[发明专利]一种基于新型编码标志的AGV视觉导航及定位方法

说明书

本发明公开了一种基于新型编码标志的AGV视觉导航及定位方法，首先结合数字信息和二维码设计编码标志，使其具有导航和定位两种功能；构建摄像头系统模型，当AGV的摄像头识别到前方的编码标志在当前帧图像的位置时，通过构建的摄像头系统模型转化为实际编码标志距离AGV的位置；对摄像头采集到的图像进行图像处理，用于缓解廉价摄像头拍摄运动物体而出现的模糊问题，以及快速定位出编码标志中设计的定位特征点、导航特征点；编码标志的解码，根据识别出的导航特征点，便可定位出编码标志中包含码值信息的数字，从而减小之后的分类器识别数字难度；最后，根据之前得到的控制信息，设计比例‑微分控制器，用于控制AGV小车行走。

技术领域

本发明涉及信息编码、机器视觉、机器学习技术领域，具体涉及一种基于新型编码标志的AGV视觉导航及定位方法。

背景技术

我国是互联网大国，网民人数世界第一，电子商务在我国迅猛发展，网购在我国十分普及。物流作为网购过程中的重要环节，影响着消费者的网购体验。消费者希望能够以最快的速度获取购买的商品，然而实际情况是消费者通常需要等待几天，在电商活动期间甚至需要等待一个星期以上，这样使得网购商品的即得性大大降低，消费者的满意度也大幅降低。

我国物流行业中应用大量自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)来搬运快递包裹，能够极大地提高搬运效率。多AGV物流分拣系统是最近几年出现的一种新的自动化分拣模式，它具有如下优点：1、工作时间不受限制。2、分拣差错率极低。3、灵活性和鲁棒性高。4、降低了物流成本、提高了物流速度。以上的几个优点都能从各个方面减少物流成本、提高物流分拣效率。

视觉系统是AGV获取外界信息最主要的来源之一，是基于视觉导航的AGV装置的重要部分。视觉导航就是通过摄像头采集路面上含有路径或标志信息的图像，图像经过数字图像处理技术处理后得到特征点在计算机图像坐标系的坐标值，再利用计算机图像坐标系和世界坐标系的关系进行转换，得到AGV姿态的偏差，并作为反馈来控制AGV。目前基于视觉导航的AGV常用的引导方式是在路面贴上连续的标识线作为路径，AGV通过视觉系统识别标识线，并沿着标识线行走。Kiva systems公司的Kiva机器人和立镖公司的快递机器人采用视觉加惯性导航，在有二维码标志的区域通过机器人底部的高速摄像头识别二维码进行纠偏和定位，在没有二维码的区域通过惯性导航。机器人底部的高速摄像头能够在高速运动的情况下拍摄到路面的清晰图像，但是高速摄像头价格昂贵，而普通摄像头在拍摄高速运动物体时图像容易模糊，模糊的二维码图像识别难度非常大，而且惯性导航成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于新型编码标志的AGV视觉导航及定位方法，使快递分拣机器人即使在高速行驶时也能够精准导航和定位。本发明设计的编码标志将数字信息和二维码的优点相结合，设计出相比二维码具有信息量小、易识别、抗干扰等优点，使AGV在使用普通摄像头、且高速行驶的情况下也能够精准导航和定位。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于新型编码标志的AGV视觉导航及定位方法，所述的AGV视觉导航及定位方法包括以下步骤：

S1、编码标志的设计，提出包含定位功能、导航功能、数字信息编码功能的二维码数字编码标志；

S2、构建AGV视觉系统模型，用于AGV快速识别编码标志，同时在计算机坐标系和世界坐标系中互相转换；

S3、编码标志快速识别，根据二维码数字编码标志特点采用解码算法，包括编码标志图像预处理、定位图案识别、导航图案识别、编码区域信息分析，保证AGV视觉系统模型快速精确地解析编码标志信息；

S4、自动导航控制策略，设计AGV执行编码标志指令信息的方式，利用比例-微分控制器，使AGV通过从编码标志获取偏离角度和偏离距离，从而调整行进姿态。