CN111830969A - 一种基于反光板及二维码的融合对接方法 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例提供了一种基于反光板及二维码的融合对接方法、设备和计算机可读存储介质。所述方法包括通过内置的导航系统行驶到预设的对接点；进行二维码定位，根据二维码定位结果进行姿态和位置调整；进行反光板定位，根据所述反光板定位结果确定对接对象位置；与对接对象完成对接。以此方式，可以实现机器人与对接对象的精准对接。
Description
技术领域
本公开的实施例一般涉及机器人定位技术领域，并且更具体地，涉及一种基于反光板及二维码的融合对接方法、设备和计算机可读存储介质。
背景技术
自主定位导航是机器人实现智能化的前提之一，是赋予机器人感知和行动能力的关键因素。
当前，基于红外线定位与导航技术已广泛应用于智能机器人领域。相比传统的导航方式，该技术具有测量范围广，响应时间短等特点，适用于多种应用场景。
但是，该导航技术对环境因素要求比较苛刻，在一些特殊的应用场景下不能进行精确的定位。例如，对于近似黑体、透明的物体无法检测距离。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，在本公开的第一方面，提供了一种基于反光板及二维码的融合对接方法。该方法包括：
通过内置的导航系统行驶到预设的对接点；
进行二维码定位，根据二维码定位结果进行姿态和位置调整；
进行反光板定位，根据所述反光板定位结果确定对接对象位置；
与对接对象完成对接。
进一步地，
所述对接对象上布置有反光板和二维码，并且所述反光板的信息和二维码的信息预存在所述导航系统中；
其中，所述反光板包括一条或形成夹角的两条反光板；所述反光板的信息包括反光板长度语义信息和/或反光板夹角语义信息；
所述二维码的信息包括所述对接对象的语义标注信息、所述二维码的图形特征信息和所述二维码的图像尺寸信息。
进一步地，所述进行二维码定位，根据所述二维码定位结果进行姿态和位置调整包括：
扫描所述二维码，获取所述二维码的信息；
根据相机成像原理和所述二维码的信息中的图形特征信息、尺寸信息，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置；
所述机器人根据所述相对位置进行姿态调整和位置调整。
进一步地，所述根据相机成像原理和所述二维码的信息中的图形特征信息、尺寸信息，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置包括：
根据相机成像原理中的多点匹配原理，将所述图形特征信息、尺寸信息映射到所述导航系统中的世界坐标系下，获取所述二维码单应性矩阵；
根据所述二维码单应性矩阵，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置。
进一步地，所述进行姿态调整和位置调整包括：
若所述机器人在所述导航系统中的位置与所述预设的对接点位置不同，则控制所述机器人行驶到所述预设的对接点；并调整所述机器人的姿态，将行进方向对准所述对接对象。
进一步地，所述反光板定位包括：
安装在机器人上的激光传感器发射激光，并接收反射激光；
判断所述反射激光是否由所述反光板进行反射，如是，则根据所述反光板确定所述对接对象的位置。
进一步地，所述判断所述反射激光是否由所述反光板进行反射，如是，则根据所述反光板确定所述对接对象的位置包括：
根据所述反光板的长度语义信息和/或反光板夹角语义信息确定所述对接对象的位置。
进一步地，所述与对接对象完成对接进一步包括：
行驶到预设的调整点；
进行反光板定位，根据所述反光板定位的结果进行姿态调整；
完成与所述对接对象的对接。
在本公开的第二方面，提出了一种设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如根据本公开的上述方法。
在本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本公开的上述方法。
本申请实施例提供的一种基于反光板及二维码的融合对接方法，通过内置的导航系统行驶到预设的对接点；进行二维码定位，根据二维码定位结果进行姿态和位置调整；进行反光板定位，根据所述反光板定位结果确定对接对象位置；与对接对象完成对接，实现了机器人与对接对象的精准对接。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1是根据本申请的基于反光板及二维码的融合对接方法的一个实施例的流程图；
图2是根据本申请的基于反光板及二维码的融合对接方法的一个实施例的结构示意图。
图3是用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
如图1所示，是本申请实施例公开的一种基于反光板及二维码的融合对接方法的流程图。从图1和图2中可以看出，本实施例的一种基于反光板及二维码的融合对接方法，所述方法应用于安装有激光传感器和视觉传感器的可自主移动的行走装置，如机器人101等；用于所述装置与对接对象104的对接，对接对象104可以是固定的充电装置、数据传输装置等，以便实现充电、数据传输等功能，所述方法包括以下步骤：
