RU2307730C1 - Способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении - Google Patents
Способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307730C1 RU2307730C1 RU2006124179/28A RU2006124179A RU2307730C1 RU 2307730 C1 RU2307730 C1 RU 2307730C1 RU 2006124179/28 A RU2006124179/28 A RU 2006124179/28A RU 2006124179 A RU2006124179 A RU 2006124179A RU 2307730 C1 RU2307730 C1 RU 2307730C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mobile robot
- horizontal surface
- car
- images
- image
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к робототехнике и предназначено для определения плоских декартовых координат и углового положения тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении. Способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота на горизонтальной поверхности с заданной плоской системой координат при помощи видеокамеры, при котором на тележке мобильного робота на одинаковой высоте неподвижно установлены два различных источника излучения, на горизонтальной поверхности задана система реперных точек, видеокамера установлена неподвижно относительно горизонтальной поверхности, для каждой реперной точки на матрице изображения определено усредненное точечное изображение источника излучения, по изображениям текущих положений источников излучения вначале определяют ближайшие к ним изображения реперных точек, не лежащие на одной прямой, по которым затем производят интерполирование положений источников излучения в плоской системе координат, а также определяют угловое положение тележки мобильного робота. Изобретение обеспечивает автоматизированное уточненное определение плоских декартовых координат и углового положения тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении. 3 ил.
Description
Изобретение относится к робототехнике и предназначено для определения плоских декартовых координат и углового положения тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении.
Известна система [1], включающая сеть статических многоцелевых датчиков, используемых, в том числе для идентификации местоположения мобильных роботов. Используемая при этом радиосвязь позволяет найти координаты мобильного робота очень приближенно.
Наиболее близким по совокупности признаков является мобильный робот [2], тележка которого, предназначенная для перемещения по горизонтальной поверхности с заданной плоской системой координат, оснащена устройством определения местоположения, соединенным с управляющей частью и содержащим обзорную видеокамеру для создания обзорного изображения потолка помещения и распознавания базового знака на потолке.
Данная система распознавания хорошо работает в тех помещениях, где потолок расположен на небольшой высоте и совершенно не применима в средах, где потолок отсутствует либо на него нельзя наносить технологические изображения.
Задачей изобретения является автоматизированное уточненное определение плоских декартовых координат и углового положения тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении.
Поставленная задача достигается тем, что предложен способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота на горизонтальной поверхности с заданной плоской системой координат при помощи видеокамеры, у которого согласно изобретению на тележке мобильного робота на одинаковой высоте неподвижно установлены два различных источника излучения, на горизонтальной поверхности задана система реперных точек, видеокамера установлена неподвижно относительно горизонтальной поверхности, для каждой реперной точки на матрице изображения определено усредненное точечное изображение источника излучения, по изображениям текущих положений источников излучения вначале определяют ближайшие к ним изображения реперных точек, не лежащие на одной прямой, по которым затем производят интерполирование положений источников излучения в плоской системе координат, а также определяют угловое положение тележки мобильного робота.
На фиг.1 схематически дан общий вид помещения с заданной плоской системой координат Oxy и системой реперных точек . Источники излучения 1 и 2 установлены на тележке мобильного робота 3, на которой на высоте Н на расстоянии ρ друг от друга. Видеокамера 4 неподвижно установлена в заданной точке помещения. Схематически показана матрица изображения 5, получаемого с видеокамеры 4. На матрице изображения 5 показано изображение источника 1 при его позиционировании в реперной точке
На фиг.2 показан треугольник, образуемый точками-изображениями ближайшими к изображению а также локальная система координат (u, ν) и значения параметров (u1, ν1), соответствующие изображению
На фиг.3 дан вид сверху тележки робота.
При перемещении тележки мобильного робота 3 по горизонтальной плоскости требуется определить координаты (x, y), а также угол поворота тележки γ при ее перемещении в пределах заданного помещения по получаемым изображениям источников излучения 1 и 2.
