CN116009525A - 一种二维码地图的优化方法和移动机器人的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二维码地图的优化方法和移动机器人的定位方法，该优化方法包括：通过第一移动机器人遍历二维码地图中的所有路径，以获取第一移动机器人途经所有路径中每条路径的起始点时的第一定位值和第一移动机器人途经每条路径的终止点时的第二定位值；利用每条路径的第一二维码起始定位值和每条路径的第一二维码终止定位值，计算第一相对位姿值；利用每条路径的第一惯导起始定位值和每条路径的第一惯导终止定位值，计算第二相对位姿值；将第二相对位姿值第一相对位姿值的差值作为每条路径的误差项；确定使所有路径的误差项的和最小的二维码纠偏量集合，以实现对二维码地图的优化。本申请实施例能够对人工张贴二维码的误差进行补偿。

Description

一种二维码地图的优化方法和移动机器人的定位方法

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种二维码地图的优化方法和移动机器人的定位方法。

背景技术

目前，移动机器人的常用定位方法有二维码定位方法，二维码定位方法则是通过设置在移动机器人上的二维码相机和布置在地面上的二维码进行定位的。

但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题：移动机器人每经过一个二维码上方，就是对惯导误差的一次纠偏，因此对于二维码的坐标值的准确性依赖非常高，一旦某个二维码在部署过程中存在贴偏，贴歪的情况，移动机器人就会产生定位跳变甚至定位丢失等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种二维码地图的优化方法和移动机器人的定位方法，其解决了由于二维码贴偏和贴歪等导致的移动机器人产生定位跳变甚至定位丢失的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种二维码地图的优化方法，该优化方法包括：通过第一移动机器人遍历二维码地图中的所有路径，以获取第一移动机器人途经所有路径中每条路径的起始点时的第一定位值和第一移动机器人途经每条路径的终止点时的第二定位值；其中，第一定位值包括通过二维码定位方法确定的第一二维码起始定位值和通过惯导定位方法确定的第一惯导起始定位值，并且第一二维码起始定位值包括用于修正第一二维码起始定位值的待确定的起始二维码纠偏量，以及第二定位值包括通过二维码定位方法确定的第一二维码终止定位值和通过惯导定位方法确定的第一惯导终止定位值，以及第一二维码终止定位值包括用于修正第一二维码终止定位值的待确定的终止二维码纠偏量；利用每条路径的第一二维码起始定位值和每条路径的第一二维码终止定位值，计算每条路径对应的第一相对位姿值；利用每条路径的第一惯导起始定位值和每条路径的第一惯导终止定位值，计算每条路径对应的第二相对位姿值；将每条路径对应的第二相对位姿值和每条路径对应的第一相对位姿值的差值作为每条路径的误差项；确定使所有路径的误差项的和最小的二维码纠偏量集合，以实现对二维码地图的优化；其中，二维码纠偏量集合包括起始二维码纠偏量的集合和终止二维码纠偏量的集合。

在一个可能的实施例中，确定使所有路径的误差项的和最小的二维码纠偏量集合，包括：将所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用图优化算法进行优化，以获得二维码纠偏量集合。

在一个可能的实施例中，将所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用图优化算法进行优化，以获得二维码纠偏量集合，包括：对起始二维码纠偏量和终止二维码纠偏量进行初始化操作，并将所有路径的误差项的和最小作为优化目标，以及分别约束起始二维码纠偏量的第一边界值和终止二维码纠偏量的第二边界值，以及利用图优化算法进行优化，以获得二维码纠偏量中间集合和每条路径的误差项的值；基于二维码纠偏量中间集合对起始二维码纠偏量的初始值和终止二维码纠偏量的初始值进行替换操作，并将所有路径的误差项的和最小作为优化目标，以及分别约束起始二维码纠偏量的第三边界值和终止二维码纠偏量的第四边界值，以及利用图优化算法进行优化，以获得二维码纠偏量集合。

在一个可能的实施例中，每条路径均是为二维码地图中两个相邻二维码的相连路径；在基于二维码纠偏量中间集合对起始二维码纠偏量的初始值和终止二维码纠偏量的初始值进行替换操作之前，优化方法还包括：判断当前路径的误差项的值是否处于预设范围内；若当前路径的误差项的值处于预设范围之外，则生成用于提醒用户检查当前路径的两个二维码的提醒信号。

