机器人定位方法、装置及机器人与流程

本申请涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种机器人定位方法、装置及机器人。

背景技术：

为了在自动化生产和仓储管理中应用移动机器人，要求移动机器人必须精确识别当前位置，只有精确识别当前位置，才能精确地组装产品、传输搬运产品。目前，移动机器人定位方法一般有几种：测距法、视觉定位方法、推算定位与rfid相结合方法、条形码定位方法。

其中，视觉定位方案主要通过一个垂直设置的摄像头获取天花板的图像信息，利用图像分析、对比技术判定机器人的位置，实现整个居室内的遍历清洁作业之功能。

但是，上述定位方法存在的问题是，通过视觉比对确定的位置结果不精确，且需要通过将随时获取的图像，与预先存储的天花板图像进行图像提取，和信息对比，需要机器人的图像存储和处理能力较大，成本较高。

技术实现要素：

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个方面提出一种基于二维码的机器人定位方法，实现了根据机器人当前所在位置获取的图像中包括的二维码的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置，即可确定机器人当前的位置，简化了机器人定位的方式、提高了定位精度和准确度。

本申请的第二方面提出一种基于二维码的机器人定位装置。

本申请的第三个方面提出一种机器人。

本申请的第四个方面提出一种计算机可读存储介质。

本申请第一方面实施例提出了一种基于二维码的机器人定位方法，包括：

获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码；

根据所述二维码对应的空间坐标值、二维码在所述图像中的面积和/或位置信息，确定所述机器人当前的位置。

本申请实施例的基于二维码的机器人定位方法，首先获取机器人当前所在位置对应的图像，进而根据当前图像中二维码对应的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置信息，确定机器人当前的位置。由此，实现了根据机器人当前所在位置获取的图像中包括的二维码的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置，即可确定机器人当前的位置，简化了机器人定位的方式、提高了定位精度和准确度。

本发明第二方面实施例提出了一种基于二维码的机器人定位装置，包括：

获取模块，用于获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码；

确定模块，用于根据所述二维码对应的空间坐标值、二维码在所述图像中的面积和/或位置信息，确定所述机器人当前的位置。

本申请实施例提供的基于二维码的机器人定位装置，首先获取机器人当前所在位置对应的图像，进而根据当前图像中二维码对应的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置信息，确定机器人当前的位置。由此，实现了根据机器人当前所在位置获取的图像中包括的二维码的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置，即可确定机器人当前的位置，简化了机器人定位的方式、提高了定位精度和准确度。

本发明第三方面实施例提出了一种机器人，包括：存储器、处理器及视觉系统；

所述视觉系统，用于获取当前所在位置对应的图像；

所述存储器，用于存储可执行的计算机程序；

所述处理器，用于根据所述视觉系统获取的当前所在位置对应的图像，通过调用并执行所述存储器中存储的可执行的计算机程序，以实现如第一方面所述的基于二维码的机器人定位方法。

本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的基于二维码的机器人定位方法。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例的基于二维码的机器人定位方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种二维码设置方式示意图；

图3a-3e为本申请实施例提供的一种机器人在同一位置获取的不同二维码的图像示意图；

图4是本申请另一个实施例的基于二维码的机器人定位方法的流程示意图；

图4b为qr二维码的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的机器人在不同位置获取的同一二维码图像示意图；

图6是本申请一个实施例的基于二维码的机器人定位装置的结构示意图；

图7是本申请一个实施例的机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请各实施例主要针对现有技术中，通过视觉进行定位的方案，是通过将随时获取的图像，与预先存储的天花板图像进行图像提取和信息对比，来确定机器人位置的方式，定位结果不精确，且需要机器人的图像存储和处理能力较大，成本较高的问题。提出一种基于二维码的机器人定位方法。本申请提供的基于二维码的机器人定位方法，首先获取机器人当前所在位置对应的二维码图像，进而对二维码图像进行解析，确定当前二维码对应的空间坐标值及二维码在该图像中的位置信息，进而根据该二维码的空间坐标值及该二维码在图像中的位置信息，确定机器人当前的位置。

下面参考附图描述本申请实施例的基于二维码的机器人定位方法及机器人进行详细说明。

图1是本申请一个实施例的基于二维码的机器人定位方法的流程示意图。

如图1所示，该基于二维码的机器人定位方法包括：

步骤101，获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码。

其中，本申请实施例提供的基于二维码的机器人定位方法，可以由本申请实施例提供的机器人执行，以对机器人的位置进行准确定位。或者，该方法，也可以由调度服务器执行，以对调度系统内各机器人进行准确定位。

