CN113776518B - 一种室内施工机器人定位导航方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种室内施工机器人定位导航方法及系统，方法包括步骤：发射第一激光到施工区域的墙面上，使得该第一激光与墙角线平行；发射第二激光到施工区域的地面上；对第一激光的图像进行处理，获取机器人垂直偏移量；对第二激光的图像进行处理，获取机器人水平偏移量；根据垂直偏移量及水平偏移量，对机器人姿态进行调整，使得机器人底盘平面与重力方向垂直。系统包括激光发射装置、图像采集单元、控制单元、固定机构及调整机构；实施本发明，通过获取机器人的水平偏移量及垂直偏移量，对机器人进行姿态调整，使得所述机器人底盘平面与重力方向垂直，且在所述第二激光限定的区域内直线移动施工。

Description

一种室内施工机器人定位导航方法及系统
技术领域
本发明涉及施工机器人技术领域，特别涉及一种室内施工机器人定位导航方法及系统。
背景技术
随着建筑行业智能化技术的发展，涌现出多种建筑施工机器人，用于替代人工，实现安全、高效地施工。例如，吸附式外立面清洁机器人，通过静电力吸附、磁力吸附以及真空吸附等吸附结构将机器人吸附于外墙面，机器人施工模块对外墙面进行打磨、清洗等工作。吊篮式外立面清洁机器人，在顶楼设置固定结构，放下吊篮。吊篮中装有施工装置，在垂直升降过程中完成对外墙面的打磨、清洗等工作。抬升式墙面处理设备，包括单一功能的打磨、抹腻子、喷漆设备，每次设备抬升使得施工装置升高，在升高过程中施工装置完成垂直方向的打磨、抹腻子、喷漆功能。
现有抬升式自动化设备无法完成天花板墙面方向的避障，无法自动规划水平移动距离，不具备智能化施工能力。但是在天花板墙面处理部分，包括对水泥墙面的打磨，去除水泥面的毛刺；在水泥墙面抹刮腻子，腻子层使得墙面整体更加平整；对腻子层墙面的打磨，去除腻子层的接缝等，使得腻子层更加平整；在腻子层上进行喷漆或刷漆。在施工过程中均要避开非施工区域，天花板墙面下方的光线及业主指定的非施工区域。
中国专利CN 107289946 B公开一种基于双反光板的高精度激光定位与导航方法运，主要应用于智能仓储物流领域，通过提取和利用激光测距信息中的复数域信息，将三块反光板的最低要求降低为两块。但是该技术方案仅在水平方向完成定位，无法完成本发明包含的垂直方向。
中国专利CN 111089596 A公开了一种基于激光视觉信号与惯性导航融合的自主定位系统及其方法与流程，将激光视觉信号定位和惯性导航定位相融合，实现优势互补，一方面利用激光视觉信号定位消除了惯性导航定位的累积误差，另一方面弥补了激光视觉信号定位由于遮挡情况导致定位信息造成严重的误差缺陷。该专利申请虽然在可完成水平及垂直方向的定位，但使用多种定位系统融合，技术实现复杂，成本较高。
发明内容
现有的激光导航技术基于激光视觉信号与惯性导航融合的自主定位系统及其方法与流程，将激光视觉信号定位和惯性导航定位相融合，利用激光视觉信号定位消除了惯性导航定位的累积误差及由于遮挡情况导致定位信息造成严重的误差缺陷，使用多种定位系统融合，技术实现复杂，成本较高。
针对上述问题，提出一种室内施工机器人定位导航方法及系统，通过发射第一激光、第二激光到施工区域的墙面及地面，并保持第一激光的发射方向与重力方向垂直，第二激光的发射方向与重力方向平行，通过利用霍夫曼直线提取对第一激光的图像、第二激光的图像进行直线提取，并利用最小二乘法获取机器人的水平偏移量及垂直偏移量，获取机器人当前行进状态，并根据上述水平偏移量及垂直偏移量对机器人进行姿态调整，使得所述机器人底盘平面与重力方向垂直，且在所述第二激光限定的区域内直线移动施工。
一种室内施工机器人定位导航方法，包括步骤：
发射第一激光到施工区域的墙面上，使得该第一激光与墙角线平行；
发射第二激光到施工区域的地面上，使得该第二激光与所述墙角线垂直；
对所述第一激光的图像进行处理，获取所述机器人垂直偏移量；
对所述第二激光的图像进行处理，获取所述机器人水平偏移量；
根据所述垂直偏移量及水平偏移量，对所述机器人姿态进行调整，使得所述机器人底盘平面与重力方向垂直，且在所述第二激光限定的区域内直线移动施工。