在一个可能的实施例中，优化方法还包括：在将二维码地图中待替换二维码替换为目标二维码的情况下，确定目标二维码的相关路径；通过第一移动机器人遍历目标二维码的相关路径，以获取第一移动机器人途经目标二维码的相关路径中每条路径的起始点时的第三定位值和第一移动机器人途经目标二维码的相关路径中每条路径的终止点时的第四定位值；其中，第三定位值包括通过二维码定位方法确定的目标二维码起始定位值和通过惯导定位方法确定的目标惯导起始定位值，并且目标二维码起始定位值包括用于修正目标二维码起始定位值的待确定的目标起始二维码纠偏量，以及第四定位值包括通过二维码定位方法确定的目标二维码终止定位值和通过惯导定位方法确定的目标惯导终止定位值，以及目标二维码终止定位值包括用于修正目标二维码终止定位值的待确定的目标终止二维码纠偏量；利用每条路径的目标二维码起始定位值和每条路径的目标二维码终止定位值，计算目标二维码的相关路径中每条路径对应的第三相对位姿值；利用每条路径的目标惯导起始定位值和每条路径的目标惯导终止定位值，计算目标二维码的相关路径中每条路径对应的第四相对位姿值；将每条路径对应的第四相对位姿值和每条路径对应的第三相对位姿值的差值作为目标二维码的相关路径中每条路径的误差项；确定使目标二维码的相关路径中所有路径的误差项的和最小的目标二维码纠偏量集合，并将二维码纠偏量集合中与待替换二维码相关的数据替换为目标二维码纠偏量集合；其中，目标二维码纠偏量集合包括目标起始二维码纠偏量的集合和目标终止二维码纠偏量的集合。

在一个可能的实施例中，优化方法还包括：通过第二移动机器人遍历二维码地图中的多条指定路径，以获取第二移动机器人途经多条指定路径中每条路径的起始点时的第五定位值和第一移动机器人途经多条指定路径中每条路径的终止点时的第六定位值；其中，第二移动机器人为除第一移动机器人之外的至少一个移动机器人中任意一个移动机器人，第五定位值包括通过二维码定位方法确定的第二二维码起始定位值和通过惯导定位方法确定的第二惯导起始定位值，并且第二二维码起始定位值包括起始二维码纠偏量的集合中确定的起始二维码纠偏量和用于修正第二移动机器人的二维码相机的待确定的外参纠偏量，以及第六定位值包括通过二维码定位方法确定的第二二维码终止定位值和通过惯导定位方法确定的第二惯导终止定位值，以及第二二维码终止定位值包括终止二维码纠偏量的集合中确定的终止二维码纠偏量和待确定的外参纠偏量；利用多条指定路径中每条路径的第二二维码起始定位值和多条指定路径中每条路径的第二二维码终止定位值，计算多条指定路径中每条路径对应的第五相对位姿值；利用多条指定路径中每条路径的第二惯导起始定位值和多条指定路径中每条路径的第二惯导终止定位值，计算多条指定路径中每条路径对应的第六相对位姿值；将每条路径对应的第六相对位姿值和每条路径对应的第五相对位姿值的差值作为多条指定路径中每条路径的误差项；确定使多条指定路径中每条路径的误差项的和最小的外参纠偏量集合。

在一个可能的实施例中，确定使多条指定路径中每条路径的误差项的和最小的外参纠偏量集合，包括：将多条指定路径中所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用图优化算法进行优化，以获得外参纠偏量集合。

第二方面，本发明实施例提供一种移动机器人的定位方法，该定位方法包括：在通过目标移动机器人的二维码相机扫描当前二维码的情况下，获取所述当前二维码对应的原始坐标值、所述当前二维码对应的二维码纠偏量和所述当前二维码对应的目标外参；其中，所述当前二维码对应的二维码纠偏量是通过如第一方面任一所述的二维码地图的优化方法确定的；计算所述当前二维码对应的原始坐标值和所述当前二维码对应的二维码纠偏量的和值，并将和值作为纠偏后的坐标值；利用所述纠偏后的坐标值和所述当前二维码对应的目标外参，计算所述目标移动机器人在所述二维码地图上的坐标值。

在一个可能的实施例中，在所述目标移动机器人为第一移动机器人的情况下，所述目标外参为所述第一移动机器人的原始外参。

在一个可能的实施例中，在所述目标移动机器人为所述第二移动机器人的情况下，所述目标外参为所述第二移动机器人的原始外参和所述第二移动机器人的外参纠偏量的和值。

第三方面，本申请实施例提供了一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第二方面或第二方面的任一可选的实现方式所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。

第六方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行第二方面或第二方面的任一可选的实现方式所述的方法。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

为了降低二维码张贴的部署难度，以及提高二维码定位稳定性，本申请实施例提供了一种二维码地图的优化方法，在二维码地图中每个二维码的定义原始坐标值的基础上，增加二维码纠偏量，即纠偏后的坐标值为原始坐标值和二维码纠偏量的和值，从而通过优化每个二维码的二维码纠偏量，对人工张贴二维码的误差进行补偿。

为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种二维码地图的优化方法的示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种移动机器人的定位方法的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

目前，移动机器人的定位方式种类很多，其中二维码定位在高动态仓库环境中应用广泛。二维码定位的基本工作原理是，基于某个实际地图，建立一张二维码地图，定义二维码坐标系。在二维码地图上以预设间距张贴二维码，并根据系列规则定义，完成部署后，每个二维码拥有在此地图上的唯一标识ID和原始坐标值QP(x_q,y_q,θ_q)^T其中，x_q可表示水平坐标，y_q可表示纵坐标，θ_q可表示该二维码在二维码地图上的角度，以及预设间距的具体间距可根据实际需求来进行设置。