具体的，本申请实施例中可以首先在机器人工作区域的地面或者天花板上，均匀设置二维码。其中，每个二维码都对应一个唯一的空间坐标值，用于定义该二维码在机器人工作区域的位置。其中，空间坐标值，是指在世界坐标系下的坐标值。

相应的，机器人可以通过上视觉或者下视觉系统，实时的获取其所在位置对应的二维码图像，进而确定其所在的位置。

在本实施例一种较优的实现形式中，由于机器人的高度、工作区域的层高及工作区域内各料架位置的限制，若通过将二维码设置在天花板上，机器人的上视觉系统可能无法实时准确获取到位于天花板上的二维码图像，因此本申请中，通过在工作区域的地面上设置二维码，以辅助对机器人进行定位。

即上述步骤101，具体包括：

通过机器人下视觉系统，获取机器人当前所在位置对应的二维码图像。

其中，机器人下视觉系统，是指可以对机器人所在位置的周边地面进行摄像的视觉系统。

步骤102，根据所述二维码对应的空间坐标值、二维码在所述图像中的面积和/或位置信息，确定所述机器人当前的位置。

可以理解的是，若在机器人工作区域的地面上，依次用代表不同空间坐标值的二维码覆盖，那么机器人即可在移动过程中，实时的获取当前所在位置对应的二维码，进而根据当前获取的二维码对应的空间坐标值确定当前的位置。但是由于通常机器人工作区域较大，采用上述方式机器人进行定位时，所需的二维码数量极大，且对机器人的图像获取及处理速度、行驶速度的匹配度要求较高，因此本申请实施例中，可以将二维码均匀设置在机器人工作区域的地面上。相应上述步骤102，可以通过如下方式实现：

步骤102a，判断二维码在所述图像中的面积是否大于阈值，若是，则执行步骤102b，否则，执行步骤102c。

步骤102b，根据所述二维码对应的空间坐标值确定所述机器人当前的位置。

步骤102c，根据所述二维码对应的空间坐标值、所述二维码在所述图像中的面积及位置信息，确定所述机器人的位置。

具体的，图2为本申请实施例提供的一种二维码设置方式示意图。

如图2所示，由于各二维码是均匀设置在地面上的，每个二维码对应的空间坐标值，对应该二维码在该地面上的位置。若地面坐标系如图2所示，且每个二维码沿x轴和y轴方向的距离分别为1米(m),则图中由下至上，由左至由，各二维码的坐标分别为(1，1)、(1，2)、(1，3)、(1，4)、(2，1)、(2，2)、(2，3)、(2，4)、(3，1)、(3，2)、(3，3)、(3，4)。

从而，机器人在获取到当前所在位置对应的二维码图像后，即可首先对图像进行二维码扫描，以确定当前图像中二维码对应的空间坐标值，从而即可确定机器人当前的大概位置。

在实际使用时，机器人在移动过程中，可以利用下视觉系统，实时获取当前所在位置对应的二维码图像。当机器人位于二维码上方，或者与二维码很接近时，则利用下视觉获取的二维码图像中，二维码在的面积大于阈值时，即可直接将二维码对应的空间坐标值确定为机器人当前的位置。

其中，阈值的大小，可以根据机器人下视觉系统的设置位置、功能参数及二维码的实际大小等确定，本实施例对此不做限定。

进一步的，若机器人当前位于多个二维码的中间区域，如图3a所示，若机器人当前位于图3a中的a点，此时，利用下视觉系统，获取到的二维码图像中二维码的所占的面积就比较小，且二维码在图中的位置与机器人当前与二维码的位置关系有关。

举例来说，机器人在如图3a所示的a点区域时，其获取的包括a点左上角的二维码的图像可以如图3b所示，获取的包括a点右上角的二维码的图像可以如图3c所示,获取的包括a点左下角的二维码的图像可以如图3d所示,获取的包括a点右下角的二维码的图像可以如图3e所示。从而机器人若通过对当前获取的二维码图像进行解析后，确定当前图像中包括的二维码的空间坐标值对应左上角的二维码，且二维码在图像中的位置如图3b所示的形式，从而即可确定当前机器人位于地面中的a点。

本申请实施例中，在确定二维码在二维码图像中的面积小于阈值时，则可以根据二维码在图像中的位置及二维码的坐标确定机器人的位置。

可以理解的是，上述基于二维码进行机器人定位的方式，是基于机器人下视觉系统的焦距不可调实现的。即机器人下视觉系统获取的图像的焦距固定，从而当机器人与二维码间的距离不同时，其获取的图像中，二维码的尺寸大小不同，进而即可根据获取的二维码图像中，二维码的空间坐标值及二维码在图像中的位置，确定机器人的位置。