S110，机器人101行驶到预设的对接点102。
在一些实施例中，机器人101通过内置的导航系统行驶到预设的对接点102。
其中，所述对接点102是根据具体的对接任务需求提前设定的。行驶到所述预设的对接点可更好的完成对接任务，当机器人101行驶到对节点102，则从行驶模式转换为对接模式。
具体地，当所述机器人101行驶到所述对接点102后需要对自身位置和对接对象104的位置进行确认。传统的位置确认方法，通常是采用红外定位的方式。即，红外线IR标识发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。但是，该方法检测的最小距离太大且红外线测距仪受环境的干扰较大，对于近似黑体、透明的物体无法检测距离，只适合短距离传播。同时在有其他遮挡物的应用环境下，无法正常工作。
因此，为了弥补上述红外导航的不足，本方案采用了反光板+二维码的方式对对接对象104进行定位(执行对接任务)。
可选地，在对接对象104上布置有反光板和二维码。
优选地，提前在对接对象104上布置所述二维码和反光板，并将所述反光板的信息和二维码的信息进行预存。即，将所述反光板的信息和二维码的信息存储到机器人101的内置系统中(导航系统)。
可选地，所述反光板的信息包括反光板长度语义信息和/或反光板夹角语义信息；所述二维码的信息包括对接对象104的语义标注信息、所述二维码的图形特征信息和所述二维码的图像尺寸信息。
可选地，所述反光板长度语义信息和/或反光板夹角语义信息，用于确定机器人101与对接对象104的相对位置。
可选地，所述语义标注信息用于确定对接对象104的类型(确定是否为目标对接对象)。
其中，所述反光板可以是1条也可以是形成夹角的两条反光板，可以根据实际应用场景进行设定。例如，当应用场景中类似反光板形状的可反光物体较多时，可以选择形成夹角的两条反光板(例如30°)，以减小环境物体造成的干扰。
S120，进行二维码定位，根据二维码定位结果进行姿态和位置调整。
通过二维码定位对机器人101的当前位置进行确认，因环境因素的复杂多变，所以导航到的对接点与实际设定的对接点102可能会出现偏差。通过二维码定位的结果判断机器人101当前到达的对接点是否为设定(预设)的对接点102，如否，则进行位置调整，使机器人101从当前位置行驶到对接点102。
具体地，当机器人101行驶到对接点102后，进行二维码定位。
可选地，所述二维码定位包括：
通过机器人101配备的视觉传感器扫描所述二维码，获取对接对象104的语义标注信息、所述二维码的图形特征信息和所述二维码的图像尺寸信息；
其中，所述视觉传感器包括单目、双目摄像头、深度摄像机和/或视频信号数字化设备等可获取二维码图像的设备。
可选地，将所述语义标注信息和机器人系统中预存的二维码语义标注信息进行匹配，判断所述对接对象104是否为目标对接对象，如是，则根据相机成像原理中的多点匹配原理，将所述二维码的图形特征信息、尺寸信息映射到所述导航系统中的世界坐标系下，获取所述二维码的单应性矩阵。通过所述二维码的单应性矩阵确定机器人101与所述二维码在所述导航系统中的相对位置，即，利用ARTag定位监测技术确定机器人101当前位置；
如否，则继续扫描，重新寻找二维码。即，重新执行上述步骤。
根据机器人101的当前位置，判断机器人101的当前到达的对接点是否为设定的对接点102，如否，则进行位置和姿态调整，使机器人101行驶到预设的对接点102。同时调整机器人101的姿态，将行进方向对准所述对接对象。
需要说明的是，在一些特殊应用场景下，机器人101配备的视觉传感器因为角度和/或光线等原因，不能优先获取到二维码的语义标注信息。此时，也可以先获取所述二维码的图形特征信息和图像尺寸信息，进行位置调整，然后再获取二维码的语义标注信息判断对接对象是否为目标对接对象。
S130，进行反光板定位，根据所述反光板定位结果确定对接对象位置。
机器人101通过二维码定位，调整姿态行驶到对接点102后，进行发光板定位，用于确定对接对象104在内置导航地图中的精确位置。在实际应用中，不同环境中的反光物体(反光板)的种类和位置是不同的，如果对所有反光物体进行检测工作效率是非常低的。因此，在本申请中只对对接点102和对接对象104路径范围内的反光物体进行检测识别，确定目标反光板。例如，预设的对接点到对接对象的距离为2米，则进行反光板定位的范围为2米，即，仅对对应反光强度2米内的反射激光进行筛选。
可选地，所述反光板定位包括：
通过机器人101配置的激光传感器发射激光，并接收反射激光，判断所述反射激光是否由目标反光板反射，即，筛选反光板信号，判断所述反射激光是由所述目标反射板反射发出还是由环境中其它可反光物体进行反射发出。
可选地，所述其它反光物体包括非目标反光板，所述目标反光板为提前在所述对接对象上设置的反光板。
可选地，所述筛选反光板信号包括：
