。有了以上檢測到的車道線和轉(zhuǎn)彎標識機器人就可以通過自主控制沿預(yù)設(shè)路徑行駛，機器人自主行駛包括兩種方法，一種是機器人沿檢測到的車道線直線行駛，一種就是機器人在檢測到轉(zhuǎn)彎標識后自主轉(zhuǎn)彎。機器人直線行駛時，需不斷的通過攝像機檢測出的車道線來計算當前小車和車道線之間的橫向位移以及行駛角度偏差。橫向位移即為機器人中心與道路邊緣的垂直距離。行駛角度偏差即為機器人當前行駛方向和欲行駛的規(guī)劃路線之間的夾角。為了方便的計算出小車的橫向位移偏差和航向角偏差，將檢測到的車道邊緣圖像做逆透視投影變換，將前向圖變換成俯視圖，這樣圖像中小車行駛方向和車道邊緣的夾角就是航向角誤差，小車到車道邊緣的垂直距離就是橫向位移偏差。由于視覺部分檢測需要一定條件的時間，路面的顛簸、小車的旋轉(zhuǎn)都會影響攝像頭的清晰度。還有一些極端情況，所需檢測的路線會超出小車的視野，也將導(dǎo)致小車視覺導(dǎo)航系統(tǒng)無法正常工作。加上視覺導(dǎo)航本身就存在一定漏檢和誤檢，所以通過小車自身的光碼盤和陀螺儀來輔助糾偏，對于小車本身的平穩(wěn)移動是十分必要的。下面主要介紹輔助糾偏用到的算法思路I.計算路線的直線公式。小車本身的光碼盤和陀螺儀打開時，小車將具有自己的全局坐標系，自身定位于原點，面向X坐標軸，垂直于y坐標軸。這樣，通過以往的視覺信息，以及當時的所在坐標和自身角度即可求出在自身全局坐標系中正確路線的直線公式。由于小車本身的設(shè)定無法在每次路段轉(zhuǎn)彎后將坐標系重置，所以計算直線及之后新的距離偏差和角度偏差，都需要考慮全部四個象限的情況。i.根據(jù)小車以前時刻的角度th和當時視覺信息的角度偏差Θ，求出路線的直線公式中的斜率k。根據(jù)小車的設(shè)定，th在第一第二象限為O 180度，在三四象限為-180 O度，即以X正方向為O度，順時針為負，逆時針為正。我們同樣用此方法設(shè)定0，正確路線為O度，順時針為負，逆時針為正。即可得到斜率的公式4 =〖811(訪-0)，其中最終直線與X軸正方向夾角
權(quán)利要求
1.一種基于視覺的組合導(dǎo)航機器人，其特征在于，包括 四輪驅(qū)動小車，所述小車車體上安裝彩色數(shù)碼攝像機；車體的前端和后端各安裝若干個超聲波傳感器，用于檢測機器人周圍障礙物距離信息；車體內(nèi)部安裝陀螺儀，用來檢測機器人姿態(tài)信息；四個光電編碼器分別安裝在四套伺服驅(qū)動電機上，作為里程計使用；電機控制器；機器人車體控制系統(tǒng)計算機，用于保證圖像處理和控制的實時性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺的組合導(dǎo)航機器人，其特征在于，還包括機器人通訊系統(tǒng)，用于以無線通信方式與遠程操作臺通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺的組合導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟 在所述機器人車體控制系統(tǒng)計算機內(nèi)設(shè)置路徑參數(shù)，所述路徑參數(shù)包括機器人距離車道線距離、距離道路邊緣的距離，機器人距離轉(zhuǎn)彎標識的距離； 機器人通過攝像機采集圖像信息，尋找車道線，如果識別到車道線，則沿車道線行走；如果找不到車道線，則尋找道路邊緣的植被分界線，如果識別到道路邊緣的植被分界線，則沿著該道路邊緣行走；如果識別到轉(zhuǎn)彎標識，則進行轉(zhuǎn)彎。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于視覺的組合導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟 所述機器人直線行駛時，通過攝像機檢測出的車道線實時計算當前小車和車道線之間的第一橫向位移和第一行駛角度偏差； 實時用光電編碼器和陀螺儀的計算當前小車和車道線之間的第二橫向位移和第二行駛角度偏差；所述橫向位移即為機器人中心與車道線或道路邊緣的垂直距離，行駛角度偏差即為機器人當前行駛方向和欲行駛的規(guī)劃路線之間的夾角； 將每次獲取的根據(jù)視覺計算出的小車和車道線之間的橫向位移以及行駛角度偏差數(shù)據(jù)與用光電編碼器和陀螺儀的計算當前小車和車道線之間的橫向位移以及行駛角度偏差數(shù)據(jù)相比較； 如果第一橫向位移與第二橫向位移的偏差大于第一位移偏差設(shè)定值，或者第一橫向位移與第二橫向位移的偏差大于第二位移偏差設(shè)定值并且第一行駛角度偏差與第二行駛角度偏差大于角度偏差設(shè)定值，則小車的直線行走采用光電編碼器和陀螺儀計算的數(shù)據(jù)糾偏，否則采用根據(jù)視覺計算出的數(shù)據(jù)導(dǎo)航。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于視覺的組合導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟 所述機器人通過視覺檢測人工設(shè)置標識得到機器人轉(zhuǎn)彎信號，為防止機器人在未檢測到標識的情況時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象，所以同時將光電編碼器獲取的距離數(shù)據(jù)進行融合，在光電編碼器數(shù)據(jù)超出設(shè)置數(shù)據(jù)時則認為機器人未檢測到標識，機器人則按照光電編碼器設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)彎，機器人轉(zhuǎn)彎采用差動轉(zhuǎn)向方法，差動轉(zhuǎn)向過程中機器人會因為車輪滑動導(dǎo)致轉(zhuǎn)角存在一定偏差，為減少偏差，使用陀螺儀檢測轉(zhuǎn)角，對轉(zhuǎn)角進行補償，最大程度減少誤差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于視覺的組合導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟在機器人直行或轉(zhuǎn)彎時，所述超聲波傳感器實時采集障礙物信息，遇到障礙物則 停車報警，保證機器人以及周圍環(huán)境安全。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于視覺的組合導(dǎo)航機器人及導(dǎo)航方法，該機器人包括四輪驅(qū)動小車，所述小車車體上安裝彩色數(shù)碼攝像機；車體的前端和后端各安裝若干個超聲波傳感器，用于檢測機器人周圍障礙物距離信息；車體內(nèi)部安裝陀螺儀，用來檢測機器人姿態(tài)信息；四個光電編碼器分別安裝在四套伺服驅(qū)動電機上，作為里程計使用；電機控制器；機器人車體控制系統(tǒng)計算機，用于保證圖像處理和控制的實時性。本發(fā)明的導(dǎo)航方法以視覺導(dǎo)航為主的同時，融合了里程計、陀螺儀和超聲波傳感器的相關(guān)信息，實現(xiàn)組合導(dǎo)航，以最大程度上提高系統(tǒng)的可靠性與導(dǎo)航精度。
文檔編號G01C21/00GK102789233SQ201210191698
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者姚曉峰, 楊玉枝, 王勇剛, 魏煥兵 申請人:湖北三江航天紅峰控制有限公司