本实施例提供的基于二维码的机器人定位方法，首先获取机器人当前所在位置对应的图像，进而根据当前图像中二维码对应的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置信息，确定机器人当前的位置。由此，实现了根据机器人当前所在位置获取的图像中包括的二维码的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置，即可确定机器人当前的位置，简化了机器人定位的方式、提高了定位精度和准确度。

通过上述分析可知，机器人可以根据当前获取的图像中二维码对应的空间坐标值、二维码在图像中的面积及位置信息，确定机器人当前的位置。下面结合图4，以二维码为快速响应码(quick-responsecode，简称qr二维码)为例，对上述确定机器人当前位置的具体过程进行详细说明。

图4是本申请另一个实施例的基于二维码的机器人定位方法的流程示意图。

如图4所示，该基于二维码的机器人定位方法包括：

步骤401，获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码。

步骤402，判断二维码在所述图像中的面积是否大于阈值，若是，则执行步骤403，否则执行步骤404。

步骤403，根据所述二维码对应的空间坐标值确定所述机器人当前的位置。

步骤404，确定所述快速响应码中各位置探测图形在所述图像中的坐标值。

步骤405，根据所述各位置探测图形在所述图像中的坐标值，确定所述二维码与所述机器人在空间中的距离值及角度值。

具体的，qr二维码的结构如图4b所示。qr二维码呈正方形，在其三个角落处，分别包含一个位置探测图形，可帮助定位二维码。本申请实施例中，可以基于这三个位置探测图形的位置，可以确定二维码在当前图像中的位置，进而即可确定二维码与机器人在空间中的相互位置。

需要说明的是，本申请实施例中，通过基于二维码在当前图像中的位置，来确定二维码与机器人在空间中的相互位置，成立的依据是：机器人工作区域中所有二维码的方向相同。其中，二维码的方向，是指各二维码中相同的位置探测图形的方向相同。

举例来说，如图4b所示，若二维码三个角落中的三个位置探测图形的标识分别为1、2和3，则可以通过将各二维码中标识为1的位置探测图形都朝向同一方向，来使得机器人工作区域中各二维码具有相同的方向,例如图2所示的形式。

从而，当各二维码都具有相同的方向时，机器人在不同位置获取的包含同一二维码的图像中，二维码的位置就会不同。

举例来说，图5为本申请实施例提供的机器人在不同位置获取的同一二维码图像示意图。

其中，若二维码中各位置探测图形的位置，如图5a所示的形式时，说明机器人当前在该二维码的正后方，那么当二维码中各位置探测图形的位置，如图5b所示的形式时，则说明机器人当前在该二维码的正前方，依次类推，即可根据各位置探测图形在图像中的坐标值，确定二维码与机器人在空间中的相对位置。

进一步的，由于各位置探测图形在图像中的坐标值，仅能反映二维码在图像中的面积及位置，而根据二维码在图像中的面积及位置，确定二维码与机器人在空间中的距离值及角度值，还需要确定机器人获取的图像中的像素点与实际位置间的转换关系。

因此，本申请实施例中，可以在已知二维码与机器人在空间中的距离的情况下，获取一个包含二维码的图像，进而确定该图像中各位置探测图形在图像中的坐标值。从而在实际使用时，即可将新获取的图像中各位置探测图形的坐标，与预设的图像中各位置探测图形的坐标进行比较，来确定当前二维码与机器人在空间中的距离值及角度值。

举例来说，若已知各位置探测图形在图中的位置如图5a所示的形式时，二维码与机器人在空间中的距离值为50厘米(cm),且二维码在机器人的正前方。其中，图5a中，第一个位置探测图形与图像坐标原点间的连线与图像中的x轴夹角为α1，第二个位置探测图形与图像坐标原点间的连线与图像中的x轴夹角为β1，第三个位置探测图形与图像坐标原点间的连线与图像中的x轴夹角为γ1。

那么，当获取的图像中，各位置探测图形在图中的位置如图5c所示的形式时，第一个位置探测图形与图像坐标原点间的连线与图像中的x轴夹角为α2，第二个位置探测图形与图像坐标原点间的连线与图像中的x轴夹角为β2，第三个位置探测图形与图像坐标原点间的连线与图像中的x轴夹角为γ2。且图5c与图5a中第一个探测位置图形与第二各探测位置图形间的距离相等。也就是说，图5a和5c比较后，二维码的面积相等，即机器人与二维码间的距离相等。

但是二维码与图像中坐标原点间的角度变化了，从而利用几何关系，根据各探测位置图形与坐标原点间连线与x轴间的夹角变化值，即可确定当前机器人与二维码在世界坐标系中的相对位置。比若通过计算可知图5c中，二维码与机器人在空间中的连线与x轴的夹角为-45度，即机器人当前在该二维码的左上方。