结合本发明所述的室内机器人定位导航方法，第一种可能的实施方式中，所述步骤；发射第二激光到施工区域的地面上，使得该第二激光与所述墙角线垂直，包括子步骤：
发射两条第二激光，所述第二激光分别形成在所述机器人的左右两侧；
将所述机器人布置在两条所述第二激光限定区域的中轴位置。
结合本发明第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述步骤：对所述第一激光的图像进行处理，获取所述机器人垂直偏移量，包括子步骤：
对所述第一激光的图像进行滤波；
利用霍夫直线提取算法，去除杂线，提取所述第一激光对应的第一直线；
利用最小二乘法，通过所述第一直线斜率获取所述垂直偏移量。
结合本发明第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述步骤：对所述第一激光的图像进行滤波，包括子步骤：
将所述第一激光的图像转化为第一灰度图；
利用高斯算法对所述第一灰度图进行滤波，去除图像中噪点。
结合本发明第三种可能的实施方式，第四种可能的实施方式中，所述步骤：利用霍夫直线提取算法，去除杂线，提取所述第一激光对应的第一直线，包括子步骤：
利用边缘检测算法对所述第一灰度图进行边缘检测，获取边缘轮廓；
基于设定颜色进行轮廓提取，获取所述设定颜色的轮廓，去除干扰轮廓；
对所述第一激光的图像进行截取，保留所述第一激光的图像的上半部分；
利用霍夫曼算法对所述第一激光的图像的上半部分进行第一直线提取，获取所述第一直线在所述第一激光的图像中的第一位置。
结合本发明第四种可能的实施方式，第五种可能的实施方式中，所述步骤：利用最小二乘法，通过所述第一直线斜率获取所述垂直偏移量，包括子步骤：
根据所述第一位置，获取所述第一直线的第一斜率；
多次获取所述第一斜率，利用最小二乘法将所述垂直偏移量与所述第一斜率进行拟合。
结合本发明第五种可能的实施方式，第六种可能的实施方式中，所述步骤：对所述第二激光的图像进行处理，获取所述机器人水平偏移量，包括子步骤：
根据所述第二激光的图像，获取对应的第二直线；
若所述第二直线数量不大于一个，则重新执行上一步骤；
若所述第二直线数量为两个，则比较第二直线斜率之积是否大于零；
根据比较结果，多次获取所述第二直线，利用最小二乘法将水平偏移量与所述第二直线参数进行拟合。
结合本发明第六种可能的实施方式，第七种可能的实施方式中，所述步骤：根据比较结果，多次获取所述第二直线，利用最小二乘法将水平偏移量与所述第二直线参数进行拟合，包括子步骤：
若所述第二直线斜率之积小于零，则机器人当前位于所述第二直线之间的区域；
利用最小二乘法将水平偏移量与所述第二直线参数拟合。
结合本发明第七种可能的实施方式，第八种可能的实施方式中，所述步骤：根据比较结果，多次获取所述第二直线，利用最小二乘法将水平偏移量与所述第二直线参数进行拟合，包括子步骤：
若所述第二直线斜率之积大于零，则将提取的两第二直线进行合并；
利用最小二乘法将水平偏移量与合并后的第二直线进行拟合。
第二方面，一种室内施工机器人定位导航系统，利用第一方面所述的方法进行室内施工，包括：
激光发射装置；
图像采集单元；
控制单元；
固定机构；
调整机构；
所述激光发射装置、图像采集单元、调整机构分别与所述控制单元通讯连接；
所述激光发射装置包括第一激光发射单元及第二激光发射单元，所述第一激光发射单元及第二激光发射单元分别固定在所述固定机构上，所述第一激光发射单元用于发射第一激光到施工区域的墙面上，且所述第一激光与墙角线平行，所以第二激光发射单元用于发射第二激光到施工区域的地面上，且所述第二激光与所述墙角线垂直；
图像采集单元，用以获取所述第一激光的图像、第二激光的图像，并将激光的图像信息传输给所述控制单元；
所述固定机构用以保证第一激光的发射方向与重力方向垂直、第二激光的发射方向与重力方向平行；
所述控制单元包括计算模块，所述计算模块用于通过对所述图像信息进行处理，获取机器人垂直偏移量及水平偏移量；
