智能移动机器人定位、导航的控制方法与流程

智能移动机器人定位、导航的控制方法
【技术领域】
1.本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种智能移动机器人定位、导航的控制方法。


背景技术：

2.随着科技的发展及人工视觉领域的发展，研发人员将工作重点转移至机器人领域上，以替代部分人的工作，降低人的劳动量。
3.市面上大多数机器人无法辨别自身所处在地图中的具体位置，导致无法准确地确定出下一目标位置的具体方位，导致机器人因没有目标而停止工作或走错目的地。
4.因此，现有技术存在不足，需要改进。


技术实现要素：

5.为克服上述的技术问题，本发明提供了一种智能移动机器人定位、导航的控制方法。
6.本发明解决技术问题的方案是提供一种智能移动机器人定位、导航的控制方法，包括如下步骤：
7.步骤s1：存储地图信息；
8.步骤s2：存储用于定位、导航的标识图案，及标识图案所代表的地标信息；
9.步骤s3：识别标识图案；
10.步骤s4：根据标识图案进行路径规划。
11.优选地，所述地图信息包括用于智能移动机器人移动的地图、位于地图上的障碍物的位置及标识图案的位置。
12.优选地，所述标识图案包括用于确认机器人与标识图案之间的相对位置和姿态的定位信息及用于确认目前标识图案所处地图信息中的坐标的辨认信息，所述定位信息围设在辨认信息外且包括至少四条边。
13.优选地，步骤s3还包括如下步骤：
14.步骤s31：检测到标识图案；
15.步骤s32：提取定位信息至少4个关键点；
16.步骤s33：结合实际参数并利用求解pnp的方法，求解出智能移动机器人相对于图案的6自由度位姿信息；
17.步骤s34：根据辨认信息，确定出当前标识图案所处地图信息中的位置；
18.步骤s35：结合地图信息，确定出智能移动机器人所处的位置及当前的姿态。
19.优选地，所述实际参数包括摄像头的参数、标识图案的实际尺寸及摄像头在机器人上所处的位置。
20.优选地，所述步骤s4还包括如下步骤：
21.步骤s41：建立坐标系并以当前智能移动机器人所处的位置为原点；
22.步骤s42：计算出智能移动机器人下一目标位置的坐标点(x
p
，y
p
)及智能移动机器人在下一目标位置时所需要旋转的角度θ；
23.步骤s43：计算出智能移动机器人在旋转角度θ后需要进行左右平移的dx，控制智能移动机器人旋转角度θ的同时在左右方向平移dx的长度；
24.步骤s44：计算出智能移动机器人在旋转角度θ及在左右方向平移dx长度后与下一目标位置的距离dy，控制智能移动机器人在进行步骤s43后朝向下一目标位置移动距离dy。
25.优选地，所述dx的计算公式为：
26.优选地，所述智能移动机器人定位、导航的控制方法还包括如下步骤：
27.步骤s5：通过位置环输出车身的目标速度，通过车身的目标速度分解为电机的目标速度；
28.步骤s6：通过速度环控制输出电机的pwm值。
29.优选地，通过imu惯性传感器实现智能移动机器人旋转角度θ。
30.优选地，在步骤s31中，通过摄像头对标识图案进行检测。
31.相对于现有技术，本发明的智能移动机器人定位、导航的控制方法具有如下优点：
32.通过存储地图信息以及标识图案，智能移动机器人在地图上获取标识图案时便可根据与所检测到的标识图案来确定自身所处的位置进而确定在地图中的位置，因此可根据存储的地图信息前往下一目标点，而不至于因无法确定其所在地图中的位置导致走错或停止工作的情况的产生。
【附图说明】
33.图1是本发明智能移动机器人定位、导航的控制方法的步骤s1-4的具体流程结构示意图。
34.图2是本发明智能移动机器人定位、导航的控制方法的步骤s3的具体流程结构示意图。
35.图3是本发明智能移动机器人定位、导航的控制方法的步骤s4的具体流程结构示意图。
36.图4是本发明智能移动机器人定位、导航的控制方法的步骤s5-6的具体流程结构示意图。
【具体实施方式】
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
38.请参阅图1-图4,本发明提供一种智能移动机器人定位、导航的控制方法，包括如下步骤：
39.步骤s1：存储地图信息；
40.步骤s2：存储用于定位、导航的标识图案，及标识图案所代表的地标信息。
41.具体地，地图信息包括地图、位于地图上的障碍物的位置及标识图案的位置。其中
地图用于智能移动机器人的移动，其可以为模块化的沙盘地图。
42.进一步地，标识图案包括定位信息及辨认信息，定位信息围设在辨认信息外且包括至少四条边。定位信息用于确认机器人与标识图案之间的相对位置及姿态，辨认信息用于确认目前标识图案在地图中的坐标，其中智能移动机器人的姿态为其识别标识图案的传感器与标识图案的角度。优选地,标识图案为二维码、apriltag等。