应理解，原始坐标值也可以称为坐标值，也可以称为二维码定位值等。

以及，每个移动机器人可配备一个二维码相机，从而当移动机器人经过二维码上方时，二维码相机即可获取该二维码相机在该二维码坐标系下的坐标值CP(x_c,y_c,θ_c)^T，以及根据已知的二维码相机外参WP(x_w,y_w,θ_w)^T，同时根据二维码ID在二维码地图上查表获取该二维码标识ID在二维码地图上的原始坐标值QP(x_q,y_q,θ_q)^T。随后，通过系列坐标变化，就可以算出此时移动机器人在二维码地图上的坐标值MP(x_m,y_m,θ_m)^T，完成移动机器人的二维码定位。

以及，当无法看到二维码的时候，通过机器人惯导技术进行定位推算。常用的机器人惯导技术有惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)定位估计、里程计坐标系(odometry，ODOM)定位估计和激光里程计定位估计以及各类定位估计的融合定位估计算法等，惯导技术不是本发明的讨论内容，就不展开阐述。假设上次移动机器人经过二维码上方时时间为T0，并且获取到的二维码定位值为MP0(x_m y_m θ_m)^T。接下来通过惯导算法可以推算出T1时间时相对于T0时间的坐标变化量DP0(x_d y_d θ_d)^T。从而根据MP0和DP0这两个值，通过坐标变化公式就可以获取T1时刻的机器人在二维码地图上的坐标值MDP(x_md y_md θ_md)^T。

因此，通过二维码建图和定位技术，并结合惯导技术就可以获取任意时刻机器人在二维码地图上的坐标值。

此外，虽然二维码定位技术具有抗干扰能力强、定位稳定性高和定位解算速度快等优点，但是同时其也存在二维码部署难度高和二维码张贴偏差过大以后容易脱轨等缺点。以及，根据上述内容可以确定，在移动机器人每经过一个二维码上方，就是对惯导误差的一次纠偏。因此，对于二维码坐标值的准确性依赖非常高，一旦某个二维码在部署过程中存在贴偏或者贴歪的情况，移动机器人就会产生定位跳变甚至定位丢失。

为了降低二维码张贴的部署难度，以及提高二维码定位稳定性，本申请实施例提供了一种二维码地图的优化方法，在二维码地图中每个二维码的定义原始坐标值的基础上，增加二维码纠偏量，即纠偏后的坐标值为原始坐标值和二维码纠偏量的和值，从而通过优化每个二维码的二维码纠偏量，对人工张贴二维码的误差进行补偿。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的一种二维码地图的优化方法的示意图。如图1所示的优化方法可以由二维码地图的优化装置执行，该优化装置的具体装置可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。例如，该优化装置可以是服务器等。具体地，该优化方法可包括：

步骤S110，通过第一移动机器人遍历二维码地图中的所有路径，以获取第一移动机器人途经所有路径中每条路径的起始点时的第一定位值和第一移动机器人途经每条路径的终止点时的第二定位值。其中，第一定位值和第二定位值均用于表示第一移动机器人在二维码坐标系下的定位值，以及第一定位值包括通过二维码定位方法确定的第一二维码起始定位值和通过惯导定位方法确定的第一惯导起始定位值，以及第一二维码起始定位值包括用于修正第一二维码起始定位值的待确定的起始二维码纠偏量(即该待确定的起始二维码纠偏量为待求解的未知量，以及其他待确定的数据是类似的，后续不再一一说明)，以及第二定位值包括通过二维码定位方法确定的第一二维码终止定位值和通过惯导定位方法确定的第一惯导终止定位值，以及第一二维码终止定位值包括用于修正第一二维码终止定位值的待确定的终止二维码纠偏量。

应理解，一条路径是指二维码地图中相邻的两个二维码的相连路径。

还应理解，第一定位值的计算过程和第二定位值的计算过程均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

为了便于理解，下面以一条路径为例来进行描述。对应地，其他路径是类似的，后续不再一一描述。

具体地，在当前路径的两端的二维码分别是二维码A(或者说第一二维码)和二维码B(或者说第二二维码)的情况下，当第一移动机器人通过二维码A时，可以获取该二维码A对应的原始坐标值AQP(x_aq,y_aq,θ_aq)^T。其中，该原始坐标值指的是二维码相机在二维码坐标系下的定位值。

以及，在原始坐标值的基础上，将原始坐标值加上二维码A的修正量AQKP(x_aqk,y_aqk,θ_aqk)^T后，可得到移动机器人的二维码相机在二维码地图上的纠偏后的坐标值NAQP(x_aq+x_aqk,y_aq+y_aqk,θ_aq+θ_aqk)^T。其中，该二维码A的修正量AQKP是需要后续求解的未知数据。

以及，根据二维码相机在移动机器人上的外参WP(x_w,y_w,θ_w)^T，可以算出移动机器人在二维码地图上的坐标值RAP(x_ra,y_ra,θ_ra)^T。其中，该坐标值RAP为第一二维码起始定位值。具体地：