Пространственное распознавание местоположения источников излучения 1 и 2 осложняется тем, что перспективное изображение, получаемое реальной камерой, существенно искажается ее оптической системой, а также за счет погрешностей юстирования, установки и т.д. Неподвижно установленная видеокамера задает некоторое фиксированное отображение множества точек с пространственными декартовыми координатами (х, y, Н) на пиксели матрицы изображения, у которых усредненные координаты изображения обозначим через
Рассмотрим решение для плоской поверхности, позволяющее значительно повысить точность распознавания положения тележки робота за счет использования сети реперных точек
На первом этапе производится перемещение МР таким образом, чтобы плоские координаты одного из источников (1 или 2) совпадали с реперными точкам и после распознавания положения данного источника излучения на прямоугольной матрице определяются образы пространственных точек (хi, yi, Н). Обозначим их через Массивы координат реперных точек и отображений через на матрицу изображений сохраняются в памяти компьютера.
Полученные результаты тарирования видеоизображений источника, получаемых с помощью постоянно установленной камеры, используются для уточненного распознавания положений робота следующим образом. Допустим, усредненное положение текущего изображения датчика (1 или 2) на матрице имеет некоторые координаты Необходимо определить по данным параметрам изображения и тарировочной информации плоские декартовы координаты соответствующего датчика робота.
Если найденные координаты изображения совпали с отображением какой-либо реперной точки, то для плоских декартовых координат искомой точки принимаем: .
Если же найденные координаты изображения существенно отличаются от имеющихся изображений реперных точек, то для определения искомых координат применяем интерполирование по полученным ранее массивам Для этого вначале по заданным параметрам изображения датчика излучения определяем три ближайших к ним изображения реперных точек из массива не лежащие на одной прямой.
Примем линейное интерполирование локальных координат (u, ν), связанных с реперными точками Связь параметров текущего изображения датчика излучения с параметрами ближайших изображений будет следующей:
Необходимо определить координаты (um, νm) полученного изображения датчика по заданным параметрам датчика излучения . По правилу Крамера решение представим в виде
Искомые декартовые координаты (хm, уm) на плоской поверхности, соответствующие текущему изображению (um, νm) получаем при данном способе интерполирования, подставляя найденные значения параметров um и νm в выражение для
По формулам (3) необходимо рассчитать декартовы координаты (хm1, ym1), (хm2, ym2) обоих источников. Для определения угла поворота тележки γ относительно оси х (фиг.3) используем величины тригонометрических функций γ:
где ρ′ - расстояние между расчетными положениями (хm1, ym1), (хm2, ym2) источников 1 и 2, которое в основном из-за погрешностей измерений будет несколько отличаться от точного значения ρ′.
Предложенный способ определения ориентации тележки мобильного робота позволяет получить хорошую точность за счет выбора системы реперных точек на плоскости. Распознавание изображений источников излучения, формирование необходимых массивов тарировочной информации в памяти компьютера и последующее вычисление плоских координат тележки легко программируется на ЭВМ.
Для получения визульной информации о положении робота могут быть использованы обычные камеры видеонаблюдения.
Пример.
На тележке мобильного робота источники излучения 1 и 2 установлены на одинаковой высоте на расстоянии 0,5 м друг от друга. В помещении неподвижно установлена видеокамера из четырехканального комплекта RC500A. Для приема визуальной информации использован ТВ - тюнер PCI FlyTV Prime. При проведении эксперимента использованы 256-цветные черно-белые изображения. Для массива координат реперных точек получены их усредненные изображения
Для источника 1 получено изображение с усредненными координатами для источника 2 - изображение с усредненными координатами .
Необходимо определить декартовы координаты (хm1, ym1), (хm2, ym2) источников излучения 1 и 2, а также угол γ, образуемый осью тележки с декартовой осью х.
Решение. Для расчетов по формулам (2) находим значения определителей:
Значения параметров для усредненных изображений источников излучения 1 и 2:
Декартовы координаты (хm, ym) источников излучения, соответствующие параметрам (um, νm), получаем при данном способе интерполирования, подставляя найденные значения в выражение для
Определим расчетную величину ρ′:
Угол, образуемый осью тележки с декартовой осью х:
Опытные испытания показывают, что ошибки при определении местоположения робота не превышают 10-15 см, угловые ошибки - до 5-10°. Таким образом предлагаемый способ обеспечивает довольно высокую точность при автоматизированном определении плоских декартовых координат и углового положения тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении.
