第10期 2017年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)10011404
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.10.027
No.10 Oct.2017
基于二维码的单目视觉测距移动机器人定位研究
罗高，袁亮
（新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830047）
摘要：为了提高移动机器人在未知环境下定位精度，使用里程计结合高清摄像机单目视觉测距对移动机器人定位技术进行了研究，针对编码器短距离定位精确，长距离定位存在积累误差的问题，提出非接触式的基于二维码单目视觉测距的方法实现移动机器人的定位。在二维码世界坐标已知的情况下，移动机器人向前运动，高清摄像机通过识别二维码，得知二维码的世界坐标，由此推导出机器人相对于二维码的世界坐标，得出的机器人坐标是基于二维码的绝对坐标值，故消除了编码器存在的累计误差，从而使移动机器人定位更加准确。与传统的里程计定位方式相比，该定位算法定位成功率提升30%~50%。
关键词：移动机器人；里程计；二维码；单目视觉测量
中图分类号：TH165；TG659
文献标识码：A
Study on MobileRobot Localization MonocularVisionBased on QR_code
LUO Gao, YUAN Liang
( School of Mechanical Engineering ,Xinjiang University , Urumqi 830047, China)
Abstract: In order to improve the positioning accuracy of mobile robot in complex environment, combined with odometry and monocular vision measuring HD camera of mobile robot positioning technology. Aiming at the problem of error accumulation in long distance positioning while precision in short distance positioning of encoder, put forward the QR_code positioning method of monocular vision for mobile robot based on non contact type. In the QR_code world coordinates are known, the mobile robot moves forward, high-defini-tion camera through the identification of QR_code, QR_code that the world coordinates, deduces the robot relative to the world coordinate of QR_code, the robot coordinate is QR_code of absolute coordinates onto a cumulative error is eliminated based on the existing encode. Thus the mobile robot positioning is more accu-rate. Compared with the traditional odometry positioning method, the improved positioning algorithm can improve the success rate of 30% ~50%
Key words: mobile robot; odometer; QR_code; monoculair vision measurement
0引言
近年来，移动机器人技术已成为国家发展的重
大战略目标，机器人定位技术是其研究中最基础的部分，也是解决其他问题的前提条件。要实现移动机器人的定位，其本质上就是解决移动机器人WWH的间题：Where am I?Where am I going?How should I get there第一个W就是关于移动机器人的定位与导航技术，第二个W和H则是关于移动机器人路径规划技术，机器人只有确定了自身的位置34]，才能基于该确定的位置进行其他各类动作。
因此，研究者们提出了各类型的定位方法，如里程
计定位、超声波定位、视觉定位、激光雷达定位、概率定位等。文献[5]提出了基于里程计定位的方法，在长
距离定位导航时，累积误差会随着距离的增加而累积从而使定位精确度大大降低。文献[6]利用全景视觉对路标的观察角度来完成机器人定位。二者都是利用已知的环境信息来确定机器人的绝对位姿。Craig Becker等提出利用几何图形路标实现机器人的定位。文献[8-9]利用人工路标来实现移动机器人的定位。文献[10]利用路标观测提出了一种基于路标观察的移动机器人自定位算法
鉴于此，本文提出了一种在二维码绝对坐标已知的情况下，安装在机器人上的高清摄像机通过识别二维码，得知二维码在世界坐标系下的绝对坐标，由此推导出机器人的世界坐标，同时消除了编码器存在的累积误差，从而提高了机器人的定位精度，实验数据表明了该方法的有效性。
收稿日期：2017-01-05；修回日期：2017-03-01
*基金项目：国家自然科学基金（61662075）；新疆乌鲁木齐市人才工程项目（P151010006）；新疆自治区研究生科研创新项目（XJGRI2015025）
作者简分势数播0—），男，湖北成宁人，新疆大学硕士研究生，研究方向为移动机器人定位导航，（E-mail）395381306@qq.com；通讯作者：
“袁亮（12一），男，乌鲁木齐人，新疆大学教授，博导，博士，研究方向机器人控制及图像跟踪。