同时，可以获得惯导算法发布的二维码A点的定位值IAP(x_ia,y_ia,θ_ia)^T。其中，该定位值IAP为第一惯导起始定位值。

同样的方法，在该第一移动机器人从二维码A点运动到二维码B点后，可通过上述类似的方法，获得第一移动机器人在二维码B点的坐标值RBP(x_rb,y_rb,θ_rb)^T以及二维码B点的惯导定位值IBP(x_ib,y_ib,θ_ib)^T。其中，坐标值RBP为第一二维码终止定位值，以及定位值IBP为第一惯导终止定位值。

也就是说，在一个部署好二维码的地图上，以二维码为点，以相邻二维码为边(按照二维码地图使用习惯，无斜边)部署二维码地图的拓扑地图，边即为二维码地图的路径，可下发任务(例如，手动下发)让第一移动机器人跑一次所有的路径。其中，对于一个二维码来说，其既可以是某一条路径的结束点，又可以是另外一条路径的出发点。例如，对于一个处于十字形中心的二维码来说，其可对应有4条作为结束点的路径，又可对应有4条作为出发点的路径，故该二维码可对应有8条路径。以及，对于每条路径都可以计算出一个误差项J，即可计算出该路径的结束点(例如，二维码B点)相对于起始点(例如，二维码A点)的偏差(其可包括二维码系统确定的偏差以及惯导系统确定的偏差)，一旦这两个偏差值不一样了，则可认为其偏差的来源是二维码贴歪等原因引起的。其中，一条路径是由相邻的二维码构成的。

以及，记录第一移动机器人每次经过二维码上方时的二维码定位值RP(例如，RP可包括RAP和RBP等)和惯导定位值IP(例如，IP可包括RAP和RBP等)。以及，初始化每个二维码的纠偏量QKP(x_qk,y_qk,θ_qk)^T为QKP(0,0,0)^T，初始化起始惯导定位值IP(x_i,y_i,θ_i)^T为IP(0,0,0)^T，从而就可以获取每条路径的起始点的第一二维码起始定位值RAP(x_ra,y_ra,θ_ra)^T和每条路径的终止点的第一二维码终止定位值RBP(x_rb,y_rb,θ_rb)^T。同时，还可以获取该路径的起始点的第一惯导起始定位值IAP(x_ia,y_ia,θ_ia)^T和该路径的终止点的第一惯导终止定位值IBP(x_ib,y_ib,θ_ib)^T。

步骤S120，利用每条路径的第一二维码起始定位值和每条路径的第一二维码终止定位值，计算每条路径对应的第一相对位姿值。其中，第一相位位姿值用于表示第一移动机器人运动到当前路径的终止点后获取的位姿相对于第一移动机器人运动到当前路径的起始点后获取的位姿的相对值，并且该终止点可以是指当前路径的终止点处布置的二维码，以及该起始点可以是指当前路径的起始点处布置的二维码。

应理解，利用每条路径的第一二维码起始定位值和每条路径的第一二维码终止定位值，计算每条路径对应的第一相对位姿值的具体计算过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，该第一相对位姿值DQP(x_dq,y_dq,θ_dq)^T的计算公式如下：

步骤S130，利用每条路径的第一惯导起始定位值和每条路径的第一惯导终止定位值，计算每条路径对应的第二相对位姿值。

应理解，利用每条路径的第一惯导起始定位值和每条路径的第一惯导终止定位值，计算每条路径对应的第二相对位姿值的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，该第二相对位姿值DIP(x_di,y_di,θ_di)^T的计算公式如下：

步骤S140，将每条路径对应的第二相对位姿值和每条路径对应的第一相对位姿值的差值作为每条路径的误差项。

具体地，可将当前路径对应的第二相对位姿值及当前路径对应的第一相对位姿值的差值作为当前路径的误差值。

例如，在没有误差项的情况下，当前路径的第一相对位姿值DQP和当前路径的第二相对位姿值DIP是相等的。换而言之，当前路径对应的第二相对位姿值及当前路径对应的第一相对位姿值的差值即为误差项J，并且该误差项J的计算过程如下：

以及，由于惯导精度受距离d影响很大，在二维码张贴间距d较小的时候，可假设惯导偏差为0，因此可以通过优化以下AQKP(x_aqk,y_aqk,θ_aqk)^T和BQKP(x_bqk,y_bqk,θ_bqk)^T这两个值，使得JY＝|x_j|+|y_j|+|θ_j|最小。

步骤S150，确定使所有路径的误差项的和最小的二维码纠偏量集合，以实现对二维码地图的优化。其中，二维码纠偏量集合包括起始二维码纠偏量的集合和终止二维码纠偏量的集合。

具体地，通过上述步骤可以获取误差值JYAB＝|x_jab|+|y_jab|+|θ_jab|，而优化目标就是所有路径的误差值的误差值集合∑JY最小，优化量就是所有二维码的纠偏量集合ΣQKP。也就是说，由于可通过调整纠偏量集合可获得不同的误差值集合，从而可通过调整纠偏量集合使得误差值集合最小，则优化完成。