每一块反光板(反光物体)的反光强度是不同的，根据接收到的反射光的强度筛选反光板信号。
具体地，若提前设置的反光板为一条，则识别所述反射激光的长度语义，通过所述长度语义判断所述反射激光是否为所述反光板进行反射发出，如是，则所述反光板的几何中心为所述对接对象的位置。
若提前设置的反光板为二条，则识别所述反射激光的长度语义和夹角语义，通过所述长度语义和夹角语义判断所述反射激光是否为所述反光板进行反射发出，如是，则所述两个反光板的交点为所述对接对象的位置。即，对所述反射激光进行几何识别(距离、角度)，确定所述反射激光是否由所述反光板进行反射发出。
可选地，所述对接对象的位置，用于确定与机器人101与对接对象104的相对位置。
可选地，通过上述反光板定位方法获取机器人101与对接对象104的相对位置关系，即，确定所述对接对象104在内置导航系统中的精确位置。
S140，与对接对象完成对接。
可选地，确定对接对象104在内置导航系统中的位置后，根据机器人101和对接对象104在所述内置的导航系统中的位置信息，进行路线规划，行驶到预设的调整点103进行反光板定位，根据所述反光板定位的结果进行姿态调整，完成与对接对象104的对接。
可选地，调整点103距离对接对象104的距离比对接点102更近，即，进行反光板定位的信号更加稳定。例如，对接点距离对接对象距离2米，调整点距离对接对象为0.6米。通常设置的对接点与对接对象距离为2米内，调整点距离对接对象距离为0.6米内。
具体地，机器人101行驶到调整点103时，再次进行反光板定位，用于精确机器人101与对接对象104的位置，进一步减少误差，提高对接的精准性。需要注意的是，再次通过反光板定位时只对调整点103和对接对象104路径范围内的反光物体进行检测识别(参考步骤S130)。根据所述反光板定位结果进行姿态调整，将机器人101的对接位和对接对象104的对接位进行匹配。例如，机器人101为扫地机器人，对接对象104为充电口时，则调整机器人101的姿态将充电插孔与对接对象104的充电口进行匹配。在一些实施例中，可以先进行二维码定位，再进行反光板定位，进一步提高机器人的位置和姿态精度，提高对接准确率。
通过多次定位可更好地应对环境因素的干扰，同时提高了对接的精确性。
进一步地，机器人101完成对接任务后，控制机器人101退后到预设距离(例如，0.4米)，然后进行重新定位确认自身位置，以便更好地执行下次任务。在实际应用中，对接任务的类型是多种多样的，在一些实施例中，机器人在完成对接任务后会关闭自身的定位系统(默认任务执行完毕)，因此，在当前对接任务完成后需要进行重新定位，以便更好地执行下次任务。
可选地，完成任务进行重新定位时采用二维码定位和/或反光板定位(参考步骤S120、S130)。
本实施例的一种基于反光板及二维码的融合对接方法，通过二维码定位当前位置确认机器人的当前位置，使所述机器人行驶到预设的对接点，通过反光板定位确定对接对象在导航地图中的精确位置，根据所述对接对象的位置，进行路径规划，行驶至调整点再次通过反光板进行定位，进行姿态微调和所述对接对象完成对接，大大提高了机器人的对接精准度，同时本申请提出的反光板和二维码融合的对接方法可应用与多种应用场景，弥补了现有定位导航的不足。
本申请实施例还提出了一种设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的基于反光板及二维码的融合对接方法。
此外，本申请实施例还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于反光板及二维码的融合对接方法。
下面参考图3，其示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。图3示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU)301，其可以基于存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分308加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 303中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU301、ROM 302以及RAM303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。
以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器310也基于需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，基于需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序基于需要被安装入存储部分308。