所述调整机构用于根据所述垂直偏移量及水平偏移量，对所述机器人姿态进行调整，使得所述机器人底盘平面与重力方向垂直，且在所述第二激光限定的区域内直线移动施工。
实施本发明所述的一种室内施工机器人定位导航方法及系统，通过发射第一激光、第二激光到施工区域的墙面及地面，并保持第一激光的发射方向与重力方向垂直，第二激光的发射方向与重力方向平行，通过利用霍夫曼直线提取对第一激光的图像、第二激光的图像进行直线提取，并利用最小二乘法获取机器人的水平偏移量及垂直偏移量，获取机器人当前行进状态，并根据上述水平偏移量及垂直偏移量对机器人进行姿态调整，使得所述机器人底盘平面与重力方向垂直，且在所述第二激光限定的区域内直线移动施工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中室内施工机器人定位导航方法第一实施例示意图；
图2是本发明中室内施工机器人定位导航方法第二实施例示意图；
图3是本发明中室内施工机器人定位导航方法第三实施例示意图；
图4是本发明中室内施工机器人定位导航方法第四实施例示意图；
图5是本发明中室内施工机器人定位导航方法第五实施例示意图；
图6是本发明中室内施工机器人定位导航方法第六实施例示意图；
图7是本发明中室内施工机器人定位导航方法第七实施例示意图；
图8是本发明中室内施工机器人定位导航方法第八实施例示意图；
图9是本发明中室内施工机器人定位导航方法第九实施例示意图；
图10是本发明中室内施工机器人定位导航系统实施例示意图；
附图中各数字所指代的部位名称为：100——施工机器人、110——激光发射装置、120——图像采集单元、130——调整机构、140——控制单元、141——计算模块。
具体实施方式
下面将结合发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的激光导航技术基于激光视觉信号与惯性导航融合的自主定位系统及其方法与流程，将激光视觉信号定位和惯性导航定位相融合，利用激光视觉信号定位消除了惯性导航定位的累积误差及由于遮挡情况导致定位信息造成严重的误差缺陷，使用多种定位系统融合，技术实现复杂，成本较高。
针对上述问题，提出一种室内施工机器人100定位导航方法及系统。
一种室内施工机器人100定位导航方法，如图1，图1是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第一实施例示意图，包括步骤：
S1、发射第一激光到施工区域的墙面上，使得该第一激光与墙角线平行；
S2、发射第二激光到施工区域的地面上，使得该第二激光与墙角线垂直；
S3、对第一激光的图像进行处理，获取机器人100垂直偏移量；
S4、对第二激光的图像进行处理，获取机器人100水平偏移量；
S5、根据垂直偏移量及水平偏移量，对机器人100姿态进行调整，使得机器人100底盘平面与重力方向垂直，且在第二激光限定的区域内施工。
导航系统包括两个垂直布置的激光发射单元及水平布置的激光发射单元，激光发射单元分别布置在固定机构上，该固定机构使得垂直布置激光发射单元的激光发射方向始终与重力方向平行、水平布置激光发射单元的激光发射方向与重力方向垂直。
施工机器人100进入施工区域后，水平布置的激光发射单元发射的激光在墙面上形成一条水平直线，墙面与要施工的天花板墙面相接，垂直布置的激光发射单元发射的激光在地面形成两个激光直线，地面指与要施工的天花板对应的地面。机器人100或者智能设备需要在地面上的激光直线，下称第一直线、第二直线限定的区域内直线水平移动，进行施工，图像采集单元120实时采集第一激光的图像、第二激光的图像并处理，对施工机器人100进行导航，发现机器人100移动超出区域，或者地面倾斜时，引导机器人100进行底盘平面调平，或者引导机器人100或者智能设备在区域内进行直线运动。
激光发射单元的激光颜色可以选择与地面、墙面差异的红色或者其他颜色，便于识别采集。
通过图像采集单元120获取第一激光的图像、第二激光的图像，图像采集单元120可以为具有图像采集分析功能的摄像头。
