[发明专利]一种用于全向移动机器人的双视觉循迹装置和方法

权利要求书

1.一种用于全向移动机器人的双视觉循迹装置，其特征在于，该装置包括安装在全向移动机器人前端的前端视觉循迹系统、安装在全向移动机器人后端的后端视觉循迹系统、与所述前端视觉循迹系统、后端视觉循迹系统连接通讯的运动控制器，所述前端视觉循迹系统和后端视觉循迹系统均包括循迹相机、位于所述循迹相机上方的光源模块、与所述循迹相机和光源模块信号连接的图像处理器，所述前端视觉循迹系统用以获取机器人正前方的路径信息并发送给运动控制器，后端视觉循迹系统用以获取机器人正后方的路径信息并发送给运动控制器，所述运动控制器用以根据前后路径信息计算出机器人需要改变角度和位置，并调整机器人运动，使机器人前后端都在路径上。

2.根据权利要求1所述的用于全向移动机器人的双视觉循迹装置，其特征在于，所述循迹相机用以获取路径图像，所述光源模块用以调整路径的光照明暗，所述图像处理器用以处理循迹相机的图像并提取出路径信息，控制光源模块。

3.根据权利要求1所述的用于全向移动机器人的双视觉循迹装置，其特征在于，所述前端视觉循迹系统和后端视觉循迹系统的图像处理器分别根据循迹相机获取路径图像的清晰度和亮度控制光源模块改变光照亮度，使获取图像中的路径清晰完整。

4.根据权利要求1所述的用于全向移动机器人的双视觉循迹装置，其特征在于，所述运动控制器根据获取的前端路径和后端路径的偏角和偏距信息，以及机器人前后端和路径的角度和位置关系，计算出机器人需要改变角度和位置，计算并调整机器人各轮子的速度值，使机器人前后端后都保持在路径上。

5.一种用于全向移动机器人的双视觉循迹装置的循迹方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤10)前端视觉循迹系统和后端视觉循迹系统的循迹相机分别进行图像采集：获取机器人车体前端和后端路径图像并发送给各自的图像处理器；

步骤20)前端视觉循迹系统和后端视觉循迹系统中的图像处理器分别对获取的图像进行预处理，并根据图像中路径清晰度和明亮程度调节光源模块，增强或减弱光照强度，所述预处理包括中值滤波、阀值分割和去除噪点；

步骤30)前端视觉循迹系统和后端视觉循迹系统的图像处理器对所采集图像中的路径处理和识别，获取前端路径和后端路径的偏角和偏距信息并发送给运动控制器，所述偏角通过计算图像中路径与中心线的角度得到，所述偏距信息通过计算图像中路径中心点和中心线中点距离得到；

步骤40)运动控制器接收机器人前后路径的偏角和偏距信息，根据机器人和路径的相对位置计算车体需要改变角度和位置；

步骤50)运动控制器根据车体需要改变角度和位置，采用逆运动学方程和PID算法计算并调整机器人各轮子的速度。

6.根据权利要求5所述的用于全向移动机器人的双视觉循迹装置的循迹方法，其特征在于，所述步骤40)中，根据机器人和路径的相对位置计算机器人应改变的角度和位置分为以下四种情况：(1)前、后相机都在引导线上，机器人为理想位姿无需再进行调整只要按预定速度运动；(2)后相机位于引导线上、前相机偏离，根据前后几何关系和前端路径偏角和偏距计算出此时车体需要调整的角度和位置，使机器人前端向引导线靠拢的同时保持后相机中心与引导线的相对位置不变；(3)前相机位于引导线上、后相机偏离，根据前后几何关系和后端路径偏角和偏距计算出此时车体需要调整的角度和位置，使机器人后端向引导线靠拢同时保持前相机的相对位置不变；(4)前后相机都偏离引导线，机器人前后位置都需要调整，首先根据路径前端路径偏差和偏距计算此时机器人需要改变的角度和位置使前端相机位于引导线上，然后根据几何关系和后端路径偏差和偏距计算此时机器人需要改变的角度和位置使后端相机位于引导线上。