[发明专利]利用视觉相机实现四足机器人定位导航系统及其工作方法

说明书

本发明公开了利用视觉相机实现四足机器人定位导航系统及其工作方法，该系统包括上位机、上位机控制单元、视觉相机、惯性传感器、GPU计算单元和移动电源本发明的有益效果在于，本发明的四足机器人定位导航系统使用上位机控制单元与云服务器进行交互，使得四足机器人能够接受不同的指令，执行不同的任务，提高了四足机器人应用的灵活性和指挥效率。能够批量部署，多任务定制，提高四足机器人的应用的经济价值；本发明的四足机器人定位导航系统使用了双目视觉相机，利用左右视图的视差构建三维点云地图。避免了光照的不利影响。双目视觉相机融合了IMU惯性传感器的数据，提高了四足机器人定位的精度，增加了其定位和导航的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及机器人自动导航技术领域，尤其涉及利用视觉相机实现四足机器人定位导航系统及其工作方法。

背景技术

四足机器人相比AVG小车具有全地形的穿越能力，能够适应复杂崎岖的地形，具有灵活的运动适应性。但是由于缺乏低成本、高效的自主导航定位技术，局限了其进一步的应用和发展。目前多数采用激光雷达、领航员或者使用人工遥控控制其行走

目前，常见的激光导航的应用有扫地机器人，单线的激光导航可用于室内二维平面的定位和导航，不可用于三维物体的识别。其次，激光雷达容易受雨、雾、雪、粉尘、高低温、强光等因素的印象，其应用主要集中在室内的导航和定位。其三，由于激光雷达的波束极窄,在空间搜索目标非常困难,直接影响对非合作目标的截获概率和探测效率,只能在较小的范围内搜索，识别效率有限。其四，激光雷达技术形成的点云比较稀疏，信息量没有视觉传感器的丰富，限制了进一步利用场景信息的可能。多线激光雷达是较为成熟的导航技术，但是多线激光雷达费用高昂，通常高达数万元，而视觉传感器成本仅千元。另外激光雷达使用寿命短，一般工作一年就需更换，综合较高的使用成本导致了其短期内无法被广泛应用。

现有的用于AVG小车的视觉传感器，图像特征匹配计算的单元采用低性能的计算单元，图像处理速度慢，图像处理的精度低，极大的影响了路径规划的实时性。在四足机器人领域暂未见到双目视觉相机应用于定位和导航的案例。双目视觉相机获取的图像数据，需要凭借强大的计算能力，才能提高图像实时处理速度，从而提高路径规划能力。综合以上应用于四足机器人的计算单元应具备计算性能强大，体积小，重量轻，成本低的特点。

根据现有的文献专利资料，四足机器人多使用遥控手柄、VR手势或者跟踪特定目标进行遥控和指挥。上述四足机器人的导航方式自动化程度低，效率低，不具备成本和效率优势。不可用于四足机器人在生产实践中大批量的应用和部署。

发明内容

1.需要解决的技术问题

本发明的目的在于提供利用视觉相机实现四足机器人定位导航系统及其工作方法，解决现有技术无法实现喷嘴飞溅多角度清除的问题，实现喷嘴自助、高效的清除，借以提高产品的焊接质量和效率。

2.技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：利用视觉相机实现四足机器人定位导航系统，包括上位机、上位机控制单元、视觉相机、惯性传感器、GPU计算单元和移动电源；所述上位机控制单元与所述视觉相机、惯性传感器电性连接；所述GPU计算单元安装在所述上位机上；所述上位机与所述上位机控制单元通过无线通信方式连接；所述上位机控制单元、视觉相机、惯性传感器和移动电源安装在四足机器人上，且所述上位机控制单元经所述移动电源供电。

上述的四足机器人定位导航系统，其中，所述视觉相机为Zed双目视觉相机。

上述的四足机器人定位导航系统，其中，所述惯性传感器为IMU惯性传感器。

上述的四足机器人定位导航系统，其中，所述GPU计算单元为NVIDA Jetson系列GPU。

上述的四足机器人定位导航系统，其中，所述GPU计算单元基于SLEM技术实现地图的构建和定位。