垂直偏移量指施工机器人100或者摄像头与水平面的第一夹角θ，由于地面倾斜不平形成。水平偏移量指施工机器人100或者摄像头与第二直线的偏转角度Δ、偏移距离dis。
优选地，如图2，图2是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第二实施例示意图，步骤S2包括子步骤：
S21、发射两条第二激光，第二激光分别形成在机器人100的左右两侧；
S22、将机器人100布置在两条第二激光限定区域的中轴位置。
优选地，如图3，图3是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第三实施例示意图，步骤S3包括子步骤：
S31、对获取的第一激光的图像进行滤波；
S32、利用霍夫直线提取算法，去除杂线，提取第一直线；
S33、利用最小二乘法，通过第一直线斜率获取垂直偏移量。
优选地，如图4，图4是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第四实施例示意图，步骤S31包括子步骤：
S311、将第一激光的图像转化为第一灰度图；
S312、利用高斯算法对第一灰度图进行滤波，去除图像中噪点。
优选地，如图5，图5是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第五实施例示意图，步骤S32包括子步骤：
S321、利用边缘检测算法对第一灰度图进行边缘检测，获取边缘轮廓；
S322、基于设定颜色进行轮廓提取，获取设定颜色的轮廓，去除干扰轮廓；
S323、对第一激光的图像进行截取，保留第一激光的图像的上半部分；
S324、利用霍夫曼算法对第一激光的图像的上半部分进行第一直线提取，获取第一直线在第一激光的图像中的第一位置。
优选地，如图6，图6是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第六实施例示意图，步骤S33包括子步骤：
S331、根据第一位置，获取第一直线的第一斜率；
S332、多次获取第一斜率，利用最小二乘法将垂直偏移量与第一斜率进行拟合。
获取一帧第一激光的图像后，将其转化为灰度图；使用高斯滤波算法进行滤波，去除第一激光的图像中的噪点；使用canny边缘检测算法进行边缘检测，提取出第一激光的图像的边缘轮廓；基于颜色进行轮廓的提取，保留红色轮廓，去除墙角等轮廓；扣取图像上半区域，根据布置位置，水平激光线一定会在第一激光的图像上部；使用霍夫直线提取算法进行第一直线提取；基于第一直线的长度、斜率、等方法滤除掉杂线；得到第一激光形成的第一直线在第一激光的图像中的位置，即第一激光的图像中的第一直线函数表达式(1)：
y＝kx+b (1)
摄像头与水平面的第一夹角θ正比于第一直线的斜率k，在采集一定量数据后，使用最小二乘法及式子(2)进行第一夹角θ与第一直线斜率k的关系拟合：
θ＝α*k+β (2)
其中，α和β为拟合系数；
基于拟合关系式计算出当前摄像头与水平面的第一夹角θ。获得第一夹角θ后，导航系统的控制单元140控制调整机构130，对机器人100或智能设备底盘平面进行调整，保持底盘地面与重力方向垂直。
优选地，如图7，图7是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第七实施例示意图，步骤S4包括子步骤：
S41、根据第二激光的图像，获取对应的第二直线；
S42、若第二直线数量不大于一个，则重新执行上一步骤；
S43、若第二直线数量为两个，则比较第二直线斜率之积是否大于零；
S44、根据比较结果，多次获取第二直线，利用最小二乘法将水平偏移量与第二直线参数进行拟合。
优选地，如图8，图8是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第八实施例示意图，步骤S44包括子步骤：
S441、若第二直线斜率之积小于零，则机器人100当前位于第二直线之间的区域；
S442、利用最小二乘法将水平偏移量与第二直线参数拟合。
优选地，如图9，图9是本发明中室内施工机器人100定位导航方法第九实施例示意图，步骤S44还包括子步骤：
