本发明属于机器人行动,具体涉及一种机器人转场引导信标、转场系统和转场控制方法。
背景技术:
1、随着科技的发展,越来越多的重复性劳作或者环境比较恶劣的情况下的劳作都可以利用机器人来完成,可以解放人的双手,降低人身安全事故的发生概率,也将降低了人工成本。比如在生产车间生产、家庭清洁、商场清洁、公共场所安全巡视方面都需要用到机器人,这种机器人需要根据场地的实际情况(尺寸、形状、劳作对象),预先设计自动来回移动的路径,使得能够在最短路径的前提下,经过场地上的所有的待劳作对象。比如割草机器人、家庭或商场扫地机器人、安全巡检机器人等。
2、机器人从一个场地转移到另一个场地进行工作就叫转场。在解决转场问题方面,传统方案是采用物理引导技术(例如:铺设磁条和设置电子围栏通道)和无线电引导技术(例如:uwb技术、gps(rtk)差分定位技术、nfc技术、无线信标引导技术等)。但是以上两种技术存在如下问题:物理引导技术需要在全部通道中铺设引导装置(如磁条或电线),施工繁琐、易损坏;而无线电引导技术需要建设参考基站,施工繁琐、需要电源、易受到干扰。
技术实现思路
1、因此,本发明要解决的技术问题在于克服目前传统机器人进行转场的方式是采用物理引导技术和无线电引导技术进行的,物理引导技术需要在全部通道中铺设引导装置(如磁条或电线),施工繁琐、易损坏,而无线电引导技术需要建设参考基站,施工繁琐、需要电源、易受到干扰。
2、为了解决上述技术问题,本发明提供一种机器人转场引导信标,呈现成对设置,两两配合的关系,分别固定在两个不同的场地边缘线上,所述引导信标包括实体特征、唯一性视觉特征和方向性视觉特征;
3、所述实体特征包括底板和圆柱形标杆,所述标杆竖直设置在所述底板上,所述底板用于固定在需要转场的场地的地平面边缘线上;
4、所述唯一性视觉特征设置在所述标杆上,用于让每一个引导信标具有唯一性编号;
5、且所述标杆在底板所在平面上的垂直投影与底板的宽度方向和长度方向上均为非居中关系,所述非居中关系和所述底板的任意一条边线共同构成所述方向性特征。
6、优选的,所述唯一性视觉特征可以是条形码。
7、优选的,所述底板至少靠近其中两条对向的边线位置处设有安装孔,所述安装孔内可以打入紧固件与场地固定。
8、本发明还提供一种机器人转场系统,包括计算机程序、视觉识别系统和非易失性计算机可读取存储介质,所述计算机程序可存储于一所述非易失性计算机可读取存储介质中。
9、优选的,所述视觉识别系统包括但不限于数字摄像机、激光扫描器、线阵和面阵ccd摄像机、tv摄像机的其中一种或几种集合。
10、本发明还提供一种机器人转场控制方法,主要是依赖于所述视觉识别系统并通过计算机程序来指令相关硬件完成如下步骤:
11、s1,信标识别:通过机器人的视觉识别系统和特定算法,对每个引导信标完成如下特征识别逻辑与特定要求:包含信标初识、信标id识别、信标方向特征识别;
12、s2,生成虚拟地图:两个场地上的引导信标分别称为引导信标a和引导信标b,机器人初次使用时,先对引导信标a进行识别,包括唯一性视觉特征、方向识别、位置信息,将该引导信标作为起点,控制机器人向前直线行驶,当识别到引导信标b后,记录引导信标b的id、方向、位置信息以及所在工作区域信息等内容,把信标b作为连接路径的结束点,同时在控制系统内将引导信标a和引导信标b进行位置关联设置,将连接两个引导信标之间的直线存储为连接路径,将两个引导信标所在的工作区域、两个引导信标本身、连接路径之间的相对位置关系在地图中进行标记和存储,形成虚拟工作地图;
13、s3:转场起点与引导信标的关系:机器人识别引导信标后,行进方向与引导信标的方向性视觉特征保持平行,机身侧面与引导信标的唯一性视觉特征保持10-20cm的距离,向前行进一个机身的距离再顺时针旋转90°,到达的位置就是转场起点位置,转场起点位置依托于引导信标位置;
14、s4:行动:
15、(1)通过地图引导找到所在区域的引导信标a;
16、(2)确认引导信标a的唯一性视觉特征和方向,得到引导信标a的转场起点;
17、(3)沿着引导信标a和引导信标b的连线行驶,在进入引导信标b初识范围前依靠陀螺仪进行方向校准,这个行驶距离不大于5m,当进入引导信标b初识范围后,用引导信标b做方向引导。
18、本发明技术方案,具有如下有益效果:
19、本发明提供一种机器人转场引导信标,引导信标成对设置,两两配合,分别固定在两个邻接的场地上,每个引导信标包括实体特征、唯一性视觉特征和方向性视觉特征,本发明还提供一种机器人转场系统,包括计算机程序、视觉识别系统和非易失性计算机可读取存储介质,本发明还提供一种机器人转场控制方法,视觉识别系统为机器人硬件的一部分,在初次使用机器人时,当识别到引导信标a后,将引导信标a的唯一性视觉特征、方向、位置信息等内容记录到a区域地图中,然后以引导信标a为起点,根据引导信标a的方向引导机器人直线向前行驶,当识别到引导信标b时,记录引导信标b的唯一性视觉特征、方向、位置信息以及所在工作区域信息等内容,把引导信标b作为连接路径的结束点,同时在控制系统内将引导信标a和引导信标b进行位置关联设置,将连接引导信标a和引导信标b之间的直线存储为连接路径,(连接路径的中轴线方向分别与两个成对的信标的方向性视觉特征连线呈现近似垂直(75-105°)的关系),并把a区域、引导信标a、b区域、引导信标b、连接路径等之间的相对位置关系在地图中进行标记和存储,形成虚拟工作地图。当机器人后续使用时,按照第一次形成的虚拟工作地图直接进行转场,本发明的引导信标铺设在场地上,无需使用电和磁,不受天气影响,避免了出现使用不稳定的情况,且安装方便,快速,成本也比较低。
1.一种机器人转场引导信标,其特征在于,呈现成对设置,两两相互配合的关系,分别固定在两个场地的边缘线上,所述引导信标包括实体特征(1)、唯一性视觉特征(2)和方向性视觉特征;
2.根据权利要求1所述的一种机器人转场引导信标,其特征在于,所述唯一性视觉特征(2)可以是条形码。
3.根据权利要求2所述的一种机器人转场引导信标,其特征在于,所述底板(11)至少靠近其中两条对向的边线位置处设有安装孔(11a),所述安装孔(11a)内可以打入紧固件与场地固定。
4.根据权利要求3所述的引导信标对机器人进行转场的系统,其特征在于,包括计算机程序、视觉识别系统和非易失性计算机可读取存储介质,所述计算机程序可存储于一所述非易失性计算机可读取存储介质中,所述视觉识别系统是所述机器人的一部分。
5.根据权利要求4所述的引导信标对机器人进行转场的系统,其特征在于, 所述视觉识别系统包括但不限于数字摄像机、激光扫描器、线阵和面阵ccd摄像机、tv摄像机的其中一种或者几种的集合。
6.根据权利要求5所述的系统对机器人进行转场的控制方法,其特征在于,主要是依赖于所述视觉识别系统并通过计算机程序来指令相关硬件完成如下步骤;
