視覺與測距融合的送餐機器人室內定位系統及定位方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于機器人定位技術領域，特別是涉及到一種送餐機器人室內定位系統。
【背景技術】
[0002]隨著勞動力成本的提升和技術發展而帶來的機器人技術的發展，機器人技術被越來越多的應用于日常生活中，而室內機器人在當中占有很大的比例，室內運行的移動機器人，既要知道自身坐標，又要知道目標點的坐標，這完全依賴于定位系統。室內一般并非開闊場地，并可能存在人與其他等實時移動的物體，這就對機器人的室內定位系統提出了比較高的要求。
[0003]目前，已經出現了許多針對機器人的室內定位系統，有通過在地面鋪設磁性路標的系統，此類系統需要對地面做出改造，工程量比較大，而且機器人只能像火車一樣在指定的路線行走，靈活性較差;有通過激光雷達傳感器與IMU單元融合的定位系統，此系統雖然相對磁性路標系統有很大的靈活性，但是由于高精度IMU系統復雜，只用于軍用系統中，而民用的IMU精度一般，且會積累誤差，長期使用后會導致精度下降。目前還沒有出現能比較好用于送餐機器人的室內定位系統。因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:提供一種視覺與測距融合的送餐機器人室內定位系統及定位方法，在不對餐廳設施進行改造的情況下，通過簡單的標定手段，即可完成機器人在餐廳中的定位，在快速部署機器人的同時，也降低了生產成本，有利于搭載本室內定位系統的機器人的大規模推廣。
[0005]視覺與測距融合的送餐機器人室內定位系統，其特征是:包括視覺傳感器、激光測距傳感器、驅動轉軸、控制器，所述視覺傳感器和激光測距傳感器的輸入端均與驅動轉軸的輸出端連接，視覺傳感器和激光測距傳感器的輸出端與控制器連接;所述控制器的輸出端與驅動轉軸的輸入端連接，控制器內部設置有信號處理單元和存儲單元。
[0006]視覺與測距融合的送餐機器人室內定位方法，其特征是:應用權利要求1所述的定位系統，包括以下步驟，
[0007]步驟一、啟動送餐機器人，同時啟動權利要求所述的定位系統，激光測距傳感器和視覺傳感器在轉軸的驅動下勻速轉動，在掃描中，控制器進行記錄送餐機器人與周邊障礙物的距離，同時采集了周邊障礙物的圖像，每個障礙物的圖像信號發送至控制器處理后，篩選并記錄特征圖像，控制器建立圖像特征與圖像距離相對應的數據庫；
[0008]步驟二、控制器將所述步驟一中采集的數據庫內部的數據進行篩選，選取特征點A、B、C作為參考點A、參考點B、參考點C，送餐機器人與其距離分別為a，b，c;控制器內部自動對參考點A、參考點B、參考點C相對于送餐機器人的距離a、b、c進行存儲記錄;完成定位系統坐標相對于參考點A、參考點B、參考點C的標定；
[0009]步驟三、重復所述步驟一和步驟二，將餐廳室內的點進行標定，在控制器內建立餐廳室內坐標的數據點云圖，完成餐廳室內障礙物坐標點的標定；
[0010]步驟四、根據所述步驟三建立的數據點云圖，啟動送餐機器人進行送餐服務，送餐機器人運行中通過旋轉掃描的視覺傳感器和激光測距傳感器再次掃描周圍障礙物時，周圍障礙物的距離與圖像信息再次被采集，采集到的參考點信息通過模糊處理技術與控制器內已經存儲的信息進行對比，圖像信息與距離信息均與存儲信息相同，定位成功，按控制器采集的數據路徑行走。
[0011]所述視覺傳感器采集的圖像信號和所述激光測距傳感器采集的距離信號均由控制器內部設置的信號處理單元處理。
[0012]所述餐廳室內坐標的數據點云圖存儲在控制器內部的存儲單元中。
[0013]所述步驟四中送餐機器人通過旋轉掃描的視覺傳感器采集到控制器內未標定圖像，激光測距傳感器采集的距離數據為兩次不同數據，控制器設置未標定圖像為移動障礙物。
[0014]所述激光測距傳感器為一維激光測距傳感器。
[0015]通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果:一種視覺與測距融合的送餐機器人室內定位系統及定位方法，在不對餐廳設施進行改造的情況下，通過簡單的標定手段，即可完成機器人在餐廳中的定位，在快速部署機器人的同時，也降低了生產成本，有利于搭載本室內定位系統的機器人的大規模推廣。
[0016]本發明的進一步有益效果在于:
[0017]1、激光測距傳感器采用一維激光測距傳感器響應速度快，成本低；且通過激光測距傳感器和視覺傳感器結合的旋轉掃描來完成一維距離到二維平面中的點的轉換，操作簡單。
[0018]2、視覺技術成熟可靠，并且微電子技術的高速發展使具有視覺處理能力的數字信號處理器成本大大降低，利用移動平臺處理視覺信號成為可能。
[0019]3、在送餐機器人定位系統進行掃描時，利用室內已經存在的標志物作為參考點，不需要再投入巨大資源對環境做改造。
[0020]4、一次掃描即可完美記錄參考點，從而計算坐標，部署速度大大提高。
[0021]5、通過視覺信號來校驗距離信號，解決了室內定位系統中測距傳感器容易被移動物體干擾造成誤判的問題。
【附圖說明】
[0022]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的說明:
[0023]圖1為本發明示視覺與測距融合的送餐機器人室內定位系統示意圖。
[0024]圖2為本發明示視覺與測距融合的送餐機器人室內定位系統餐廳標定坐標點示意圖。
[0025]圖中1-視覺傳感器、2-激光測距傳感器、3-驅動轉軸、4-控制器、5-參考點A、6_參考點B、7-參考點C、8-送餐機器人。
【具體實施方式】
[0026]一種視覺與測距融合的送餐機器人室內定位系統及定位方法，如圖1所示，包括視覺傳感器1、激光測距傳感器2、驅動轉軸3、控制器4，所述視覺傳感器1和激光測距傳感器2的輸入端均與驅動轉軸3的輸出端連接，視覺傳感器1和激光測距傳感器2的輸出端與控制器4連接;所述控制器4的輸出端與驅動轉軸3的輸入端