1.一種結(jié)合環(huán)境信息的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng),其特征在于:室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人用于具有天花板的室內(nèi),所述天花板被劃分成多個(gè)形狀一致的正方形分格;
定位系統(tǒng)包括天花板圖片采集模塊、環(huán)境圖片采集模塊、中央處理器,存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)通訊模塊;
天花板圖片采集模塊采集移動(dòng)機(jī)器人上方的天花板圖片并傳遞至中央處理器;
環(huán)境圖片采集模塊采集移動(dòng)機(jī)器人周圍環(huán)境圖片并傳遞至中央處理器;
移動(dòng)機(jī)器人在其室內(nèi)活動(dòng)范圍上設(shè)置有多個(gè)均勻散布的位置點(diǎn),這些位置點(diǎn)稱為自然信標(biāo)點(diǎn),移動(dòng)機(jī)器人在每一個(gè)自然信標(biāo)點(diǎn)采集一張?zhí)旎ò鍒D片和一張環(huán)境圖片,中央處理器預(yù)處理天花板圖片和環(huán)境圖片后將兩張圖片與自然信標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)信息和方位角信息以彼此關(guān)聯(lián)的方式存儲(chǔ)至存儲(chǔ)模塊,經(jīng)預(yù)處理后的天花板圖片和環(huán)境圖片分別稱為該自然信標(biāo)點(diǎn)的天花板自然信標(biāo)和環(huán)境自然信標(biāo);
中央處理器用于實(shí)時(shí)計(jì)算移動(dòng)機(jī)器人的位置,中央處理器預(yù)處理實(shí)時(shí)天花板圖片和實(shí)時(shí)環(huán)境圖片,中央處理器將實(shí)時(shí)環(huán)境圖片與所有環(huán)境自然信標(biāo)比對(duì)并根據(jù)比對(duì)結(jié)果作出如下動(dòng)作:如果實(shí)時(shí)環(huán)境圖片與所有環(huán)境自然信標(biāo)均不匹配,則中央處理器提取實(shí)時(shí)天花板圖片的中的第一特征點(diǎn)和特征直線,中央處理器比對(duì)實(shí)時(shí)天花板圖片與上一幀天花板圖片,計(jì)算得到移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)位置相對(duì)于上一幀天花板圖片對(duì)應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人位置的位移向量和方位角變化量;如果實(shí)時(shí)環(huán)境圖片與任一的環(huán)境自然信標(biāo)匹配,則中央處理器提取實(shí)時(shí)天花板圖片的中的第一特征點(diǎn)和特征直線,提取實(shí)時(shí)環(huán)境圖片中的第二特征點(diǎn),中央處理器比對(duì)實(shí)時(shí)天花板圖片和天花板自然信標(biāo),計(jì)算得到移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)位置相對(duì)于自然信標(biāo)點(diǎn)的位移向量,中央處理器繼續(xù)比對(duì)實(shí)時(shí)環(huán)境圖片和環(huán)境自然信標(biāo),計(jì)算得到移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置相對(duì)于自然信標(biāo)點(diǎn)的方位角變化量;
數(shù)據(jù)通訊模塊用于中央處理器和存儲(chǔ)模塊與上位機(jī)或其他外接設(shè)備數(shù)據(jù)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合環(huán)境信息的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng),其特征在于:所述天花板圖片采集模塊為CMOS相機(jī),所述環(huán)境圖片采集模塊為全景相機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)合環(huán)境信息的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng),其特征在于:中央處理器對(duì)天花板圖片和環(huán)境圖片的預(yù)處理包括濾波處理和腐蝕膨脹處理。
4.一種結(jié)合環(huán)境信息的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位方法,其特征在于:所述定位方法用于計(jì)算室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置,移動(dòng)機(jī)器人在具有天花板的室內(nèi)活動(dòng),所述天花板被劃分成多個(gè)形狀一致的正方形分格;定位方法包括如下準(zhǔn)備步驟和工作步驟:
準(zhǔn)備步驟1,建立自然信標(biāo)庫(kù),在移動(dòng)機(jī)器人的室內(nèi)活動(dòng)范圍上設(shè)置多個(gè)均勻散布的位置點(diǎn),這些位置點(diǎn)稱為自然信標(biāo)點(diǎn),將移動(dòng)機(jī)器人分別置于每一個(gè)自然信標(biāo)點(diǎn),移動(dòng)機(jī)器人采集上方的天花板圖片和周圍的環(huán)境圖片,將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的天花板圖片和環(huán)境圖片作為該自然信標(biāo)點(diǎn)的天花板自然信標(biāo)和環(huán)境自然信標(biāo),將每一個(gè)自然信標(biāo)點(diǎn)的位置信息、天花板自然信標(biāo)和環(huán)境自然信標(biāo)作為一組關(guān)聯(lián)信息存儲(chǔ);
準(zhǔn)備步驟2,為移動(dòng)機(jī)器人采集初始點(diǎn)上方的天花板圖片,賦予初始點(diǎn)的位置信息;
工作步驟1,移動(dòng)機(jī)器人開(kāi)始工作后,采集移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)位置上方的天花板圖片和周圍的環(huán)境圖片;
工作步驟2,預(yù)處理實(shí)時(shí)天花板圖片和環(huán)境圖片;
工作步驟3,比對(duì)實(shí)時(shí)環(huán)境圖片和環(huán)境自然信標(biāo);
工作步驟4,如果實(shí)時(shí)環(huán)境圖片與所有環(huán)境自然信標(biāo)均不匹配,則提取實(shí)時(shí)天花板圖片的中的第一特征點(diǎn)和特征直線,比對(duì)實(shí)時(shí)天花板圖片與上一幀天花板圖片,計(jì)算得到移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)位置相對(duì)于上一幀天花板圖片對(duì)應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人位置的位移向量和方位角變化量,再計(jì)算出移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置;
工作步驟5,如果實(shí)時(shí)環(huán)境圖片與任一的環(huán)境自然信標(biāo)匹配,則提取實(shí)時(shí)天花板圖片的中的第一特征點(diǎn),提取實(shí)時(shí)環(huán)境圖片中的第二特征點(diǎn),比對(duì)實(shí)時(shí)天花板圖片和天花板自然信標(biāo),計(jì)算得到移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)位置相對(duì)于自然信標(biāo)點(diǎn)的位移向量;比對(duì)實(shí)時(shí)環(huán)境圖片和環(huán)境自然信標(biāo),計(jì)算得到移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置相對(duì)于自然信標(biāo)點(diǎn)的方位角變化量;再計(jì)算出移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)合環(huán)境信息的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng),其特征在于,所述準(zhǔn)備步驟還包括:準(zhǔn)備步驟3,標(biāo)定天花板圖片采集模塊和環(huán)境圖片采集模塊與移動(dòng)機(jī)器人理論中心點(diǎn)的位置關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的結(jié)合環(huán)境信息的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng),其特征在于:所述對(duì)天花板圖片和環(huán)境圖片的預(yù)處理手段包括濾波處理和腐蝕膨脹處理。