[发明专利]一种双足机器人自动循迹的方法

说明书

本发明提供一种双足机器人自动循迹的方法，包括：安装在所述双足机器人上的视觉传感器发送机器人足下的导航路径图像信息到处理器；处理器对接收到的导航路径图像信息进行处理，获得机器人当前姿态与导航路径的相对位置关系，并发送给控制器；相对位置关系包括角度偏差和位置偏差；控制器根据接收到的角度偏差和位置偏差控制机器人调整行走路径以实现自动循迹。本发明通过视觉传感器发送机器采集导航路径图像信息；对图像进行灰化、均值滤波、Canny边缘检测算法及提取路径边缘坐标获取路线信息，并且通过区间扫描提高了路径信息准确性；在路径识别中，对于交叉路径提出了斜率匹配法以选择最佳前进路径；因此，具有较好的实时性和抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及机器人视觉导航技术领域，特别涉及一种双足机器人自动循迹的方法。

背景技术

移动机器人的视觉导航是目前机器人研究领域的重要方向。基于视觉的室内导航可分为三类：基于地图的导航、基于地图构建的导航以及无地图导航。随着服务型机器人的推广及走入家庭，就对机器人能否在室内环境中独立完成相关服务项目提出了要求，其核心就是机器人的室内导航技术。Gartshore提出采用占据栅格的地图构建框架和特征位置检测的导航算法，即通过单个摄像头在线处理RGB彩色图像序列。该算法首先在当前图像帧中通过Harris边缘和角点检测器来检测物体的轮廓边缘，对该边缘特征扫描可确定峰值，然后，考虑任意深度下的所以可能位置，将检测到的特征投影到2D图像平面，根据里程计数据和提取的图像特征，系统定位模块可以计算机器人位置。基于地图构建的方法需要依靠全局环境的地图最为导航决策的依据。这种导航方法在环境发生变化时会出现问题。Saitoh等人提出了一种采用单个USB摄像头和笔记本电脑实现的轮式移动机器人走廊中线跟踪方法，该方法采用霍夫变换来检测走廊和墙壁的边界，机器人将沿着走廊的中线运动。上述方法均无法满足机器人在相对复杂的环境下完成相关任务。自动引导车导航系统使用的一种方法就是基于引导线导航的技术，在实际应用中，移动机器人沿着预先设计好的几何形状移动完成搜寻和救援任务。很多研究者已经提出在自主移动车上使用视觉系统获取并分析铺设在地上导引线的图像来克服用其他传感器的局限性。

目前视觉导航的载体主要集中在轮式机器人，摄像头位置固定，而双足机器人(如NAO机器人)同人一样，通过双足的运动进行移动，控制难度更高，控制精度难以达到轮式机器人的要求。但是，人们对于机器人仿人化的追求，未来的仿人机器人必将通过双足进行运动，因此，对双足机器人视觉导航的研究也具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提出一种双足机器人自动循迹的方法，通过视觉传感器发送机器采集导航路径图像信息；对图像进行灰化、均值滤波、Canny边缘检测算法及提取路径边缘坐标获取路线信息，并且通过区间扫描提高了路径信息准确性；在路径识别中，对于交叉路径提出了斜率匹配法以选择最佳前进路径，具有较好的实时性和抗干扰能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双足机器人自动循迹的方法，包括：

安装在所述双足机器人上的视觉传感器发送机器人足下的导航路径图像信息到处理器；

所述处理器对接收到的所述导航路径图像信息进行处理，获得机器人当前姿态与导航路径的相对位置关系，并发送给控制器；所述相对位置关系包括角度偏差和位置偏差；

所述控制器根据接收到的角度偏差和位置偏差控制机器人调整行走路径以实现自动循迹。

优选的，所述处理器对接收到的所述导航路径图像信息进行处理，包括：

将RGB彩色图转换为灰度图；

采用均值滤波法对灰度图进行图像滤波；

采用Canny边缘检测算法对滤波后的图像进行边缘检测；

提取路径边缘坐标，获得路径的中心线；