[发明专利]可重构微型移动机器人集群定位跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机器人技术领域的系统，具体是一种可重构微型移动机器人集群定位跟踪系统。

背景技术

随着MEMS以及机器人技术的不断发展，人们想到了将两种技术结合，从而产生了微机器人。在实际日常生产中，微机器人工厂也已经投入到了使用当中，在精密加工以及电子加工行业中起到了无法替代的作用。为了让微型移动机器人适应更复杂环境的协调作业要求，提出了可重构移动微机器人这一技术。为了能让可重构微型移动机器人技术能够更好地开展，人们需要搭建一个定位系统，能让微机器人在实际生产作业中的协调工作，并且通过定位系统从中提取出微机器人的相关位置信息。可重构微型移动机器人集群定位跟踪系统正是为了解决这个问题而提出。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：200410059618.1，该技术提供了一种基于扫描移动机器人上的条形码从而对机器人的进行定位的系统。但该定位系统需要在机器人身上以及实验平台上粘贴条码标签。由于条码标签本身条码比较密集，粘贴与微机器人身上难以识别，因此不适合在微型机器人定位系统中应用。

又经检索发现，中国专利申请号为：200710168718.1，该技术提供了一种由设置平台、设置于设置平台上的传感器子系统、数据处理子系统与电压转换模块构成的机器人自主定位系统，但该系统只适用于在煤矿、隧道等地下环境工作的机器人。由于微型移动机器人体积微小要求机械结构尽可能的简洁，因此不适合搭载传感器子系统，因此该系统也不适合可重构微型移动机器人。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种可重构微型移动机器人集群定位跟踪系统。本发明通过图像处理方法对机器人标记进行识别，利用速度预估方法，实现微型移动机器人集群的高精度定位与跟踪。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：图像采集处理模块、标记识别模块、运动跟踪定位模块和外部监控模块，其中：图像采集处理模块分别与标记识别模块和运动跟踪定位模块相连传输黑白二值化图像信息，标记识别模块与运动跟踪定位模块相连传输机器人标号信息和机器人初始扫描区域信息，运动跟踪定位模块与外部监控模块相连传输机器人的速度信息和位置位姿信息，标记识别模块与外部监控模块相连传输机器人的标号信息。

所述的图像采集处理模块，包括：摄像头、图像采集卡、图像滤波子模块、灰度阈值自适应选择子模块和图像二值化子模块，其中：摄像头与图像采集卡相连传输采集的图像信息，图像采集卡与图像滤波子模块相连传输机器人全局场景像信息，图像滤波子模块与灰度阈值自适应选择子模块相连传输滤波后的图像信息，灰度阈值自适应选择子模块与图像二值化子模块相连传输最佳灰度阈值信息，图像二值化子模块分别与标记识别模块和运动跟踪定位模块相连传输黑白二值化图像信息。

所述的标记识别模块，包括：标记矩阵比较子模块、标记周长比较子模块、标记黑白比值比较子模块、加权求和子模块和标号子模块，其中：标记矩阵比较子模块的输入端与图像采集处理模块相连传输黑白二值化图像信息，标记矩阵比较子模块的输出端与加权求和子模块相连传输黑白二值化图像和模板标记的矩值比较信息，标记周长比较子模块的输入端与图像采集处理模块相连传输黑白二值化图像信息，标记周长比较子模块的输出端与加权求和子模块相连传输黑白二值化图像和模板的周长差值信息，标记黑白比值比较子模块的输入端与图像采集处理模块相连传输黑白二值化图像信息，标记黑白比值比较子模块的输出端与加权求和子模块相连传输黑白二值化图像和模板的黑白像素点比值的差值信息，加权求和子模块与运动跟踪定位模块相连传输机器人初始扫描区域信息，加权求和子模块与标号子模块相连传输机器人扫描区域信息，标号子模块与运动跟踪定位模块相连传输机器人标号信息，，标号子模块与外部监控模块相连传输机器人标号信息。

所述的运动跟踪定位模块包括：位置预估子模块、全局场景开窗扫描子模块和位姿判断子模块，其中：位置预估子模块与图像采集处理模块相连传黑白二值化图像信息，位置预估子模块与标记识别模块相连传输机器人标号信息和机器人初始扫描区域信息，位置预估子模块与外部监控模块相连传输机器人的速度信息，位置预估子模块与全局场景开窗扫描子模块相连传输预估的机器人位置信息，全局场景开窗扫描子模块与位姿判断子模块相连传输机器人预估位置所在区域的像素信息，全局场景开窗扫描模块与外部监控模块相连传输机器人预估位置所在区域的机器人中心位置信息，位姿判断子模块与外部监控模块相连传输机器人当前的夹角信息。