[发明专利]基于二维码和激光的室内机器人定位方法、装置及系统

权利要求书

1.一种室内机器人定位方法，其特征在于，包括：

机器人全局位姿获取步骤，根据工作区域的激光环境地图获取机器人的全局位姿；

二维码相对位姿获取步骤，获取工作区域内二维码的图像，并获取二维码在机器人坐标系下的位姿；

二维码全局位姿获取步骤，识别二维码ID，根据二维码在机器人坐标系下的位姿和机器人的全局位姿，计算并记录与二维码ID对应的二维码的全局位姿；

机器人相对位姿获取步骤，在机器人当前位姿处获取工作区域内任意二维码的图像，并获取机器人在二维码坐标系下的位姿；

二维码全局位姿查询步骤，识别二维码ID，查询与二维码ID相应的二维码的全局位姿；

机器人当前位姿获取步骤，根据机器人在二维码坐标系下的位姿和二维码的全局位姿，计算获得机器人的当前全局位姿。

2.根据权利要求1所述的室内机器人定位方法，其特征在于：

所述机器人全局位姿获取步骤中，根据激光环境地图建立全局坐标系，机器人的全局位姿P₀＝(x₀,y₀,θ₀)^T；

所述二维码相对位姿获取步骤中，二维码在机器人坐标系下的位姿P(a)_d＝(x(a)_d,y(a)_d,θ(a)_d)^T；

所述二维码全局位姿获取步骤中，识别的二维码ID为Da，二维码Da对应的全局位姿：

3.根据权利要求1或2所述的室内机器人定位方法，其特征在于，所述机器人相对位姿获取步骤中，获取机器人在二维码坐标系下的位姿的步骤，具体为：

获取二维码在机器人坐标系下的位姿，根据二维码在机器人坐标系下的位姿获取机器人在二维码坐标系下的位姿。

4.根据权利要求3所述的室内机器人定位方法，其特征在于：

二维码在机器人坐标系下的位姿为P(b)_d＝(x(b)_d,y(b)_d,θ(b)_d)^T，机器人在二维码坐标系下的位姿为P(b)_r′：

所述二维码全局位姿查询步骤中，识别的任意二维码图像中二维码的ID为Db，查询到的二维码Db的全局位姿为P(b)_dm＝(x(b)_dm,y(b)_dm,θ(b)_dm)^T；

所述机器人全局位姿获取步骤中，机器人的全局位姿为P′：

5.根据权利要求1所述的室内机器人定位方法，其特征在于，当机器人相对位姿获取步骤中获取任意二维码的图像包括多个二维码时，还包括第一优化步骤：

获取所述多个二维码在机器人坐标系下的位姿；

识别所述多个二维码ID，查询与所述多个二维码ID对应的二维码的全局位姿；

获取与多个二维码在机器人坐标系下的位姿以及查询到的二维码ID对应的全局位姿相关的第一误差函数；

计算第一误差函数的最优化解得到机器人的当前全局位姿。

6.根据权利要求5所述的室内机器人定位方法，其特征在于，所述第一误差函数定义为：

机器人的当前全局位姿为：

其中，D_b1，D_b2，...，D_bk为所述的多个二维码，二维码D_bi在机器人坐标系下的位姿为P(bi)_d，查询到D_bi的全局位姿为P(bi)_dm，P为机器人的全局位姿，e(P，P(bi)_dm，P(bi)_d)为与二维码D_bi相关的误差函数，Ω_bi为二维码D_bi位姿观测的信息矩阵。