S443、若所述第二直线斜率之积大于零，则将提取的两第二直线进行合并。
S444、利用最小二乘法将水平偏移量与合并后的第二直线进行拟合。
获取第二直线与获取第一直线的方法类似，获取一帧第二激光的图像后，将其转化为灰度图；使用高斯滤波算法进行滤波，去除第二激光的图像中的噪点；使用canny边缘检测算法进行边缘检测，提取出第二激光的图像的边缘轮廓；基于颜色进行轮廓的提取，保留红色轮廓，去除墙角等轮廓；扣取图像上半区域，根据布置位置，水平激光线一定会在第二激光的图像上部；使用霍夫直线提取算法进行第二直线提取；基于第二直线的长度、斜率、等方法滤除掉杂线；
在滤除杂线后，检测留下的第二直线的数量，如果为0根或1根，当前位置超出算法负责区域，如果是两根，分别计算出图像中的函数表达式
y＝k1x+b1 (3)
y＝k2x+b2 (4)
如果k1*k2<0，则摄像头在两第二直线之间，在采集一定量数据后，使用最小二乘法及式子(5)、(6)进行偏转角度Δ、偏移距离dis与k1、k2、b1、b2的关系拟合：
Δ＝a*k1+b*k2+c*b1+d*b2 (5)
dis＝e*k1+f*k2+g*b1+h*b2 (6)
其中，所述a、b、c、d、e、f、g、h为拟合系数，基于拟合关系式可计算出当前摄像头与第二直线的偏转角度Δ、偏移距离dis。
如果k1*k2>0，则摄像头在两第二直线之外，将提取的两个第二直线进行合并，在采集一定量数据后，使用最小二乘法进行偏转角度Δ、偏移距离dis与k1、k2、b1、b2的关系拟合：
Δ＝a1*k1+b1*k2+c1*b1+d1*b2 (7)
dis＝e1*k1+f1*k2+g1*b1+h1*b2 (8)
其中，所述a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1为拟合系数，基于拟合关系式可计算出当前摄像头与第二直线的偏转角度Δ、偏移距离dis。
检测到偏转角度Δ、偏移距离dis后，机器人100或智能设备的水平移动模块通过旋转与移动，使其在第二直线限定区域的中心位置。
通过发射第一激光、第二激光到施工区域的墙面及地面，并保持第一激光的发射方向与重力方向垂直，第二激光的发射方向与重力方向平行，通过利用霍夫曼直线提取对第一激光的图像、第二激光的图像进行直线提取，并利用最小二乘法获取机器人100的水平偏移量及垂直偏移量，获取机器人100当前行进状态，并根据上述水平偏移量及垂直偏移量对机器人100进行姿态调整，使得机器人100底盘平面与重力方向垂直，且在第二激光限定的区域内施工。
第二方面，利用第一方面的导航方法，如图10，图10是本发明中室内施工机器人100定位导航系统实施例示意图，一种室内施工机器人100定位导航系统，利用第一方面的方法进行室内施工，包括：激光发射装置110、图像采集单元120、控制单元140、固定机构及调整机构130；激光发射装置110、图像采集单元120、调整机构130分别与控制单元140通讯连接；激光发射装置110包括第一激光发射单元及第二激光发射单元，第一激光发射单元及第二激光发射单元分别固定在固定机构上，第一激光发射单元用于发射第一激光到施工区域的墙面上，且第一激光与墙角线平行，所以第二激光发射单元用于发射第二激光到施工区域的地面上，且第二激光与墙角线垂直。
导航系统包括两个垂直布置的激光发射单元及水平布置的激光发射单元，激光发射单元分别布置在固定机构上，该固定机构使得垂直布置激光发射单元的激光发射方向始终与重力方向平行、水平布置激光发射单元的激光发射方向与重力方向垂直。
施工机器人100进入施工区域后，水平布置的激光发射单元发射的激光在墙面上形成一条水平直线，墙面与要施工的天花板墙面相接，垂直布置的激光发射单元发射的激光在地面形成两个激光直线，地面指与要施工的天花板对应的地面。机器人100或者智能设备需要在地面上的激光直线，下称第一直线、第二直线限定的区域内直线水平移动，进行施工，图像采集单元120实时采集第一激光的图像、第二激光的图像并处理，对施工机器人100进行导航，发现机器人100移动超出区域，或者地面倾斜时，引导机器人100进行底盘平面调平，或者引导机器人100或者智能设备在区域内进行直线运动。
