CN110509297A - 一种二维码检测机器人、检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维码检测机器人、检测系统及检测方法，检测机器人包括机器人本体、相机模块、控制单元以及第一收发模块；机器人本体包含可驱动其整体可控移动的动力组件；相机模块安装在机器人本体上，其包括第一相机、第二相机两者中的前者或全部；控制单元电连接动力组件及相机模块；第一收发模块电连接控制单元，用于收发数据。本发明的二维码检测机器人、检测系统及检测方法通过机器人本体沿预设路径的运动，使得相机模块可获取作业区域内每一个二维码所在位置的图像，通过对图像的处理可得到各二维码的位置偏差，从而为后续的人工修正或机器人行走时自动纠偏提供依据，保证后续智能机器人在作业区域内进行二维码导航时有较高的行走精度。

Description

一种二维码检测机器人、检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种二维码检测机器人、检测系统及检测方法。

背景技术

当前智能机器人技术蓬勃发展，针对智能机器人自主导航的导航技术较多，二维码导航是其中的一种，在仓储物流领域，二维码导航是一种主流的导航方式。二维码导航的基础是阵列设置在作业区域地面上的很多二维码，智能机器人通过其自身搭载的相机读取二维码以确定自身位置并判断下一步动向，实现在作业区域内的精准运动。在仓储物流领域中，一般作业区域地面以及仓储货架的底部均贴有二维码，若贴在地面上的二维码本身有位置偏差，会影响机器人后续进行二维码导航运动的行走精度，严重时可能会出现机器人位置跑偏，到达目标点后无法获取该目标点处二维码图像的问题。由于一般作业区域内设置的二维码数量很多，因此有必要提供一种可检测作业区域内的二维码的位置偏差的技术。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可用于检查作业区域内所有二维码的位置偏差的二维码检测机器人、检测系统及检测方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的二维码检测机器人，包括：

机器人本体，其包含可驱动其整体可控移动的动力组件；

相机模块，其安装在所述机器人本体上，其包括第一相机、第二相机两者中的前者或全部；其中，所述第一相机的镜头竖直向下，所述第二相机的镜头竖直向上；

控制单元，其电连接所述动力组件及所述相机模块；及

第一收发模块，其电连接所述控制单元，用于收发数据。

进一步地，对应于所述相机模块包含的每一个相机均配设有辅助照明用的光源。

进一步地，所述机器人本体还包含底盘，所述动力组件包含对称设于所述底盘中部两侧的两个主动轮，每个主动轮由一独立的电机驱动，所述电机电连接所述控制单元；所述底盘上还安装有若干从动轮。

一种二维码检测系统，包括上述的二维码检测机器人，还包括数据处理单元与第二收发模块；所述第二收发模块与所述数据处理单元连接，且所述第二收发模块可与所述第一收发模块通信。

一种二维码检测方法，应用于上述的二维码检测系统中所述二维码检测机器人的控制单元，所述方法包括：

通过所述相机模块获取二维码所在位置的图像；

根据所述图像得到对应于该二维码的偏差数据；其中，所述偏差数据包括表示二维码与参照标记之间位置偏差的第一偏差数据；

将所述偏差数据通过所述第一收发模块发送给所述数据处理单元。

进一步地，所述通过所述相机模块获取二维码所在位置的图像之后还包括：

读取所述图像中的二维码的内容得到二维码编号；

根据预设路径与所述二维码编号得到下一步运动指令；其中，所述预设路径途径作业区域内的每一个二维码；

根据所述下一步运动指令控制所述机器人本体进行相应运动。

进一步地，所述偏差数据还包括表示所述第一相机的视野中心与二维码中心之间位置偏差的第二偏差数据；所述下一步运动指令包括下一目标点的位置数据；所述根据所述下一步运动指令控制所述机器人本体进行相应运动包括：

根据所述第二偏差数据以及所述二维码的位置数据计算所述机器人本体的实际位置；

根据所述实际位置与所述下一目标点的位置数据进行运动规划控制所述机器人本体运动。

一种二维码检测方法，应用于上述的二维码检测系统中所述数据处理单元，所述方法包括：

接收所述第一收发模块发送的偏差数据；

对多次采集的同一二维码的偏差数据进行加权平均计算，得到平均偏差数值；

判断所述平均偏差数值是否超出预设阈值，是则将对应的二维码编号列入待修正列表。

进一步地，所述将对应的二维码编号列入待修正列表之后还包括：

输出所述待修正列表至用户界面或用户端。

进一步地，所述将对应的二维码编号列入待修正列表之后还包括：

针对所述待修正列表内的每一个二维码编号，根据其第一偏差数据生成一套与其关联的位置修正数据。

有益效果：本发明的二维码检测机器人、检测系统及检测方法通过机器人本体沿预设路径的运动，使得相机模块可获取作业区域内每一个二维码所在位置的图像，通过对图像的处理可得到各二维码的位置偏差，从而可为后续的人工修正或机器人行走时自动纠偏提供依据，保证后续智能机器人在作业区域内进行二维码导航时有较高的行走精度。