应理解，确定使所有路径的误差项的和最小的二维码纠偏量集合，以实现对二维码地图的优化的具体方法可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，可将所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用图优化算法进行优化，以获得二维码纠偏量集合。

还应理解，图优化算法的具体算法可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，对起始二维码纠偏量和终止二维码纠偏量进行初始化操作，并将所有路径的误差项的和最小作为优化目标，以及分别约束起始二维码纠偏量的第一边界值和终止二维码纠偏量的第二边界值，以及利用图优化算法进行优化，以获得二维码纠偏量中间集合和每条路径的误差项的值；基于二维码纠偏量中间集合对起始二维码纠偏量的初始值和终止二维码纠偏量的初始值进行替换操作，并将所有路径的误差项的和最小作为优化目标，以及分别约束起始二维码纠偏量的第三边界值和终止二维码纠偏量的第四边界值，以及利用图优化算法进行优化，以获得二维码纠偏量集合。

因此，本申请实施例通过二次优化可平衡部署速度和优化精度，从而可使得现场的部署速度比较快，而且部署的结果也比较满意。并且，每优化一次可使得移动机器人跑的更加顺畅，有利于提高惯导的精准度。其中，惯导的误差是跟移动机器人跑的顺畅程度有关系，跑的越顺畅，则惯导误差就越小。

应理解，第一边界值的具体值、第二边界值的具体值、第三边界值的具体值和第四边界值的具体值均可根据实际需求来进行设置，并且所有边界值均可根据精度的要求和部署的时间进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，优化的实现方法可采用图优化算法库ceres实现，同时可约束每个输入的QKP的边界值从而，通过该算法库就可获取优化后的纠偏量的集合∑QKPY，同时可输出优化后每条路径的误差值J。以及，由于误差值J过大可能是张贴问题引起的，故判断当前路径的误差项的值是否处于预设范围内，若当前路径的误差项的值处于预设范围之外，则生成用于提醒用户检查当前路径的两个二维码的提醒信号，从而实现对误差值J过大的二维码进行检查。以及，在完成第一次优化后，可将优化结果放入定位参数，即可将上述步骤中的每个二维码纠偏量QKP(x_qk,y_qk,θ_qk)^T的初始值替换为优化结果∑QKPY，并按照第一次优化过程重新优化一次，可获取数据后计算误差值J，直到最后误差值则判断完成了该二维码地图的优化。

还应理解，预设范围的具体值可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，横纵坐标的预设范围均可为从-0.015到0.015，并且角度的预设范围可为从-2°到2°。

这里需要说明的是，虽然上面是以两次优化为例来进行描述的，但本领域的技术人员应当理解，其还可以更多次的优化过程来实现，本申请实施例并不局限于此。

此外，在现场的二维码发生磨损后，需要对磨损的二维码进行替换时，只需要采集该二维码相连轨迹的数据，按照步骤S110至步骤S150的步骤进行优化即可，以及可将优化后的结果替换到原优化集合中，从而可完成二维码替换后的快速优化工作。

具体地，在将二维码地图中待替换二维码(例如，该待替换二维码为发生磨损的需要替换的二维码)替换为目标二维码的情况下，确定目标二维码的相关路径。例如，在二维码地图包括外圈二维码和非外圈二维码，以及该目标二维码为非外圈二维码的情况下，则该目标二维码的相关路径是指与该目标二维码相邻的八个二维码的相关路径，类似该目标二维码处于田字；再例如，在目标二维码为外圈二维码，以及该目标二维码为处于顶点处的二维码的情况下，则该目标二维码的相关路径是指与该目标二维码相邻的三个二维码的相关路径。

以及，通过第一移动机器人遍历目标二维码的相关路径，以获取第一移动机器人途经目标二维码的相关路径中每条路径的起始点时的第三定位值和第一移动机器人途经目标二维码的相关路径中每条路径的终止点时的第四定位值；其中，第三定位值包括通过二维码定位方法确定的目标二维码起始定位值和通过惯导定位方法确定的目标惯导起始定位值，并且目标二维码起始定位值包括用于修正目标二维码起始定位值的待确定的目标起始二维码纠偏量，以及第四定位值包括通过二维码定位方法确定的目标二维码终止定位值和通过惯导定位方法确定的目标惯导终止定位值，以及目标二维码终止定位值包括用于修正目标二维码终止定位值的待确定的目标终止二维码纠偏量；

以及，利用每条路径的目标二维码起始定位值和每条路径的目标二维码终止定位值，计算目标二维码的相关路径中每条路径对应的第三相对位姿值；

以及，利用每条路径的目标惯导起始定位值和每条路径的目标惯导终止定位值，计算目标二维码的相关路径中每条路径对应的第四相对位姿值；

以及，将每条路径对应的第四相对位姿值和每条路径对应的第三相对位姿值的差值作为目标二维码的相关路径中每条路径的误差项；

以及，确定使目标二维码的相关路径中所有路径的误差项的和最小的目标二维码纠偏量集合，并将二维码纠偏量集合中与待替换二维码相关的数据替换为目标二维码纠偏量集合；其中，目标二维码纠偏量集合包括目标起始二维码纠偏量的集合和目标终止二维码纠偏量的集合。