步骤406，根据所述二维码对应的空间坐标值、所述二维码与所述机器人在空间中的距离及角度值，确定所述机器人的位置。

具体的，在确定了机器人与二维码在空间中的距离及角度值后，即可结合二维码在空间的坐标值，确定机器人的位置。

距离来说，若机器人当前获取的图像中包含的二维码的空间坐标值为(2，3)，且根据二维码中各位置探测图形在图像中的坐标，确定该二维码与机器人在空间中的距离值为0.5，二维码与机器人间的连线与y轴的夹角为45度，那么即可确定机器人当前的位置为

本发明实施例的基于二维码的机器人定位方法，首先获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码，然后在二维码所在图像中的面积大于阈值时，根据二维码对应的空间坐标值确定机器人当前的位置，在二维码在图像中的面积小于阈值时，根据二维码的空间坐标值、二维码在图像中的面积及位置信息，确定机器人的位置。由此，通过利用具有固定方向的二维码，即可对机器人进行准确的定位，简化了机器人定位的过程，提高了机器人定位的准确性和可靠性。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种基于二维码的机器人定位装置。

图6是本申请一个实施例的基于二维码的机器人定位装置的结构示意图。

如图6所示，该基于二维码的机器人定位装置，包括：

获取模块61，用于获取机器人当前所在位置对应的图像，其中所述图像中包含具有唯一空间坐标值的二维码；

确定模块62，用于根据所述二维码对应的空间坐标值、二维码在所述图像中的面积和/或位置信息，确定所述机器人当前的位置。

具体的，本实施例提供的基于二维码的机器人定位装置，可以执行本发明实施例提供的基于二维码的机器人定位方法。其中，基于二维码的机器人定位装置，可以被配置在任意工作区域中设置有二维码的机器人中，以对机器人进行准确定位。

在本实施例一种可能的实现形式中，所述获取模块61，具体用于：

通过机器人下视觉系统，获取机器人当前所在位置对应的图像。

在一种可能的实现形式中，上述确定模块62，包括：

判断单元621，用于判断二维码在所述图像中的面积是否大于阈值；

第一处理单元622，用于若二维码在所述图像中的面积大于阈值，则根据所述二维码对应的空间坐标值确定所述机器人当前的位置；

第二处理单元623，用于若二维码在所述图像中的面积不大于阈值，则根据所述二维码对应的空间坐标值，所述二维码在所述图像中面积及位置信息，确定所述机器人的位置。

在本实施例一种可能的实现形式中，上述二维码为快速响应码；

相应的，所述第二处理单元623，具体用于：

确定所述快速响应码中各位置探测图形在所述图像中的坐标值；

根据所述各位置探测图形在所述图像中的坐标值，确定所述二维码与所述机器人在空间中的距离值及角度值；

根据所述二维码对应的空间坐标值、所述二维码与所述机器人在空间中的距离及角度值，确定所述机器人的位置。

进一步的，上述第二处理单元，具体用于将各位置探测图形在所述图像中的坐标值，与预设的各位置探测图形在图像中的坐标值进行比较，确定所述二维码与所述机器人在空间中的距离值及角度值。

需要说明的是，前述对基于二维码的机器人定位方法的说明，也适用于本实施例提供的基于二维码的机器人定位装置，此处对此不做赘述。

本实施例提供的基于二维码的机器人定位装置，首先获取机器人当前所在位置对应的图像，进而根据当前图像中二维码对应的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置信息，确定机器人当前的位置。由此，实现了根据机器人当前所在位置获取的图像中包括的二维码的坐标、二维码在图像中的面积和/或二维码在图像中的位置，即可确定机器人当前的位置，简化了机器人定位的方式、提高了定位精度和准确度。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种机器人。

图7是本申请一个实施例的机器人的结构示意图。

如图7所示，该机器人，包括存储器71、处理器72及视觉系统73。

其中，所述视觉系统73，用于获取当前所在位置对应的图像；

所述存储器71，用于存储可执行的计算机程序；

所述处理器72，用于根据所述视觉系统获取的当前所在位置对应的图像，通过调用并执行所述存储器中存储的可执行的计算机程序，以实现如上所述的基于二维码的机器人定位方法。

需要说明的是，前述对基于二维码的机器人定位方法实施例的解释说明也适用于该实施例的机器人，此处不再赘述。

为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当该程序被处理器执行时实现如前述实施例中的基于二维码的机器人定位方法。

为达上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如前述实施例中的基于二维码的机器人定位方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。