[发明专利]基于DataMatrix码带的移动机器人定位系统、方法及装置

说明书

本发明适用于引导运输车技术领域，提供了一种基于DataMatrix码带的移动机器人定位方法，包括：识别图像中DataMatrix码的矩形区域；基于矩形区域及对所述矩形区域拟合的外接矩形来确定DataMatrix码的四个边界交点及标定点；识别Roi区域内的DataMatrix码图像，获取DataMatrix码图像携带的标定点的路径距离；基于标定点的路径距离来计算所述DataMatrix码四个边界交点在地面坐标系中的坐标；基于所述DataMatrix码的四个边界交点在图像坐标系中的坐标、四个边界交点在地面坐标系中的坐标、以及相机的内参数矩阵M_cam来计算机器人在地面坐标系中的位置。该方法是基于仿射变换进行定位，无需提前标定相素对应的实际物理距离，且相机能在预设高度范围内随意改变拍摄高度，均能得到精确的定位结果。

技术领域

本发明属于机器人定位技术领域，提供了一种基于DataMatrix码带的移动机器人定位系统、方法及装置。

背景技术

移动机器人在自动化工厂和智能仓储物流等领域有着越来越广泛的应用，而精确定位是移动机器人实现精密操作的关键。移动机器人的定位方法有编码器法、射频识别法和视觉定位法等，其中编码器法会因为机器人运动产生的打滑而造成误差；射频识别方法需要高密度的布设射频标签，但射频标签布设密集会在定位过程中相互干扰，导致定位错误；而基于人工路标的视觉定位方法是现阶段移动机器人最可靠的定位方法之一，DataMatrix码尺寸小，信息量大，制作方便，且具有超强的抗污染能力，是一种理想的人工标志物。

专利文献CN 104197899 A记载的技术方案是将QR码间隔张贴于地面进行定位，通过计算DataMatrix码中心点与图像中心点构成的向量与DataMatrix码正方向之间的夹角，得到相机的旋转角度。根据事先标定的单个像素对应的实际物理距离，求出DataMatrix码中心点到图像中心点的实际距离，再利用相机旋转角度，计算相机中心在DataMatrix码坐标系中的坐标，该方案存在如下问题：

1.事先标定好单个像素对应的物理距离，标定的过程会产生误差；

2.机器人运动时相机会发生抖动，像素对应的物理距离会发生变化，造成定位结果不精准；

3.每一个机器人都需要标定相机与地面的的对应关系，且标定之后的相机必须按照固定高度运行，使得机器人的应用受限。

发明内容

本发明实施例提供一种基于DataMatrix码带的移动机器人定位方法，旨在解决现有视觉定位法存在的定位精度不高及应用受限的问题。

本发明是这样实现的，一种基于DataMatrix码带的移动机器人定位系统，该系统包括：

设于移动机器人行走路径地面的DataMatrix码带，所述DataMatrix码的外接矩形由两相邻实线边及两相邻虚线边组成，且DataMatrix码图像中携带有对应DataMatrix码标定点的路径距离，所述标定点是指两相邻实线边的交点或者是相邻两虚线边的交点；

移动机器人上设有摄像机及定位传感器，摄影机的摄影平面与地面平行，所述摄像机每次能拍摄到一个DataMatrix码，摄像机将采集到的图像发送至定位传感器，定位传感器识别图像中DataMatrix码的标定点及对应DataMatrix码图像携带的标定点路径距离，基于标定点的路径距离来获取DataMatrix码的四个边界交点在地面坐标系中的坐标，基于所述DataMatrix码的四个边界交点在地面坐标系中的坐标、四个边界交点在图像坐标系中的图像坐标、以及相机的内参数矩阵M_cam来获取机器人在地面坐标系中的坐标。

本发明提供可一种基于所述基于DataMatrix码带的移动机器人定位系统的定位方法，所述方法包括如下步骤：

S1、识别图像中DataMatrix码的矩形区域，即Roi区域；