[发明专利]基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略

权利要求书

1.基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：机器人A原地旋转调整，随机移动，直到发现红色顶部LED；

步骤2：机器人A根据观察到的红色顶部LED成像位置调整自身姿态，使红色顶部LED在摄像头中的成像位于图像水平方向的中央；

步骤3：计算左右两个底部LED成像到顶部LED成像的水平距离；

步骤4：根据观察到的步骤3中的LED成像距离关系，机器人A调整自身的位姿；

所述的LED成像距离关系是指在摄像头的成像平面上，底部LED的成像点到顶部LED的成像点的水平间距的比值ratio，具体的位姿调整基于ratio的值来确定：

如果ratio＞1，机器人A顺时针转动一个角度，然后向左平移，直到红色的顶部LED的成像再次位于图像水平方向中央位置，返回步骤3；

如果ratio＜1，机器人A逆时针转动一个角度，然后向右平移，直到红色的顶部LED的成像再次位于图像水平方向中央位置，返回步骤3；

如果ratio＝1，机器人A已经与机器人B的当前面实现对正，机器人A通过观察当前面上三个LED的颜色组合状态，采取下一步动作，导航或者对接，执行步骤5；

步骤5：观察当前面上三个LED的颜色组合状态，根据观察到的LED颜色组合状态，获得导航信息；如果得到当前面是目标对接面则执行步骤7，否则执行步骤6；

步骤6：根据步骤5中的导航信息，机器人A导航移动的到下一个对接面，然后执行步骤1；

步骤7：执行对接过程。

2.根据权利要求1所述的基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略，其特征在于：步骤5中所述的三个LED的颜色组合状态，对应的完整的状态空间有3³＝27个组合方式。

3.根据权利要求1所述的基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略，其特征在于：步骤5中所述的三个LED的颜色组合状态，具体是指如下几种：

三个LED均亮红色：该机器人B为已对接机器人，当前面为目标对接面，机器人A应该和该目标对接面进行对接；

顶部LED为红色，底部LED均为绿色：该机器人B为已对接机器人，当前面不是目标对接面，目标对接面在当前面的右侧，机器人A应该向右侧导航移动；

顶部LED为红色，底部LED均为蓝色：该机器人B为已对接机器人，当前面不是目标对接面，目标对接面在当前面的左侧，机器人A应该向左侧导航移动；

三个LED均亮蓝色：该机器人B为未对接机器人，且处于漫游状态，还没有找到一个已对接机器人；

三个LED均亮绿色：该机器人B为未对接机器人，且处于导航状态，已经找到已对接机器人，但是还没有找到目标对接面。

4.根据权利要求1所述的基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略，其特征在于：步骤7中所述的对接过程开始于机器人A与目标对接面对正之后，机器人A继续前进并不断调整保持对正状态，当机器人A主动对接面和机器人B的目标对接面接近时，LED会移出摄像头的视角，此时机器人A利用自身模拟红外收发传感器测距来保证最后一段距离的对正状态，直到主动对接面上的接触开关碰到目标对接面，实现对接。

5.根据权利要求1所述的基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略，其特征在于：所述的机器人包括至少两个侧面，其中一个为主动对接面，其余为被动对接面，所述的主动对接面和被动对接面上分别设置有一组LED、两个模拟红外收发传感器和一对对接卡槽，所述的主动对接面上还设置有一对对接卡扣和摄像头。

6.根据权利要求5所述的基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略，其特征在于：所述的LED均为RGB三色LED。

7.根据权利要求5所述的基于单目摄像头和LED的机器人对接定位和导航策略，其特征在于：所述的摄像头位置，从主动对接面的正前方观察，摄像头恰好位于顶部LED和底部LED组成的三角形的几何中心位置；所述的LED的位置，两个底部LED布置在机器人的主动对接面和被动对接面上，顶部LED布置在靠近机体内侧的位置，高度比两个底部LED高，并且与主动对接面或被动对接面不共面。