Claims (1)
- Способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота на горизонтальной поверхности с заданной плоской системой координат при помощи видеокамеры, отличающийся тем, что на тележке мобильного робота на одинаковой высоте неподвижно установлены два различных источника излучения, на горизонтальной поверхности задана система реперных точек, видеокамера установлена неподвижно относительно горизонтальной поверхности, для каждой реперной точки на матрице изображения определено усредненное точечное изображение источника излучения, по изображениям текущих положений источников излучения вначале определяют ближайшие к ним изображения реперных точек, не лежащие на одной прямой, по которым затем производят интерполирование положений источников излучения в плоской системе координат, а также определяют угловое положение тележки мобильного робота.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124179/28A RU2307730C1 (ru) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124179/28A RU2307730C1 (ru) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2307730C1 true RU2307730C1 (ru) | 2007-10-10 |
Family
ID=38952834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124179/28A RU2307730C1 (ru) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Способ визуального контроля ориентации тележки мобильного робота при его перемещении по горизонтальной поверхности в заданном помещении |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307730C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2594545C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для управления исполнительным органом станка, имеющим не менее трех степеней свободы |
RU2763451C1 (ru) * | 2019-01-04 | 2021-12-29 | Фж Дайнемикс Текнолоджи Ко., Лтд | Система автоматического вождения для переработки зерна, способ автоматического вождения и способ автоматической идентификации |
-
2006
- 2006-07-06 RU RU2006124179/28A patent/RU2307730C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2594545C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для управления исполнительным органом станка, имеющим не менее трех степеней свободы |
RU2763451C1 (ru) * | 2019-01-04 | 2021-12-29 | Фж Дайнемикс Текнолоджи Ко., Лтд | Система автоматического вождения для переработки зерна, способ автоматического вождения и способ автоматической идентификации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109552665B (zh) | 用于使用悬索平台测量和检查结构的方法 | |
CN106651990B (zh) | 一种室内地图构建方法及基于室内地图的室内定位方法 | |
US11361469B2 (en) | Method and system for calibrating multiple cameras | |
JP6211157B1 (ja) | キャリブレーション装置およびキャリブレーション方法 | |
US20150116691A1 (en) | Indoor surveying apparatus and method | |
JP3906194B2 (ja) | キャリブレーション方法、キャリブレーション支援装置、キャリブレーション装置およびカメラシステムの製造方法 | |
JP2019526101A (ja) | シーンにおけるカメラの姿勢を特定するシステム及び方法 | |
WO2012043045A1 (ja) | 画像処理装置及びそれを用いた撮像装置 | |
CN111735439B (zh) | 地图构建方法、装置和计算机可读存储介质 | |
KR102016636B1 (ko) | 카메라와 레이더의 캘리브레이션 장치 및 방법 | |
CN109764858B (zh) | 一种基于单目相机的摄影测量方法及系统 | |
CN110009682B (zh) | 一种基于单目视觉的目标识别定位方法 | |
CN107449459A (zh) | 自动调试系统和方法 | |
CN105716582A (zh) | 摄像机视场角的测量方法、装置以及摄像机视场角测量仪 | |
US20130113897A1 (en) | Process and arrangement for determining the position of a measuring point in geometrical space | |
JP2009042162A (ja) | キャリブレーション装置及びその方法 | |
CN105894511B (zh) | 标定靶设置方法、装置及停车辅助系统 | |
CN109632085A (zh) | 一种基于单目视觉的低频振动校准方法 | |
KR102255017B1 (ko) | 시간 코딩된 패턴 타겟을 사용하여 적어도 하나의 센서 카메라를 포함하는 이미지 캡처 센서를 캘리브레이션하는 방법 | |
US20170026636A1 (en) | Method for the positionally accurate projection of a mark onto an object, and projection apparatus | |
Xu et al. | An omnidirectional 3D sensor with line laser scanning | |
WO2022257794A1 (zh) | 可见光图像和红外图像的处理方法及装置 | |
CN106370160A (zh) | 一种机器人室内定位系统和方法 | |
CN106352871A (zh) | 一种基于天花板人工信标的视觉室内定位系统和方法 | |
CN109188449B (zh) | 充电口位置的定位方法及系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120707 |