[发明专利]基于人工路标的移动机器人定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于人工路标的移动机器人定位系统，其特征在于，包括：移动机器人和多个不同颜色的人工路标，所述不同颜色的人工路标设置在移动机器人的运行环境中的固定位置；所述移动机器人上安装的传感器对该移动机器人运行过程中所检测到的人工路标进行识别和匹配，实现移动机器人的定位。

2.根据权利要求1所述的基于人工路标的移动机器人定位系统，其特征在于，所述传感器采用激光测距传感器，能够对检测到的不同人工路标进行识别并生成相应的不同的激光数据。

3.根据权利要求1所述的基于人工路标的移动机器人定位系统，其特征在于，所述优化布置方法是指：移动机器人在运行过程中的任意位置时，所述传感器均能至少检测到一个人工路标。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于人工路标的移动机器人定位系统，其特征在于，所述人工路标包括两个矩形板，且两个矩形板之间呈某一角度，所述角度能够依据运行环境和人工路标的布置数量进行实际调整。

5.根据权利要求4所述的基于人工路标的移动机器人定位系统，其特征在于，所述移动机器人上的传感器的扫描角度为270度，人工路标两个矩形板的夹角设置为120度，且所有人工路标的角度开口方向背向移动机器人。

6.一种基于人工路标的移动机器人定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：选定坐标原点O，建立全局坐标系，并分别建立每个人工路标的参考坐标系和移动机器人自身的参考坐标系，将人工路标相对于全局坐标系中的坐标记为(x1，y1，z1)；

步骤2：将光测距传感器测量出的人工路标的激光数据，记作数据点集S，并对激光测距传感器检测到的激光数据进行直线拟合，提取符合的数据，记作数据点集P；

步骤3：将数据点集P与数据点集S迭代计算后得到旋转矩阵R与平移矩阵P，以及移动机器人的相对位置坐标。

7.根据权利要求6所述的基于人工路标的移动机器人定位方法，其特征在于，预处理步骤：在移动机器人的运行环境中按照优化布置方法设置多个不同颜色的人工路标，即移动机器人在运行过程中的任意位置时，安装在移动机器人上的传感器均能至少检测到一个人工路标。

8.根据权利要求6或7所述的基于人工路标的移动机器人定位方法，其特征在于，所述步骤2包括：移动机器人在行进的过程中通过激光测距传感器识别运行环境中的人工路标，利用激光测距传感器检测到设置好的人工路标时，根据人工路标表面不同的颜色对激光的反射率不同，利用反射率的差异，在人工路标上布置固定宽度的黑白色块，黑色用数字0表示，白色用数字1表示，色块的不同排列顺序形成激光测距传感器能够识别的二进制编码；

其中，步骤2中提取符合的数据是指：在每一个人工路标前选取一个参考位置，在参考位置处用激光测距传感器测量出参考数据，记作数据点集S；在定位时，在激光测距传感器的一帧数据中进行直线拟合，从中提取出与人工路标相对应的点，记作数据点集P。

9.根据权利要求6所述的基于人工路标的移动机器人定位方法，其特征在于，所述步骤3中的迭代计算的具体步骤如下：

将数据点集P与数据点集S用迭代最近点算法，即ICP进行匹配，计算后得到旋转矩阵R和平移矩阵P；令矩阵并计算矩阵T的逆矩阵M，即M＝T^-1，根据矩阵M得到移动机器人相对于人工路标前的参考位置的相对位置坐标。

10.根据权利要求6所述的基于人工路标的移动机器人定位方法，其特征在于，所述步骤3还包括：假设机器人所处的位置相对于全局坐标系的坐标为：(X，Y，Z)，则有：

完成对移动机器人的坐标定位。