一种基于视觉识别的室外机器人导航系统、方法、终端及存储介质与流程

本发明属于机器人辅助设备，具体涉及一种基于视觉识别的室外机器人导航系统、方法、终端及存储介质。

背景技术：

1、在当前科技迅猛发展的时代，室外机器人在农业、物流配送、基础设施巡检等多个领域展现出了巨大的应用潜力，为人类社会带来了前所未有的效率提升和成本节约。然而，室外环境固有的复杂性和不确定性，特别是多变的地形、不可预测的天气条件以及光照强度的变化，为机器人导航与定位技术提出了严峻的挑战。传统上，全球定位系统(gps)因其覆盖范围广、易于部署的特点，在室外机器人定位中占据主导地位。但在城市峡谷、森林密布或高楼林立的区域，gps信号受到严重遮挡，导致定位精度大幅下降，甚至完全失效，严重影响了机器人的导航性能和任务完成率。

2、另一方面，机器视觉系统作为另一种重要的感知手段，能够识别环境中的特征和障碍物，辅助机器人进行定位和避障。然而，视觉系统的有效性在光线条件不佳或遇到恶劣天气时大打折扣，如夜间、雾天、雨雪等条件下，图像质量的下降直接影响到视觉算法的准确性和可靠性，进而影响整个机器人的运行安全和任务执行能力。因此，亟需一种能够克服这些局限的导航系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于视觉识别的室外机器人导航系统、方法、终端及存储介质，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于视觉识别的室外机器人导航系统，该导航系统安装于室外机器人主体上，包括：

3、至少一个视觉采集组件，用于实时捕获室外机器人所在区域的环境图像信息；

4、实时动态定位模块，用于接收来自卫星的gnss信号及基准站差分信息，对室外机器人进行实时定位；

5、导航控制模块，连接视觉传感器和实时动态定位模块，根据视觉采集组件获取的环境图像信息和实时动态定位模块提供的实时定位信息，进行动态路径规划以及控制室外机器人按照规划的动态路径进行行驶，并在行驶过程中进行自动避障；

6、通信模块，用于实现整个系统的信息交换；

7、电源模块，用于为整个系统进行供电。

8、本技术方案的进一步改进还有，视觉采集组件包括安装在室外机器人顶端的激光雷达，以及安装在室外机器人前端的若干摄像头。

9、本技术方案的进一步改进还有，实时动态定位模块包括：

10、gnss接收器，用于接收来自多个卫星的原始gnss信号；

11、差分数据接收器，用于接收来自基准站的差分修正数据；

12、数据处理单元，用于将gnss原始数据与差分修正数据进行融合，计算出室外机器人的实时位置、速度和方向。

13、本技术方案的进一步改进还有，导航控制模块包括：

14、图像处理单元，用于对视觉采集组件捕获的环境图像进行预处理、特征提取和识别；

15、路径规划单元，用于基于环境图像识别结果和实时动态定位模块发送的定位信息，生成机器人的动态行驶路径；

16、控制执行单元，用于根据规划的动态行驶路径，控制机器人的运动方向和速度；

17、障碍物检测单元，用于基于环境图像识别结果判断检测机器人周围是否存在障碍物，若存在障碍物，即将判断结果返回控制执行单元，以调整室外机器人的动态行驶路径，实现自主避障。

18、本技术方案的进一步改进还有，通信模块支持无线通信协议，包括wi-fi、蓝牙、gprs和4g/5g中得到至少一种。

19、本技术方案的进一步改进还有，还包括惯性测量单元和编码器/轮速里程计，惯性测量单元和编码器/轮速里程计用于辅助定位和运动控制。

20、第二方面，本发明提供一种基于视觉识别的室外机器人导航方法，包括：

21、启动视觉采集组件和实时动态定位模块，通过激光雷达、摄像头和rtk接收机采集室外机器人周围环境的三维信息、图像信息和定位信息；

22、根据预存的机器视觉算法对采集到的图像信息进行特征提取和对象识别，并结合rtk接收机提供的室外机器人实时定位信息进行动态路径规划；

23、驱动执行器带动室外机器人按照规划出的动态路径进行行驶，并在遇到障碍物时自动避障。

24、本技术方案的进一步改进还有，预存的机器视觉算法包括sift算法或者yolo算法。

25、第三方面，本发明提供一种终端，包括：

26、处理器、存储器，其中，

27、该存储器用于存储计算机程序，

28、该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。

29、第四方面，本发明提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

30、本发明的有益效果在于，本发明通过集成实时动态定位(rtk)与视觉识别技术，实现了室外机器人导航系统的重大突破。rtk模块结合gnss信号和差分信息，确保在信号遮挡环境下仍能获得高精度定位，而视觉采集组件则增强了环境感知的鲁棒性，两者协同工作，形成了多源数据融合的定位框架。导航控制模块利用这些融合信息进行智能动态路径规划，使机器人能够灵活应对复杂环境，自动避障，确保作业安全与效率。此外，高效通信与能源管理系统支持数据实时传输和稳定供电，进一步提升了机器人的全天候作业能力和任务执行效率。

31、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种基于视觉识别的室外机器人导航系统，该导航系统安装于室外机器人主体上，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于视觉识别的室外机器人导航系统，其特征在于，视觉采集组件包括安装在室外机器人顶端的激光雷达，以及安装在室外机器人前端的若干摄像头。

3.根据权利要求1所述的基于视觉识别的室外机器人导航系统，其特征在于，实时动态定位模块包括：

4.根据权利要求1所述的基于视觉识别的室外机器人导航系统，其特征在于，导航控制模块包括：

5.根据权利要求1所述的基于视觉识别的室外机器人导航系统，其特征在于，通信模块支持无线通信协议，包括wi-fi、蓝牙、gprs和4g/5g中得到至少一种。

6.根据权利要求1所述的基于视觉识别的室外机器人导航系统，其特征在于，还包括惯性测量单元和编码器/轮速里程计，惯性测量单元和编码器/轮速里程计用于辅助定位和运动控制。

7.一种基于视觉识别的室外机器人导航方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的基于视觉识别的室外机器人导航方法，其特征在于，预存的机器视觉算法包括sift算法或者yolo算法。

9.一种终端，其特征在于，包括：

10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求7-8中任一项所述的方法。

技术总结本发明属于机器人辅助设备技术领域，具体提供一种基于视觉识别的室外机器人导航系统、方法、终端及存储介质，包括实时动态定位模块、导航控制模块、通信模块、电源模块和至少一个视觉采集组件；本发明通过集成RTK与视觉识别技术，实现了室外机器人导航系统的重大突破。RTK模块结合GNSS信号和差分信息，确保在信号遮挡环境下仍能获得高精度定位，而视觉采集组件则增强了环境感知的鲁棒性，两者协同工作，形成了多源数据融合的定位框架。导航控制模块利用这些融合信息进行智能动态路径规划，使机器人能够灵活应对复杂环境，自动避障，确保作业安全与效率。技术研发人员：牛德奎,宋明明受保护的技术使用者：山东新一代信息产业技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14