[发明专利]移动机器人定位方法、系统与计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种移动机器人定位方法、系统与计算机可读存储介质，定位方法包含以下步骤：检测流程初始化、采集传感器数据、位置先验估计、提取地面视觉位置检测值集合、以及位置后验估计。定位系统由航向角检测器、车轮转速传感器、图像采集器以及数据处理单元组成。计算机可读存储介质用于存储定位程序。相比于已有技术，本发明具有成本低、精度高、性能稳定、检测周期短、覆盖区域广、适用场景多、系统可靠性高、隐私入侵度低等优点。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种移动机器人定位方法、系统与计算机可读存储介质。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的一个基本功能是移动，目的是实现精准的位置控制，这也是机器人实现其他功能的基础。而精准的位置控制依赖于精确的定位系统，一个普遍的观点认为“控制的精度是无法超过反馈(检测)的精度的”，所以精确的定位系统就显得尤为重要。

已有的技术存在如下问题：1)卫星定位系统大多只能用在室外空旷环境下，不适用于在树林、峡谷、室内、地下、水下、隧道等卫星信号无法到达的环境中；2)基于WiFi、UWB的无线电定位手段存在着多路径干扰等问题，而且定位范围有限，如果要扩大定位范围将会增加设备的成本；3)基于视觉的定位手段受到光照的影响，对于光线过强、过暗或者流明剧烈变换的场景，该定位手段的精度较低，除此之外还有特征错误匹配、视线遮挡等问题；4)基于WiFi或者磁场指纹的定位手段，由于事先需要做大量的实验以获取机器人位置的指纹特征，所以该定位手段不够实用，而且对信息指纹会发生变化的场景(特别是磁场指纹)，该定位手段是不可靠的。

本发明提出一种移动机器人定位方法、装置与计算机可读存储介质，相比于已有技术，本发明具有成本低、精度高、性能稳定、检测周期短、覆盖区域广、适用场景多、系统可靠性高、隐私入侵度低等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动机器人定位方法，在机器人工作区域的地面配置有辅助线，包括以下步骤：

S101：对采样点序号t初始化赋值：t←0；根据实际情况对采样间隔T、机器人中心到图像采集器的距离L、位置后验估计值透视变换矩阵进行初始化；其中，透视变换矩阵是一个3×3的常值矩阵，机器人位置坐标是相对于X-Y坐标系的，X坐标轴与Y坐标轴由人工选取；

S102：将采样点序号自增t←t+1，获取航向角检测器的数据，得到第t个采样点的机器人航向角检测值获取车轮转速传感器的数据，得到第t个采样点的车轮转速检测向量w_t，其中w_t的每个元素表示某个车轮的转速检测值；获取图像采集器的数据，得到第t个采样点的地面图像；

S103：利用步骤S102获取的第t个采样点的机器人航向角检测值与第t个采样点的车轮转速检测向量w_t，并基于第t-1个采样点的位置后验估计值进行位置先验估计，以获取第t个采样点的位置先验估计值具体如下：其中表示移动机器人的运动学方程；

S104：根据步骤S102获取的第t个采样点的地面图像集合，并基于透视变换矩阵，提取第t个采样点的地面视觉位置检测值集合与，其中为第t个采样点的地面视觉X轴坐标检测值集合，为第t个采样点的地面视觉Y轴坐标检测值集合；

S105：根据步骤S103获取的第t个采样点的位置先验估计值与步骤S104获取的第t个采样点的地面视觉位置检测值集合与，进行位置后验估计，以获取第t个采样点的位置后验估计值以及

S106：重复步骤S102至步骤S105，输出每个采样点的位置后验估计值，即定位结果。