附图说明

附图1为二维码检测机器人的外形图；

附图2为二维码检测机器人的底部结构图；

附图3为二维码检测机器人的硬件连接示意图；

附图4为二维码检测系统的硬件连接示意图；

附图5为应用于控制单元的二维码检测方法的流程示意图；

附图6为二维码贴纸与十字标线的偏差示意图；

附图7为二维码检测机器人沿波浪形预设路径运动的示意图；

附图8为二维码检测机器人沿涡状预设路径运动的示意图；

附图9为应用于数据处理单元的二维码检测方法的流程示意图。

附图中各附图标记表示的零部件名称如下：

1-机器人本体；11-底盘；12-主动轮；13-电机；14-从动轮；2-相机模块；21-第一相机；22-第二相机；3-控制单元；4-第一收发模块；5-光源；6-数据处理单元；7-第二收发模块；8-二维码标纸；9-十字标线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所述的二维码检测机器人，包括机器人本体1、相机模块2、控制单元3以及第一收发模块4。

其中，机器人本体1包含底盘11以及动力组件，本实施例中，如附图2所示，动力组件包含对称设于所述底盘11中部左、右两侧的两个主动轮12，每个主动轮12由一独立的电机13驱动；所述底盘11的前、后两侧各安装有两个从动轮14以维持底盘11的平衡。通过上述主动轮12与从动轮14的结构布局，

相机模块2安装在所述机器人本体1上，其包括第一相机21、第二相机22两者中的前者或全部；本实施例中，由于应用于仓储物流领域，作业区域的地面上以及货架的底部均设置有二维码，地面上二维码与货架底部的二维码均需要检查位置偏差，因此，相机模块2同时包括第一相机21与第二相机22，所述第一相机21的镜头竖直向下，所述第二相机22的镜头竖直向上，且第一相机21与第二相机22两者的镜头同轴设置，且第一相机21与第二相机22安装在底盘11的几何中心位置(即两个主动轮12的对称中心)，如此，相机模块2可采集地面以及货架底部的二维码图像以供后续图像处理。

如附图3所示，控制单元3电连接所述电机13及所述相机模块2，其用于控制电机13转动以及获取相机模块2采集的图像；通过上述机器人本体1的结构设计以及相机模块2的布局，控制单元3可控制机器人本体1作灵活运动，如前进、后退、原地回转调整方向等，且机器人本体1具有最小的原地回转半径；由于第一相机21与第二相机22安装在底盘11的几何中心位置，使得机器人更容易运动到可使相机模块2采集到二维码图像的目标点。

第一收发模块4电连接所述控制单元3，控制单元3可通过第一收发模块4向外部系统传送数据，也可通过第一收发模块4接收外部系统发送的数据。

优选地，为了使相机模块2可以在较好的光照条件下采集二维码所在位置的图像，底盘11上对应于所述相机模块2包含的每一个相机均配设有辅助照明用的光源5。

此外，二维码检测机器人还包含机器人运行必备的其他功能部件以及结构部件，如底盘11上还安装有电池、外壳等，还可包括环境探测传感器，如用于探测障碍物的激光雷达、超声波传感器，用于探测行人的红外传感器等，环境探测传感器也电连接控制单元3，控制单元3根据环境探测传感器探测的数据可实现遇到临时出现的行人或障碍物时实现急停。

本发明还公开了一种二维码检测系统，如附图4所示，包括上述的二维码检测机器人，还包括数据处理单元6与第二收发模块7；所述第二收发模块7与所述数据处理单元6连接，且所述第二收发模块7可与所述第一收发模块4通信。

值得说明的是，在一般的实施例中，数据处理单元6与第二收发模块7是独立于二维码检测机器人存在的，即两者外置于二维码检测机器人，数据处理单元6为独立的计算机，第一收发模块4与第二收发模块7也是独立的通信装置，两者通过无线通信的方式进行通信。在其他实施例中，数据处理单元6与第二收发模块7可以内置于二维码检测机器人而存在的，此时，第一收发模块4与第二收发模块7可以是简单的数据接口，两者之间通过数据线连接。在另外的实施例中，控制单元3与数据处理单元6还可以是安装在同一计算机硬件中的软件的两个功能模块，此时第一收发模块4与第二收发模块7即为两个软件功能模块之间的数据接口。上述几种实现形式均应当视作落入本发明的保护范围。

