[发明专利]多移动机器人系统协作实验平台及其视觉分割和定位方法

说明书

技术领域

本发明属于多移动机器人系统领域，涉及到多移动机器人系统协作实验平台的构建，尤其涉及到实验平台中基于视觉的环境分割和机器人定位方法的实现。

背景技术

近年来，随着机器人应用领域的不断拓展，机器人所面对的环境越来越复杂，任务种类越来越多样化，任务复杂程度也越来越高，单机器人对此已经不堪重负，而多机器人系统的内在并行性、功能叠加性，使得其具有更高的任务执行能力和执行效率，系统的鲁棒性也更好。因此，多机器人系统目前已经成为机器人领域的研究热点和趋势。多机器人系统研究所涉及的关键技术包括：编队控制、目标探索、目标围捕、任务分配和路径规划等，为了提高所研究关键技术在实际应用中的效率和可靠性，降低运行成本，往往需要事先对相关技术进行理论验证，而目前更多的是通过仿真来实现，但仿真环境过于理想化，与实际相差较多，因此发明一种多机器人系统协作实验平台有助于推动多机器人系统协作技术的发展和应用。

专利号为“ZL201220043533.4”的专利文献公开了“一种全景摄像头的移动机器人传感器实验平台”技术。该实验平台主要是针对单移动机器人的传感器测试，且采用车载视觉，而非本申请发明中的全局视觉，机器人所获得的视觉信息也只能是局部环境信息。该平台并不能满足多移动机器人的系统协作实验。

专利号为“ZL201220084942.9”的专利文献公开了“基于ZigBee无线控制移动机器人平台”技术。该平台虽然适用于环境探测、群体监控、群体机器人实验，但移动机器人运动控制的实现，主要是通过手动遥控来实现，而这不能满足多移动机器人系统协作中的自主性要求，因此该装置也不能作为多机器人系统协作的实验平台。

专利号为“ZL00816243.3”公布了一种自主多平台机器人系统。该系统至少需要一个采用车载视觉的导航机器人，该机器人负责自身及其它功能机器人的定位、计划和控制，由此可以看出，整个机器人系统完全依赖于该导航机器人。一方面，当导航机器人出现故障时，整个机器人系统会陷入瘫痪；另一方面，各功能机器人由于受导航机器人的控制，则他们也无法真正意义上实现自身的自主性，因此，这种平台同样不适合多机器人系统的协作实验。

专利号为“ZL201010572035.4”公布了一种自主移动机器人平台。内容涉及到了机器人身上携带环境感知系统、驱动系统、平台控制系统等，但该平台对象仍然是单机器人，若要基于其进行多机器人系统协作的实验平台搭建，还需要解决多机器人之间的信息共享、机器人之间的各自定位等。

专利号为“200720011967.5”公布了一种色标标示足球机器人。为了区别对抗组机器人，该专利设计了一种含色标分隔凸线的方形色标板，这比较适合于区别不同组的机器人，但是无法基于视觉实现机器人的精确定位。

综上所述，相比起单移动机器人而言，多移动机器人的任务执行能力更强、任务执行效率更高，而这又取决于多机器人系统的协作技术。为了提高多机器人协作技术的实际应用效率和应用效果，降低系统运行成本，事先开展相关协作技术的实验验证是必不可少的，这就需要一种适合多移动机器人系统协作的实验平台。从已有的专利来看，目前现有机器人平台主要以单移动机器人为主，若依靠多个该类机器人组成多机器人系统协作实验平台，还需要解决多机器人之间的通信、环境地图的构建、机器人的定位等相关技术，因此现有移动机器人的实验平台都不能满足多移动机器人的系统协作实验。

发明内容

本发明的目的在于为解决多移动机器人系统协作的实验需要而构建一种集控式平台，进而提供实验平台中基于视觉的环境分割和机器人定位方法。

本发明的多移动机器人系统协作实验平台，由全局视觉监测系统和多个机构相同的移动机器人组成；其中全局视觉监测系统由门形支撑、CCD摄像机、图像采集卡和监控主机组成；CCD摄像机安装于门形支撑上并与移动机器人对应设置，CCD摄像机通过视频线与安装在监控主机PCI插槽内的图像采集卡相连。

所述全局视觉监测系统的门形支撑包括底座、竖直下支撑管、两通紧固件、竖直上支撑管、L型连接件、横支撑管和摄像机支架；底座由底板通过螺钉与T型支撑管相连构成，竖直下支撑管的一端插在T型支撑管里；两通紧固件由上螺帽、两端中空螺纹管和下螺帽组成，竖直上支撑管的一端依次通过上螺帽、两端中空螺纹管和下螺帽插在竖直下支撑管的另一端里面；横支撑管通过L型连接件与竖直上支撑管固定；摄像机支架设置于横支撑管上。