此外，由于二维码地图上可运行多个移动机器人，故除了第一移动机器人之外，其还存在其他的多个机器人，以及还可将二维码相机和移动机器人之间的坐标变化值称之为外参，在上述二维码坐标值计算中，外参的准确性也起到关键的作用。但是，由于外参误差，机器人机械误差等存在，每个移动机器人对于二维码地图的优化结果都不一样，为了保证每个移动机器人在二维码地图上运行的多车一致性，故需要对剩余的移动机器人的二维码相机的外参进行优化，优化通过增加移动机器人在该地图的外参纠偏量WPK(x_wk,y_wk,θ_wk)^T实现。优化以后的外参值，将额外囊括该机器人相对与地图标定使用的机器人的机械误差。

具体地，通过第二移动机器人遍历二维码地图中的多条指定路径，以获取第二移动机器人途经多条指定路径中每条路径的起始点时的第五定位值和第一移动机器人途经多条指定路径中每条路径的终止点时的第六定位值；其中，第二移动机器人为除第一移动机器人之外的至少一个移动机器人中任意一个移动机器人，第五定位值包括通过二维码定位方法确定的第二二维码起始定位值和通过惯导定位方法确定的第二惯导起始定位值，并且第二二维码起始定位值包括起始二维码纠偏量的集合中确定的起始二维码纠偏量和用于修正第二移动机器人的二维码相机的待确定的外参纠偏量，以及第六定位值包括通过二维码定位方法确定的第二二维码终止定位值和通过惯导定位方法确定的第二惯导终止定位值，以及第二二维码终止定位值包括终止二维码纠偏量的集合中确定的终止二维码纠偏量和待确定的外参纠偏量；

以及，利用多条指定路径中每条路径的第二二维码起始定位值和多条指定路径中每条路径的第二二维码终止定位值，计算多条指定路径中每条路径对应的第五相对位姿值；利用多条指定路径中每条路径的第二惯导起始定位值和多条指定路径中每条路径的第二惯导终止定位值，计算多条指定路径中每条路径对应的第六相对位姿值；将每条路径对应的第六相对位姿值和每条路径对应的第五相对位姿值的差值作为多条指定路径中每条路径的误差项；确定使多条指定路径中每条路径的误差项的和最小的外参纠偏量集合。

应理解，确定使多条指定路径中每条路径的误差项的和最小的外参纠偏量集合的具体方法可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，将多条指定路径中所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用图优化算法进行优化，以获得外参纠偏量集合。

还应理解，图优化算法的具体算法可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

为了便于理解多车一致性标定的过程，下面通过具体地实施例来进行描述。

具体地，同样以第二移动机器人由二维码A移动到二维码B为例来进行描述，在加入外参纠偏量WPK(x_wk,y_wk,θ_wk)^T后，二维码相机在移动机器人上的外参从WP(x_w,y_w,θ_w)^T变成了以及，可基于NWP算出第二移动机器人在二维码地图上的第二二维码起始定位值RAP(x_ra,y_ra,θ_ra)^T。

其中，该第二二维码起始定位值RAP的计算公式如下：

同时，本申请实施例也可获得通过惯导算法获得第二惯导起始定位值IAP(x_ia,y_ia,θ_ia)^T。

同样的方法，当第二移动机器人由二维码A点移动到二维码B点后，本申请实施例还可以获得第二移动机器人在二维码地图上的第二二维码终止定位值RBP(x_rb,y_rb,θ_rb)^T，以及本申请实施例还可以获得此时的第二惯导终止定位值IBP(x_ib,y_ib,θ_ib)^T。

接下来的误差值J的计算与图1所示的误差值J计算是一致的，最终可以获取误差值JYAB＝|x_jab|+|y_jab|+|θ_jab|。为了使标定结果更加准确，将需要标定的移动机器人(即第二移动机器人)放到一张通过图1所示的过程后完成优化以后的二维码地图上，控制第二移动机器人进行任意移动(此时并不要求跑遍所有路径)，采集50条以上的移动路径以后，获取所有路径加入外参纠偏量WPK(x_wk,y_wk,θ_wk)^T后的误差值集合∑JY，此时的优化量就是外参纠偏量WPK(x_wk,y_wk,θ_wk)^T。

以及，优化的方法同样可以采用图优化算法库ceres实现，同时约束外参纠偏量的边界值从而，通过算法库计算就可以获取优化后的外参纠偏量WPK(x_wk,y_wk,θ_wk)^T，同时输出优化以后每条路径的误差值J。

因此，为了降低二维码张贴的部署难度，以及提高二维码定位稳定性，本申请实施例提供了一种二维码地图的优化方法，在二维码地图中每个二维码的定义原始坐标值的基础上，增加二维码纠偏量，即纠偏后的坐标值为原始坐标值和二维码纠偏量的和值，从而通过优化每个二维码的二维码纠偏量，对人工张贴二维码的误差进行补偿。