本发明还提供了一种应用于上述的二维码检测系统中所述二维码检测机器人的控制单元3的二维码检测方法，如附图5所示，所述方法具体包括如下步骤A1-A3：

步骤A1，通过所述相机模块2获取二维码所在位置的图像；

本步骤中，所获取的图像包含了相机镜头视野内的所有图像，图像内一般除了二维码自身外还包含参照标记、局部地面等图像。

步骤A2，根据所述图像得到对应于该二维码的偏差数据；其中，所述偏差数据包括表示二维码与参照标记之间位置偏差的第一偏差数据；

本实施例中，采用十字标线作为参照标记，如附图6所示，人工在地面或货架底部贴二维码时以十字标线9为参照进行贴标操作，由于人工贴标时精度较差因此贴好的二维码标纸8会相对于十字标线存在位置偏差，控制单元3利用图像数据处理手段可提取出十字标线的中心位置以及二维码的中心位置，并计算两者的第一偏差数据，所述第一偏差数据包含了十字标线和二维码中心的X轴方向偏差(如图中δX)、十字标线和二维码中心的Y轴方向偏差(如图中δY)以及十字标线和二维码中心的角度偏差(如图中δθ)三个数据。上述图像数据处理手段采用现有技术。

步骤A3，将所述偏差数据通过所述第一收发模块4发送给所述数据处理单元6。

上述步骤A1-A3随着机器人本体1运动到每一个二维码的位置而循环进行，机器人本体1沿着一个预设路径进行运动，机器人本体1沿着预设路径运动可遍历获取每一个二维码所在位置的图像，由于一般二维码在地面上是以方形整列布局设置的，此处的预设路径可以是如附图7所示的方波形式，即机器人一行一行地获取二维码的图像，走到一行二维码尾部的最后一个二维码的位置后，在该位置原地回转90度，然后运动至下一行二维码尾部的最后一个二维码位置，再从该行二维码的尾部向头部运动，至头部第一个二维码的位置后再运动至下一行的第一个二维码位置，从该行的头部向尾部运动，如此循环往复，直至遍历作业区域的每一个二维码；在其他实施例中，预设路径还可以是如附图8所示的回字形涡状线。

此外，为了保证得出的各二维码的第一偏差数据的准确性，二维码检测机器人多次遍历作业区域内的每个二维码并将获得的偏差数据发送给数据处理单元6进一步处理。

机器人本体1的运动可由人工控制，如人工可通过遥控器向所述第一收发模块4发送控制信号，使得机器人本体1可沿着预设路径遍历作业区域内的每一个二维码。由于本实施例中，地面上已经布局好了二维码，因此在优选的实施例中，可采用二维码导航的方式驱动机器人本体1沿预设路径运动。因此，优选地，在上述步骤A1所述通过所述相机模块2获取二维码所在位置的图像之后除了执行步骤A2-A3之外，还包括如下步骤B1-B3：

步骤B1，读取所述图像中的二维码的内容得到二维码编号；

步骤B2，根据预设路径与所述二维码编号得到下一步运动指令；其中，所述预设路径途径作业区域内的每一个二维码；

在上述步骤B1-B2中，控制单元3可自行根据预设路径生成对应于每个二维码编号的下一步运动指令，机器人本体1运动至某一二维码所在位置时，可通过读取二维码的编号查询对应于该编号的下一步运动指令；此处，下一步运动指令可以包含运动方向(如前进、后退、原地左转90°、原地右转90°等)、下一目标点的位置数据等信息。

步骤B3，根据所述下一步运动指令控制所述机器人本体1进行相应运动。

在进一步的实施例中，所述偏差数据还包括表示所述第一相机21的视野中心(即所述图像的中心点)与二维码中心之间位置偏差的第二偏差数据；所述步骤B3中根据所述下一步运动指令控制所述机器人本体1进行相应运动包括如下步骤C1-C2：

步骤C1，根据所述第二偏差数据以及所述二维码的位置数据计算所述机器人本体1的实际位置；

本步骤中，实际计算过程中，由于二维码本身也可能存在位置偏差，因此计算实际位置时还可结合所述第一偏差数据。

步骤C2，根据所述实际位置与所述下一目标点的位置数据进行运动规划控制所述机器人本体1运动。

根据上述步骤C1-C2可实现检测机器人在进行二维码导航对二维码进行导航时的纠偏，防止机器人运动过程中出现较大的位置偏差导致到达目标点后拍摄不到完整的二维码的图像。

