连接，控制器4内部设置有信号处理单元和存储单元。
[0027]驱动转轴3驱动可以旋转用于扫描的视觉传感器1和激光测距传感器2。视觉传感器1负责在扫描中采集图像，激光测距传感器2负责在扫描中测量机器人与障碍物之间的距离。视觉传感器1获得图像信号，激光测距传感器2获得距离信号，控制器4负责控制驱动转轴3运转，处理激光测距传感器2和视觉传感器1的信号。
[0028]本发明工作过程如图2所示，定位开始前，系统先进行一次标定。送餐机器人8首先进行扫描，激光测距传感器2和视觉传感器1在驱动转轴3的驱动下匀速转动，在扫描中，控制器4记录了与周边障碍物的距离，同时采集了周边障碍物的图像，每个障碍物的图像经过控制器4处理后，筛选出明显特征并记录，控制器建立图像特征与图像距离的一一对应。系统进行筛选，选取有在视觉上易于区分，具有明显轮廓和明显颜色特征的A，B，C作为参考点A5，参考点B6，参考点C7，送餐机器人8此时与其距离分别为a，b，c。此时即完成了送餐机器人8坐标相对于参考点A5，参考点B6，参考点C7的标定。如此重复扫掠，将室内的点进行标定，最终依靠控制器4强大的数据处理能力建立室内坐标的点云图。
[0029]定位工作过程如下所叙述，当送餐机器人8在运行中通过旋转扫描的视觉传感器1和激光测距传感器2再次扫描周围障碍物时，周围障碍物的距离与图像信息再次被采集，当参考点A5,参考点B6，参考点C7的信息通过模糊处理技术与控制器4已经存储的信息进行对比时，如果图像信息与距离信息均与存储信息相同，即定位系统与参考点A5,参考点B6，参考点C7的距离分别为a，b，c，则送餐机器人8位于之前通过参考点A5，参考点B6，参考点C7完成定位的点之上，定位成功。
[0030]通过多设立参考点，增强模糊处理，系统能完成精确定位。
[0031]当有移动障碍物进入视野时，定位系统可以通过视觉传感器1与激光测距传感器2相结合，剔除动态目标。方法如下:当视觉传感器1采集到非标定图像时，若激光测距传感器2的数据对应两次不同的距离，控制器4在减去自身坐标后，若非标定图像相对送餐机器人8距离仍然不相同，则非标定图像为运动障碍物。
【主权项】
1.视觉与测距融合的送餐机器人室内定位系统，其特征是:包括视觉传感器(1)、激光测距传感器(2)、驱动转轴(3)、控制器(4)，所述视觉传感器(1)和激光测距传感器(2)的输入端均与驱动转轴(3)的输出端连接，视觉传感器(1)和激光测距传感器(2)的输出端与控制器(4)连接;所述控制器(4)的输出端与驱动转轴(3)的输入端连接，控制器(4)内部设置有信号处理单元和存储单元。2.视觉与测距融合的送餐机器人室内定位方法，其特征是:应用权利要求1所述的定位系统，包括以下步骤， 步骤一、启动送餐机器人(8)，同时启动权利要求1所述的定位系统，激光测距传感器(2)和视觉传感器(1)在转轴(3)的驱动下匀速转动，在扫描中，控制器(4)进行记录送餐机器人(8)与周边障碍物的距离，同时采集了周边障碍物的图像，每个障碍物的图像信号发送至控制器(4)处理后，筛选并记录特征图像，控制器(4)建立图像特征与图像距离相对应的数据库； 步骤二、控制器(4)将所述步骤一中采集的数据库内部的数据进行筛选，选取特征点A、B、C作为参考点A(5)、参考点B(6)、参考点C(7)，送餐机器人(8)与其距离分别为a、b、c，控制器(4)内部自动对参考点A(5)、参考点B(6)、参考点C(7)相对于送餐机器人(8)的距离a、b、c进行存储记录;完成定位系统坐标相对于参考点A(5)、参考点B(6)、参考点C(7)的标定； 步骤三、重复所述步骤一和步骤二，将餐厅室内的点进行标定，在控制器(4)内建立餐厅室内坐标的数据点云图，完成餐厅室内障碍物坐标点的标定； 步骤四、根据所述步骤三建立的数据点云图，启动送餐机器人(8)进行送餐服务，送餐机器人(8)运行中通过旋转扫描的视觉传感器(1)和激光测距传感器(2)再次扫描周围障碍物时，周围障碍物的距离与图像信息再次被采集，采集到的参考点信息通过模糊处理技术与控制器(4)内已经存储的信息进行对比，图像信息与距离信息均与存储信息相同，定位成功，按控制器(4)采集的数据路径行走。3.根据权利要求1所述的视觉与测距融合的送餐机器人室内定位系统，其特征是:所述视觉传感器(1)采集的图像信号和所述激光测距传感器(2)采集的距离信号均由控制器(4)内部设置的信号处理单元处理。4.根据权利要求2所述的视觉与测距融合的送餐机器人室内定位方法，其特征是:所述餐厅室内坐标的数据点云图存储在控制器(4)内部的存储单元中。5.根据权利要求2所述的视觉与测距融合的送餐机器人室内定位方法，其特征是:所述步骤四中送餐机器人(8)通过旋转扫描的视觉传感器(1)采集到控制器(4)内未标定图像，激光测距传感器(2)采集的距离数据为两次不同数据，控制器(4)设置未标定图像为移动障碍物。6.根据权利要求1所述的视觉与测距融合的送餐机器人室内定位系统，其特征是:所述激光测距传感器(2)为一维激光测距传感器。
【专利摘要】视觉与测距融合的送餐机器人室内定位系统及定位方法，属于机器人定位技术领域，包括视觉传感器、激光测距传感器、驱动转轴、控制器，所述视觉传感器和激光测距传感器的输入端均与驱动转轴的输出端连接，视觉传感器和激光测距传感器的输出端与控制器连接；所述控制器的输出端与驱动转轴的输入端连接，控制器内部设置有信号处理单元和存储单元。本发明在不对餐厅设施进行改造的情况下，通过简单的标定手段，即可完成机器人在餐厅中的定位，在快速部署机器人的同时，也降低了生产成本，有利于搭载本室内定位系统的机器人的大规模推广。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105467994
【申请号】CN201510846232
【发明人】张二云, 孟勃, 牛冠冲
【申请人】长春诺惟拉智能科技有限责任公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月27日