43.步骤s3：识别标识图案。
44.智能移动机器人在地图上移动时通过对标识图案进行识别以确定自身所处地图中的位置，进而可对下一行进目的地做路径规划，以防智能移动机器人无目标行走，扰乱工作进程。
45.进一步地，步骤s3还包括如下步骤：
46.步骤s31：检测到标识图案；
47.步骤s32：提取定位信息至少4个关键点；
48.步骤s33：结合实际参数并利用求解pnp的方法，求解出智能移动机器人相对于图案的6自由度位姿信息；
49.步骤s34：根据辨认信息，确定出当前标识图案所处地图信息中的位置；
50.步骤s35：结合地图信息，确定出智能移动机器人所处的位置及当前的姿态。
51.由于定位信息包括至少四条边，因此可提取定位信息相邻边框的交点作为识别特征，并结合步骤s33确定出智能移动机器人与所检测的标识图案的相对位置及姿态；随后对辨认信息进行识别，以确定处当前所检测的标识图案在地图中的位置，结合对标识图案的定位信息及辨认信息进行识别，便可确定出智能移动机器人在地图中的位置及姿态，以便后续对自身的状态进行调整前往下一目标地点。
52.可以理解，在步骤s31中，在本发明中，智能移动机器人采用摄像头对标识图案进行检测；作为一种可选方案，还可通过超声波传感器、红外传感器等对地图中的边界信息、地面标记信息等进行检测，以更准确地确定所处地图中的位置。
53.在步骤s33中，实际参数包括摄像头的参数、标识图案的实际尺寸及摄像头在智能移动机器人上所处的位置，通过将实际参数加进计算中，增加了智能移动机器人相对标识图案位姿信息的精确程度。
54.步骤s4：根据标识图案进行路径规划。
55.进一步地，步骤s4还包括如下步骤：
56.步骤s41：建立坐标系并以当前智能移动机器人所处的位置为原点；
57.步骤s42：计算出智能移动机器人下一目标位置的坐标点(x
p
，y
p
)及智能移动机器人在下一目标位置时所需要旋转的角度θ；
58.步骤s43：计算出智能移动机器人在旋转角度θ后需要进行左右平移的dx，控制智能移动机器人旋转角度θ的同时在左右方向平移dx的长度；
59.步骤s44：计算出智能移动机器人在旋转角度θ及在左右方向平移dx长度后与下一目标位置的距离dy，控制智能移动机器人在进行步骤s43后朝向下一目标位置移动距离dy。
60.本发明的智能移动机器人从检测到标识图案时所处的位置通过旋转角度θ的同时在左右方向平移dx的长度，此时智能移动机器人朝向的方向与下一目标位置时的朝向的方向一致，此时智能移动机器人仅需在旋转角度θ后的朝向方向在前后方向移动dy的距离即
可实现到达下一目标且满足预设的朝向方向与位于下一目标处时的朝向方向一致。
61.可以理解，本发明的朝向方向为位于智能移动机器人上的摄像头所拍摄的方向，可认定为正前方，其中在左右方向平移及前后方向运动均基于该正前方而设定；在旋转角度θ的同时在左右方向进行平移而不是先进行旋转后再进行左右方向的平移，如此，可降低在旋转、左右移动过程中摄像头丢失视野的可能性，有利于降低智能移动机器人丢失目标的概率。
62.进一步地，dx的计算公式为：可根据实际中下一目标位置的坐标与原点的距离关系计算出dx及dy的值。
63.在本发明中，智能移动机器人通过imu惯性传感器实现角度θ的旋转。
64.优选地，本发明的智能移动机器人定位、导航的控制方法还包括如下步骤：
65.步骤s5：通过位置环输出车身的目标速度，通过车身的目标速度分解为电机的目标速度；
66.即在路径规划后通过位置环及速度环的控制实现智能移动机器人的运动，通过位置环确定车身的得位置并输出车身到达目标位置所需要的目标速度，并通过车身的目标速度分解成电机的目标速度；在进行电机测速度，采用未设置方向的光栅编码器，通过发送给电机pwm值来确定电机的旋转方向。
67.步骤s6：通过速度环控制输出电机的pwm值。
68.在步骤s5之后，需对智能移动机器人的电机进行测速，可采用至少两编码器分别与电机两两安装，其他未安装有编码器的电机可通过陀螺仪对车身的旋转进行测量并结合已安装编码器电机的速度，推算出旋转速度；在速度测量完成后速度环进行控制，累加电机在仅左右平移、前后平移及旋转时的pwm值并作为最终pwm输出值，以实现智能移动机器人朝向下一目标位置的移动。
69.相对于现有技术，本发明的智能移动机器人定位、导航的控制方法具有如下优点：
70.通过存储地图信息以及标识图案，智能移动机器人在地图上获取标识图案时便可根据与所检测到的标识图案来确定自身所处的位置进而确定在地图中的位置，因此可根据存储的地图信息前往下一目标点，而不至于因无法确定其所在地图中的位置导致走错或停止工作的情况的产生。
71.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围内。