以及，由于存在外参误差和机器人机械误差等，每个移动机器人对于二维码地图的优化结果都不一样，为了保证每个移动机器人在二维码地图上运行的多车一致性，其需要对除第一移动机器人之外的其他移动机器人的二维码相机的外参进行优化，即可通过增加其他移动机器人在该二维码地图的外参纠偏量来实现，并且纠偏后的外参将额外囊括该移动机器人相对与地图标定使用的第一移动机器人的机械误差。

应理解，上述二维码地图的优化方法仅是示例性的，本领域技术人员根据上述的方法可以进行各种变形，该变形之后的方案也属于本申请的保护范围。

请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的一种移动机器人的定位方法的示意图。如图2所示的定位方法包括：

步骤S210，在通过目标移动机器人的二维码相机扫描当前二维码的情况下，获取当前二维码对应的原始坐标值、当前二维码对应的二维码纠偏量和当前二维码对应的目标外参；其中，当前二维码对应的二维码纠偏量是通过如图1所示的二维码地图的优化方法确定的；

步骤S220，计算当前二维码对应的原始坐标值和当前二维码对应的二维码纠偏量的和值，并将和值作为纠偏后的坐标值；

步骤S230，利用纠偏后的坐标值和当前二维码对应的目标外参，计算目标移动机器人在二维码地图上的坐标值。

在一个可能的实施例中，在目标移动机器人为第一移动机器人的情况下，目标外参为第一移动机器人的原始外参。

也就是说，在目标移动机器人为第一移动机器人的情况下，可认为第一移动机器人的外参是标准的。

在一个可能的实施例中，在目标移动机器人为第二移动机器人的情况下，目标外参为第二移动机器人的原始外参和第二移动机器人的外参纠偏量的和值。

也就是说，在目标移动机器人为第二移动机器人的情况下，可认为第二移动机器人的外参相比于第一移动机器人的外参是存在误差的，故其可通过外参纠偏量来进行纠偏。

应理解，上述移动机器人的定位方法仅是示例性的，本领域技术人员根据上述的方法可以进行各种变形，该变形之后的方案也属于本申请的保护范围。

本申请提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行实施例所述的方法。

本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行方法实施例所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (10)

1.一种二维码地图的优化方法，其特征在于，包括：

通过第一移动机器人遍历所述二维码地图中的所有路径，以获取所述第一移动机器人途经所述所有路径中每条路径的起始点时的第一定位值和所述第一移动机器人途经所述每条路径的终止点时的第二定位值；其中，所述第一定位值包括通过二维码定位方法确定的第一二维码起始定位值和通过惯导定位方法确定的第一惯导起始定位值，并且所述第一二维码起始定位值包括用于修正所述第一二维码起始定位值的待确定的起始二维码纠偏量，以及所述第二定位值包括通过所述二维码定位方法确定的第一二维码终止定位值和通过所述惯导定位方法确定的第一惯导终止定位值，以及所述第一二维码终止定位值包括用于修正所述第一二维码终止定位值的待确定的终止二维码纠偏量；

利用所述每条路径的第一二维码起始定位值和所述每条路径的第一二维码终止定位值，计算所述每条路径对应的第一相对位姿值；

利用所述每条路径的第一惯导起始定位值和所述每条路径的第一惯导终止定位值，计算所述每条路径对应的第二相对位姿值；

将所述每条路径对应的第二相对位姿值和所述每条路径对应的第一相对位姿值的差值作为所述每条路径的误差项；

确定使所述所有路径的误差项的和最小的二维码纠偏量集合，以实现对所述二维码地图的优化；其中，所述二维码纠偏量集合包括所述起始二维码纠偏量的集合和所述终止二维码纠偏量的集合。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述确定使所述所有路径的误差项的和最小的二维码纠偏量集合，包括：

将所述所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用所述图优化算法进行优化，以获得所述二维码纠偏量集合。

3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述将所述所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用图优化算法进行优化，以获得所述二维码纠偏量集合，包括：

对所述起始二维码纠偏量和所述终止二维码纠偏量进行初始化操作，并将所述所有路径的误差项的和最小作为优化目标，以及分别约束所述起始二维码纠偏量的第一边界值和所述终止二维码纠偏量的第二边界值，以及利用所述图优化算法进行优化，以获得所述二维码纠偏量中间集合和所述每条路径的误差项的值；

基于所述二维码纠偏量中间集合对所述起始二维码纠偏量的初始值和所述终止二维码纠偏量的初始值进行替换操作，并将所述所有路径的误差项的和最小作为优化目标，以及分别约束所述起始二维码纠偏量的第三边界值和所述终止二维码纠偏量的第四边界值，以及利用所述图优化算法进行优化，以获得所述二维码纠偏量集合。

4.根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于，所述每条路径均是为所述二维码地图中两个相邻二维码的相连路径；在所述基于所述二维码纠偏量中间集合对所述起始二维码纠偏量的初始值和所述终止二维码纠偏量的初始值进行替换操作之前，所述优化方法还包括：

