[发明专利]一种用于AGV导航的规则图形码码阵系统及其读码方法

说明书

技术领域

本发明涉及图形规则码技术领域，具体涉及一种用于AGV导航的规则图形码码阵及其读码方法。

背景技术

使用二维码进行移动机器人视觉导航是目前机器人视觉导航中精度最高的一种方法，具体表现为：二维码图像能够速被识读，获取二维码位置以及姿态信息后，进而基于预先设定的二维码在世界坐标系的坐标，反过来求取移动机器人位置与姿态。所以，基于离散式分布二维码的移动机器人自主导航被得到广泛关注和认可：读码器通过对离散式分布的二维码信息的读取，不断地纠正机器人当前的位置和姿态，从而克服机器人惯性导航带来的累计误差。

现有技术中，地面上离散式分布的二维码都是单个敷设的，这种基于单个二维码的视觉导航要求二维码的敷设精度非常高，而人工敷设二维码难以做到十分精确，其左右位置的贴码误差一般会有1到2毫米，角度误差一般为10度以内(由安装在移动机器人中心点的读码器测量)。虽然只有10度的误差，但移动机器人按照贴码的10度误差校正后自身姿态后，当机器人走到下一个二维码时(机器人中心点和下一个二维码中心点重合)，理论上将产生tan(10度)*1m＝17.6cm左右的位置偏差，这种偏差将会造成二维码超出了摄像头的拍摄范围，使得机器人因为拍摄不到二维码而无法继续工作。另外，即使车体没有跑偏，甚至车体静止不动，只依据单个二维码进行位姿识别时，由于像素检测误差的原因，也会出现姿态不稳定，姿态曲线抖动剧烈的现象。

为了解决人工贴码不准确的问题，中国专利文献“基于多个二维码读码器的移动机器人定位系统及方法”(申请号为201210472984.4)提出了用两个读码器分别读取相邻的两个二维码，用两个二维码中心点连线与移动机器人中心线的夹角测量角度误差，从而避免了用一个读码器在中心点测量角度造成的误差问题。但是，该方法所付出的代价是增加移动机器人定位导航系统的硬件成本和软件成本、增加系统设计和处理的复杂程度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于AGV导航的规则图形码码阵及其读码方法，在不增加硬件成本的情况下解决了由于单码贴码误差造成读码器因为拍摄不到二维码而使得机器人中途停止运行和单码测量车体姿态致使车体姿态曲线抖动幅度很大的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于AGV导航的规则图形码码阵，包括多个能够确定相互之间位置关系的规则图形码标签，所有规则图形码标签构成一个多边形码阵，多边形码阵每条边上的规则图形码标签的数量为一个以上，相邻两个规则图形码标签之间空白区域的间隔大于各自规则图形码标签内部独立空白区域的最大宽度。

而且，所述能够确定相互之间位置关系的规则图形码标签为：每个规则图形码标签内置有码顺序号，每个码顺序号对应一个与该码阵中心点的相对位置关系。

而且，所述多边形码阵的形状满足码阵中心点对称。

而且，所述的规则图形码标签为通过计算能够得到其中心点和方向的图形码标签。

而且，所述多边形码阵还包括位于码阵侧边线内侧的敷设边线以及位于码阵侧边线内侧的码阵顺序号。

而且，所述规则图形码标签为二维码。

一种用于AGV导航的规则图形码码阵的读码方法，包括以下步骤：

步骤1、按如下方法初始化规则图形码码阵的数据：

①为各个规则图形码码阵设置码阵顺序号并储存到数据单元；

②为各个规则图形码码阵中的图形规则码标签设置码顺序号并储存到数据单元；

③计算各个图形规则码标签中心点到该码阵中心点的距离，并将计算结果值储存到数据单元；

步骤2、读码器拍摄当前规则图形码码阵的图像；

步骤3、读码器定位控制器选择靠近图像中心点的规则图形码标签作为当前规则图形码标签；

步骤4、读码器定位控制器解析当前规则图形码标签的码顺序号；

步骤5、读码器定位控制器根据当前规则图形码标签的码顺序号获取当前规则图形码标签与码阵中心点的相对距离；

步骤6、读码器定位控制器根据当前规则图形码标签与码阵中心点的相对距离计算车体相对于世界坐标系的偏离位置；

步骤7、读码器定位控制器获取图像中所有可识别的规则图形码标签和码阵中心点的相对距离的特征点，利用优化算法进行融合，进而计算车体相对于世界坐标系的偏离角度。

而且，所述步骤7的具体处理过程为：

①获取当前规则图形码标签的位置探测图形；

②依据图像中其余可能存在规则图形码标签的相对位置关系进行图形的位置推断和预测；