激光发射单元的激光颜色可以选择与地面、墙面差异的红色或者其他颜色，便于识别采集。
图像采集单元120，用以获取第一激光的图像、第二激光的图像，并将激光的图像信息传输给控制单元140；固定机构用以保证第一激光的发射方向与重力方向垂直、第二激光的发射方向与重力方向平行；控制单元140包括计算模块141，计算模块141用于通过对图像信息进行处理，获取机器人100垂直偏移量及水平偏移量；垂直偏移量指施工机器人100或者摄像头与水平面的第一夹角θ，由于地面倾斜不平形成。水平偏移量指施工机器人100或者摄像头与第二直线的偏转角度Δ、偏移距离dis。
调整机构130用于根据垂直偏移量及水平偏移量，对机器人100姿态进行调整，使得机器人100底盘平面与重力方向垂直，且在第二激光限定的区域内施工。
实施本发明的一种室内施工机器人100定位导航方法及系统，通过发射第一激光、第二激光到施工区域的墙面及地面，并保持第一激光的发射方向与重力方向垂直，第二激光的发射方向与重力方向平行，通过利用霍夫曼直线提取对第一激光的图像、第二激光的图像进行直线提取，并利用最小二乘法获取机器人100的水平偏移量及垂直偏移量，获取机器人100当前行进状态，并根据上述水平偏移量及垂直偏移量对机器人100进行姿态调整，使得机器人100底盘平面与重力方向垂直，且在第二激光限定的区域内施工。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种室内施工机器人定位导航方法，其特征在于，包括步骤：
发射第一激光到施工区域的墙面上，使得该第一激光与墙角线平行；
发射第二激光到施工区域的地面上，使得该第二激光与所述墙角线垂直；
对所述第一激光的图像进行处理，获取所述机器人垂直偏移量；
对所述第二激光的图像进行处理，获取所述机器人水平偏移量；
根据所述垂直偏移量及水平偏移量，对所述机器人姿态进行调整，使得所述机器人底盘平面与重力方向垂直，且在所述第二激光限定的区域内直线移动施工；
所述步骤；发射第二激光到施工区域的地面上，使得该第二激光与所述墙角线垂直，包括子步骤：
发射两条第二激光，所述第二激光分别形成在所述机器人的左右两侧；
将所述机器人布置在两条所述第二激光限定区域的中轴位置；
所述步骤：对所述第一激光的图像进行处理，获取所述机器人垂直偏移量，包括子步骤：
对所述第一激光的图像进行滤波；
利用霍夫直线提取算法，去除杂线，提取所述第一激光对应的第一直线；
利用最小二乘法，通过所述第一直线斜率获取所述垂直偏移量；
所述步骤：对所述第一激光的图像进行滤波，包括子步骤：
将所述第一激光的图像转化为第一灰度图；
利用高斯算法对所述第一灰度图进行滤波，去除图像中噪点；
所述步骤：利用霍夫直线提取算法，去除杂线，提取所述第一激光对应的第一直线，包括子步骤：
利用边缘检测算法对所述第一灰度图进行边缘检测，获取边缘轮廓；
基于设定颜色进行轮廓提取，获取所述设定颜色的轮廓，去除干扰轮廓；
对所述第一激光的图像进行截取，保留所述第一激光的图像的上半部分；
利用霍夫曼算法对所述第一激光的图像的上半部分进行第一直线提取，获取所述第一直线在所述第一激光的图像中的第一位置；
所述步骤：利用最小二乘法，通过所述第一直线斜率获取所述垂直偏移量，包括子步骤：
根据所述第一位置，获取所述第一直线的第一斜率；
多次获取所述第一斜率，利用最小二乘法将所述垂直偏移量与所述第一斜率进行拟合；
所述步骤：对所述第二激光的图像进行处理，获取所述机器人水平偏移量，包括子步骤：
根据所述第二激光的图像，获取对应的第二直线；
若所述第二直线数量不大于一个，则重新执行上一步骤；
若所述第二直线数量为两个，则比较第二直线斜率之积是否大于零；
根据比较结果，多次获取所述第二直线，利用最小二乘法将水平偏移量与第二直线参数进行拟合。
2.根据权利要求1所述的室内施工机器人定位导航方法，其特征在于，所述步骤：根据比较结果，多次获取所述第二直线，利用最小二乘法将水平偏移量与所述第二直线参数进行拟合，包括子步骤：