判断当前路径的误差项的值是否处于预设范围内；

若所述当前路径的误差项的值处于所述预设范围之外，则生成用于提醒用户检查所述当前路径的两个二维码的提醒信号。

5.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述优化方法还包括：

在将所述二维码地图中待替换二维码替换为目标二维码的情况下，确定所述目标二维码的相关路径；

通过所述第一移动机器人遍历所述目标二维码的相关路径，以获取所述第一移动机器人途经所述目标二维码的相关路径中每条路径的起始点时的第三定位值和所述第一移动机器人途经所述目标二维码的相关路径中每条路径的终止点时的第四定位值；其中，所述第三定位值包括通过所述二维码定位方法确定的目标二维码起始定位值和通过所述惯导定位方法确定的目标惯导起始定位值，并且所述目标二维码起始定位值包括用于修正所述目标二维码起始定位值的待确定的目标起始二维码纠偏量，以及所述第四定位值包括通过所述二维码定位方法确定的目标二维码终止定位值和通过所述惯导定位方法确定的目标惯导终止定位值，以及所述目标二维码终止定位值包括用于修正所述目标二维码终止定位值的待确定的目标终止二维码纠偏量；

利用所述每条路径的目标二维码起始定位值和所述每条路径的目标二维码终止定位值，计算所述目标二维码的相关路径中每条路径对应的第三相对位姿值；

利用所述每条路径的目标惯导起始定位值和所述每条路径的目标惯导终止定位值，计算所述目标二维码的相关路径中每条路径对应的第四相对位姿值；

将所述每条路径对应的第四相对位姿值和所述每条路径对应的第三相对位姿值的差值作为所述目标二维码的相关路径中每条路径的误差项；

确定使所述目标二维码的相关路径中所有路径的误差项的和最小的目标二维码纠偏量集合，并将所述二维码纠偏量集合中与待替换二维码相关的数据替换为所述目标二维码纠偏量集合；其中，所述目标二维码纠偏量集合包括所述目标起始二维码纠偏量的集合和所述目标终止二维码纠偏量的集合。

6.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述优化方法还包括：

通过第二移动机器人遍历所述二维码地图中的多条指定路径，以获取所述第二移动机器人途经所述多条指定路径中每条路径的起始点时的第五定位值和所述第一移动机器人途经所述多条指定路径中每条路径的终止点时的第六定位值；其中，所述第二移动机器人为除所述第一移动机器人之外的至少一个移动机器人中任意一个移动机器人，所述第五定位值包括通过所述二维码定位方法确定的第二二维码起始定位值和通过所述惯导定位方法确定的第二惯导起始定位值，并且所述第二二维码起始定位值包括所述起始二维码纠偏量的集合中确定的起始二维码纠偏量和用于修正所述第二移动机器人的二维码相机的待确定的外参纠偏量，以及所述第六定位值包括通过所述二维码定位方法确定的第二二维码终止定位值和通过所述惯导定位方法确定的第二惯导终止定位值，以及所述第二二维码终止定位值包括所述终止二维码纠偏量的集合中确定的终止二维码纠偏量和所述待确定的外参纠偏量；

利用所述多条指定路径中每条路径的第二二维码起始定位值和所述多条指定路径中每条路径的第二二维码终止定位值，计算所述多条指定路径中每条路径对应的第五相对位姿值；

利用所述多条指定路径中每条路径的第二惯导起始定位值和所述多条指定路径中每条路径的第二惯导终止定位值，计算所述多条指定路径中每条路径对应的第六相对位姿值；

将所述每条路径对应的第六相对位姿值和所述每条路径对应的第五相对位姿值的差值作为所述多条指定路径中每条路径的误差项；

确定使所述多条指定路径中每条路径的误差项的和最小的外参纠偏量集合。

7.根据权利要求6所述的优化方法，其特征在于，所述确定使所述多条指定路径中每条路径的误差项的和最小的外参纠偏量集合，包括：

将所述多条指定路径中所有路径的误差项的和最小作为优化目标，并利用所述图优化算法进行优化，以获得所述外参纠偏量集合。

8.一种移动机器人的定位方法，其特征在于，包括：

在通过目标移动机器人的二维码相机扫描当前二维码的情况下，获取所述当前二维码对应的原始坐标值、所述当前二维码对应的二维码纠偏量和所述当前二维码对应的目标外参；其中，所述当前二维码对应的二维码纠偏量是通过如权利要求1至7任一所述的二维码地图的优化方法确定的；

计算所述当前二维码对应的原始坐标值和所述当前二维码对应的二维码纠偏量的和值，并将和值作为纠偏后的坐标值；

利用所述纠偏后的坐标值和所述当前二维码对应的目标外参，计算所述目标移动机器人在所述二维码地图上的坐标值。

9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，在所述目标移动机器人为第一移动机器人的情况下，所述目标外参为所述第一移动机器人的原始外参。

10.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，在所述目标移动机器人为所述第二移动机器人的情况下，所述目标外参为所述第二移动机器人的原始外参和所述第二移动机器人的外参纠偏量的和值。

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