特别地，基于本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)301执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本申请所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个单元、程序段、或代码的一部分，所述单元、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括信息测量单元、行驶轨迹确定单元、映射关系确定单元和驾驶策略生成单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，信息测量单元还可以被描述为“测量本车的状态信息以及周围场景信息的单元”。
作为另一方面，本申请还提供了一种非易失性计算机存储介质，该非易失性计算机存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的非易失性计算机存储介质；也可以是单独存在，未装配入终端中的非易失性计算机存储介质。上述非易失性计算机存储介质存储有一个或者多个程序，当所述一个或者多个程序被一个设备执行时，使得所述设备：通过内置的导航系统行驶到预设的对接点；进行二维码定位，根据二维码定位结果进行姿态和位置调整；进行反光板定位，根据所述反光板定位结果确定对接对象位置；与对接对象完成对接。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种基于反光板及二维码的融合对接方法，其特征在于，包括：
通过内置的导航系统行驶到预设的对接点；
进行二维码定位，根据二维码定位结果进行姿态和位置调整；
进行反光板定位，根据所述反光板定位结果确定对接对象位置；
与对接对象完成对接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述对接对象上布置有反光板和二维码，并且所述反光板的信息和二维码的信息预存在所述导航系统中；
其中，所述反光板包括一条或形成夹角的两条反光板；所述反光板的信息包括反光板长度语义信息和/或反光板夹角语义信息；
所述二维码的信息包括所述对接对象的语义标注信息、所述二维码的图形特征信息和所述二维码的图像尺寸信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述进行二维码定位，根据所述二维码定位结果进行姿态和位置调整包括：
扫描所述二维码，获取所述二维码的信息；
根据相机成像原理和所述二维码的信息中的图形特征信息、尺寸信息，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置；
所述机器人根据所述相对位置进行姿态调整和位置调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据相机成像原理和所述二维码的信息中的图形特征信息、尺寸信息，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置包括：
根据相机成像原理中的多点匹配原理，将所述图形特征信息、尺寸信息映射到所述导航系统中的世界坐标系下，获取所述二维码单应性矩阵；
根据所述二维码单应性矩阵，确定所述机器人与所述二维码在所述导航系统中的相对位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述进行姿态调整和位置调整包括：
若所述机器人在所述导航系统中的位置与所述预设的对接点位置不同，则控制所述机器人行驶到所述预设的对接点；并调整所述机器人的姿态，将行进方向对准所述对接对象。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反光板定位包括：
安装在机器人上的激光传感器发射激光，并接收反射激光；
判断所述反射激光是否由所述反光板进行反射，如是，则根据所述反光板确定所述对接对象的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断所述反射激光是否由所述反光板进行反射，如是，则根据所述反光板确定所述对接对象的位置包括：
根据所述反光板的长度语义信息和/或反光板夹角语义信息确定所述对接对象的位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述与对接对象完成对接进一步包括：
行驶到预设的调整点；
进行反光板定位，根据所述反光板定位的结果进行姿态调整；
完成与所述对接对象的对接。
9.一种设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1～8中任一项所述的生成方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一项所述的方法。
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