[发明专利]一种直圆管表面作业机器人及其位姿检测方法

摘要

本发明涉及一种直圆管表面作业机器人及其位姿检测方法，属于机器人技术领域。位姿检测方法包括：获取角速度、加速度及圆管表面图像数据；从圆管表面图像中识别出圆管边缘，以获取作业机器人在导航坐标系中的俯仰角；基于四元数，对角速度数据与加速度数据进行融合，通过扩展卡尔曼滤波对惯导系统进行误差收敛，并对经滤波处理后的四元数进行欧拉角转换，获取作业机器人在运载体坐标系中的位姿角数据；基于获取的数据，利用两坐标系间的相对旋转矩阵等式计算出所述作业机器人在导航坐标系统中位姿角数据。联合惯导与视觉定位构成组合导航，可有效提高其在水下环境及强磁场环境中的定位精度，可广泛应用于直圆钢管表面的清洗、探伤作业。

主权项

1.一种直圆管表面作业机器人的位姿检测方法，其特征在于，包括：获取步骤，获取所述作业机器人在运载体坐标系中的角速度数据与加速度数据，及获取所述作业机器人当前所在位置处的圆管表面图像，所述圆管表面图像包含圆管的边缘部；识别步骤，从所述圆管表面图像中识别出圆管边缘，基于识别出的圆管边缘，获取所述作业机器人在导航坐标系中的俯仰角；滤波步骤，基于四元数，对所述角速度数据与所述加速度数据进行融合，通过扩展卡尔曼滤波对惯导系统进行误差收敛，并对经滤波处理后的四元数进行欧拉角转换，获取所述作业机器人在运载体坐标系中的位姿角数据；计算步骤，基于所述滤波步骤获取的位姿角数据与所述识别步骤获取的俯仰角数据，利用运载体坐标系与导航坐标系间相对旋转矩阵等式计算出所述作业机器人在导航坐标系统中位姿角数据。