攻城狮

项目目的:自主乘梯是智能移动机器人完成多楼层导航任务的一个重要方式和手段。与 电梯系统进行通讯的方式虽然简单但是有赖于前期的数据接口打通甚至电梯改造,不能 快速部署和大范围普及。为了实现机器人在多楼层间的自主移动,有必要对机器人自主 乘梯进行研究。本项目针对这一应用场景,采用双目视觉机器人导航定位技术,自主设 计用于辅助定位的二维码系统及通用电梯按钮触压模块,实现可快部署的自主乘梯轮式 机器人系统。

基本思路:首先轮式机器人基于辅助定位二维码和双目摄像机的参数计算自己的位置坐 标,然后根据目标坐标进行轨迹规划,完成在电梯轿箱外的粗定位。粗定位完成后,使 用自主设计的通用电梯按钮触压模块进行精确定位。精确定位的过程中,双目视觉的其 中一个摄像机成为“eye-in-hand” 方式的单目相机,协助识别所需触压上下按钮以及 完成触压模块的精定位。在按下按钮后,视觉方式监控是否按压成功以及何时轿箱到达 (按钮灯熄灭)。运动检测算法确定开门事件,人脸识别算法协助判断轿箱内的拥挤情 况以决策是否进入。进入轿箱后根据事先学习位置信息和双目视觉信息定位来规划路径 到达预设位置。之后重复楼层按钮的定位按压过程,并在监控按下的按钮熄灭后根据开 门信息离开轿箱。

基于视觉的移动机器人定位问题上个世纪 90 年代就开始广为研究。在已知相机内 参的基础上,基于单应性矩阵的视觉定位方法能够计算出相机的位置和姿态。在 2005 年 已有科研工作者使用该方法实现室内机器人根据田字格的视觉定位。该方法计算量小, 实现简单,方便在线计算。但是偏转角误差对定位精度的影响不可忽略,提高偏转角的 测量精度是该方法降低定位误差的关键。 在此基础上又出现了二维码辅助定位的方式。罗高等人提出了一种在二维码绝对坐 标已知的情况下的辅助定位方式。即得知二维码在世界坐标系下的绝对坐标,根据标定 的摄像系统参数推导出相机的世界坐标。这种方法有助于消除编码器存在的累积误差, 从而提高了机器人的定位精度,实验数据表明了该方法的有效性。 本项目提出使用辅助定位二维码和深度摄像机相结合的导航定位新方式。定位前期 基于二维码的世界坐标以及二维码相对相机的姿态信息计算相机的世界坐标以及姿态。 路径规划后进行车体的粗定位。 本项目在传统方法的基础上自主设计机械--光学辅助系统----通用电梯按钮触压模 块。在定位后期的精确定位的过程中,双目视觉其中一个像机成为“eye-in-hand” 方 式的单相机,协助识别所需触压上下按钮以及完成精定位。随后视觉监控是否按压成功 以及何时轿箱到达(按钮灯熄灭)。


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