若所述第二直线斜率之积小于零，则机器人当前位于所述第二直线之间的区域；
利用最小二乘法将水平偏移量与所述第二直线参数拟合。
3.根据权利要求2所述的室内施工机器人定位导航方法，其特征在于，所述步骤：根据比较结果，多次获取所述第二直线，利用最小二乘法将水平偏移量与所述第二直线参数进行拟合，包括子步骤：
若所述第二直线斜率之积大于零，则将提取的两第二直线进行合并；
利用最小二乘法将水平偏移量与合并后的第二直线进行拟合。
4.一种室内施工机器人定位导航系统，利用权利要求1-3任一所述的导航方法进行室内施工，其特征在于，包括：
激光发射装置；
图像采集单元；
控制单元；
固定机构；
调整机构；
所述激光发射装置、图像采集单元、调整机构分别与所述控制单元通讯连接；
所述激光发射装置包括第一激光发射单元及第二激光发射单元，所述第一激光发射单元及第二激光发射单元分别固定在所述固定机构上，所述第一激光发射单元用于发射第一激光到施工区域的墙面上，且所述第一激光与墙角线平行，所以第二激光发射单元用于发射第二激光到施工区域的地面上，且所述第二激光与所述墙角线垂直；
图像采集单元，用以获取所述第一激光的图像、第二激光的图像，并将激光的图像信息传输给所述控制单元；
所述固定机构用以保证第一激光的发射方向与重力方向垂直、第二激光的发射方向与重力方向平行；
所述控制单元包括计算模块，所述计算模块用于通过对所述图像信息进行处理，获取机器人垂直偏移量及水平偏移量；
所述调整机构用于根据所述垂直偏移量及水平偏移量，对所述机器人姿态进行调整，使得所述机器人底盘平面与重力方向垂直，且在所述第二激光限定的区域内直线移动施工。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103075963A (zh) * 2013-01-09 2013-05-01 广州创特技术有限公司 一种室内定位系统和方法
CN110231036A (zh) * 2019-07-19 2019-09-13 广东博智林机器人有限公司 一种基于十字激光和机器视觉的机器人定位装置及方法
CN110412987A (zh) * 2019-08-21 2019-11-05 深圳市锐曼智能装备有限公司 双激光定位导航方法及机器人
CN112083732A (zh) * 2020-10-28 2020-12-15 中航华东光电（上海）有限公司 一种检测可视线激光的机器人导航方法和导航系统
CN112388626A (zh) * 2019-08-15 2021-02-23 广东博智林机器人有限公司 机器人辅助导航方法
CN214041736U (zh) * 2020-09-11 2021-08-24 珠海市一微半导体有限公司 基于线激光的机器人沿边结构和清扫机器人

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103075963A (zh) * 2013-01-09 2013-05-01 广州创特技术有限公司 一种室内定位系统和方法
CN110231036A (zh) * 2019-07-19 2019-09-13 广东博智林机器人有限公司 一种基于十字激光和机器视觉的机器人定位装置及方法
CN112388626A (zh) * 2019-08-15 2021-02-23 广东博智林机器人有限公司 机器人辅助导航方法
CN110412987A (zh) * 2019-08-21 2019-11-05 深圳市锐曼智能装备有限公司 双激光定位导航方法及机器人
CN214041736U (zh) * 2020-09-11 2021-08-24 珠海市一微半导体有限公司 基于线激光的机器人沿边结构和清扫机器人
CN112083732A (zh) * 2020-10-28 2020-12-15 中航华东光电（上海）有限公司 一种检测可视线激光的机器人导航方法和导航系统

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