本发明还提供了一种应用于上述的二维码检测系统中所述数据处理单元6的二维码检测方法，如附图9所示，其包括如下步骤D1-D3：

步骤D1，接收所述第一收发模块4发送的偏差数据；

本步骤中，数据处理单元6通过第二收发模块7接收第一收发模块4发来的多次遍历地图获得的偏差数据，并将对应于各二维码编号的偏差数据进行汇总统计。

步骤D2，对多次采集的同一二维码的偏差数据进行加权平均计算，得到平均偏差数值；

步骤D3，判断所述平均偏差数值是否超出预设阈值，是则将对应的二维码编号列入待修正列表。

通过上述步骤D1-D3，可保证获得的各二维码的偏差数据较为准确。

步骤D3之后还可包括如下步骤F1：

步骤F1，输出所述待修正列表至用户界面或用户端。

本步骤中，用户可通过用户界面或用户端获取所述待修正列表，并对相应编号的二维码进行复检和修正。

可选地，步骤D3之后还包括如下步骤E1：

步骤E1，针对所述待修正列表内的每一个二维码编号，根据其第一偏差数据生成一套与其关联的位置修正数据。

本步骤中，所述位置修正数据的形式可以是数列、举证等形式，如此，在之后智能机器人正视进行二维码导航执行任务时，每到一个二维码处可根据位置修正数据以及自身相对于二维码的偏差计算出智能机器人的实际位置后再进行后续的导航运动，保证机器人不偏航。

本发明的二维码检测机器人、检测系统及检测方法通过机器人本体沿预设路径的运动，可使得相机模块可获取作业区域内每一个二维码所在位置的图像，通过对图像的处理可得到各二维码的位置偏差，从而可为后续的人工修正或机器人行走时自动纠偏提供依据，保证后续智能机器人在作业区域内进行二维码导航时有较高的行走精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二维码检测机器人，其特征在于，包括：

机器人本体，其包含可驱动其整体可控移动的动力组件；

相机模块，其安装在所述机器人本体上，其包括第一相机、第二相机两者中的前者或全部；其中，所述第一相机的镜头竖直向下，所述第二相机的镜头竖直向上；

控制单元，其电连接所述动力组件及所述相机模块；及

第一收发模块，其电连接所述控制单元，用于收发数据。

2.根据权利要求1所述的二维码检测机器人，其特征在于，对应于所述相机模块包含的每一个相机均配设有辅助照明用的光源。

3.根据权利要求1所述的二维码检测机器人，其特征在于，所述机器人本体还包含底盘，所述动力组件包含对称设于所述底盘中部两侧的两个主动轮，每个主动轮由一独立的电机驱动，所述电机电连接所述控制单元；所述底盘上还安装有若干从动轮。

4.一种二维码检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的二维码检测机器人，还包括数据处理单元与第二收发模块；所述第二收发模块与所述数据处理单元连接，且所述第二收发模块可与所述第一收发模块通信。

5.一种二维码检测方法，其特征在于，应用于如权利要求4所述的二维码检测系统中所述二维码检测机器人的控制单元，所述方法包括：

通过所述相机模块获取二维码所在位置的图像；

根据所述图像得到对应于该二维码的偏差数据；其中，所述偏差数据包括表示二维码与参照标记之间位置偏差的第一偏差数据；

将所述偏差数据通过所述第一收发模块发送给所述数据处理单元。

6.根据权利要求5所述的二维码检测方法，其特征在于，所述通过所述相机模块获取二维码所在位置的图像之后还包括：

读取所述图像中的二维码的内容得到二维码编号；

根据预设路径与所述二维码编号得到下一步运动指令；其中，所述预设路径途径作业区域内的每一个二维码；

根据所述下一步运动指令控制所述机器人本体进行相应运动。

7.根据权利要求6所述的二维码检测方法，其特征在于，所述偏差数据还包括表示所述第一相机的视野中心与二维码中心之间位置偏差的第二偏差数据；所述下一步运动指令包括下一目标点的位置数据；所述根据所述下一步运动指令控制所述机器人本体进行相应运动包括：

根据所述第二偏差数据以及所述二维码的位置数据计算所述机器人本体的实际位置；

根据所述实际位置与所述下一目标点的位置数据进行运动规划控制所述机器人本体运动。

8.一种二维码检测方法，其特征在于，应用于如权利要求4所述的二维码检测系统中所述数据处理单元，所述方法包括：

接收所述第一收发模块发送的偏差数据；

对多次采集的同一二维码的偏差数据进行加权平均计算，得到平均偏差数值；

判断所述平均偏差数值是否超出预设阈值，是则将对应的二维码编号列入待修正列表。

9.根据权利要求8所述的二维码检测方法，其特征在于，所述将对应的二维码编号列入待修正列表之后还包括：

输出所述待修正列表至用户界面或用户端。

10.根据权利要求8所述的二维码检测方法，其特征在于，所述将对应的二维码编号列入待修正列表之后还包括：

针对所述待修正列表内的每一个二维码编号，根据其第一偏差数据生成一套与其关联的位置修正数据。