專利名稱：一種機器人視覺定位的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種機器人視覺定位的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
位置信息在人們的日常生活中扮演著重要的作用，近些年來室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，其已經(jīng)成為計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域不可缺少的組成部分，特別是室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)在近場通信方面扮演著極其重要的角色。現(xiàn)在的室內(nèi)近場通信系統(tǒng)主要采用紅外、超聲波、藍(lán)牙、WiFi (Wireless Fidelity)、RFID (Raido Frequency Identification)等短距離無線技術(shù)，其中基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的無線定位技術(shù)由于部署廣泛而且成本較低，因此倍受關(guān)注。隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，機器視覺成為了機器人信息獲取的一個最為重要的環(huán)節(jié)，目前，機器人視覺定位普遍的采用的是利用設(shè)置在機器人上的攝像頭采集圖像的方式， 這種方式的視覺定位容易受到環(huán)境等諸多因素的影響，造成視覺定位出錯，比如在光照變化比較大的位置或者是表征相似度比較大的位置，這些位置都屬于機器視覺判定容易出錯位置，通常稱之為模糊位置點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種機器人視覺定位的方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中機器人視覺定位容易出錯的技術(shù)問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種機器人視覺定位的方法，包括接收設(shè)置在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不同位置上的至少兩個無線網(wǎng)絡(luò)接入點AP發(fā)送的信號；根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息。根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息的方法包括根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息，根據(jù)機器人到各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息確定機器人所在的位置信息。根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息的方法包括根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS和預(yù)設(shè)的信號傳輸損耗模型PJd) = K-IO e Ig (d) (dBm)，計算機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息，其中K為常數(shù)，d為機器人和無線網(wǎng)絡(luò)接入點之間的距離信息，￡為自由空間損耗系數(shù)。根據(jù)機器人到各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息確定機器人所在的位置信息的方法包括根據(jù)已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的二維坐標(biāo)信息和相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點到機器人的距離信息，計算得到機器人所在位置的二維坐標(biāo)信息。還包括根據(jù)所述機器人所在的位置信息在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的引導(dǎo)信息，并根據(jù)所述引導(dǎo)信息引導(dǎo)機器人的行為。根據(jù)所述機器人所在的位置信息在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的弓I導(dǎo)信息的方法包括在數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)一個或多個模板位置信息，以及與各個模板位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的引導(dǎo)信息；在所述數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息；根據(jù)與機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息以及與所述模板位置信息相對應(yīng)的弓I導(dǎo)信息，弓I導(dǎo)機器人的行為。在所述數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息的方法包括在所述數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息完全相匹配的模板位置信息， 如果所述數(shù)據(jù)庫中不存在與所述機器人所在的位置信息完全相匹配的模板位置信息，則從所述數(shù)據(jù)庫中選擇與所述機器人所在的位置信息距離最近的模板位置信息作為與所述機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息。一種機器人視覺定位系統(tǒng)，包括傳感模塊和視覺定位模塊,其中，所述傳感模塊用于接收設(shè)置在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不同位置上的至少兩個無線網(wǎng)絡(luò)接入點AP發(fā)送的信號，并獲取接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS ；所述視覺定位模塊用于根據(jù)所述傳感模塊接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息。所述視覺定位模塊包括距離確定模塊和位置確定模塊，其中，所述距離確定模塊用于根據(jù)所述傳感模塊接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息；所述位置確定模塊用于根據(jù)所述距離確定模塊得到的機器人到各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息確定機器人所在的位置信息。還包括行為引導(dǎo)模塊，所述行為引導(dǎo)模塊用于根據(jù)所述機器人所在的位置信息在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的弓I導(dǎo)信息，并根據(jù)所述弓I導(dǎo)信息引導(dǎo)機器人的行為。所述傳感模塊設(shè)置在機器人上，所述視覺定位模塊設(shè)置在定位服務(wù)器上。本發(fā)明提供一種機器人視覺定位的方法及系統(tǒng)，根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息，可以避免光照變化、表征相似度等諸多環(huán)境因素的影響，從而降低了機器人視覺定位的出錯率。


圖I為本發(fā)明實施例一的一種機器人視覺定位的方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例一的三點定位法的示意圖；圖3a為本發(fā)明實施例一的另一三點定位法的示意圖；圖3b為本發(fā)明實施例一的另一三點定位法的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例二的一種機器人視覺定位的方法的流程圖；圖5為本發(fā)明實施例三的一種應(yīng)用框架圖6為本發(fā)明實施例四的一種應(yīng)用框架圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例一一種機器人視覺定位的方法，包括接收設(shè)置在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不同位置上的至少兩個無線網(wǎng)絡(luò)接入點AP發(fā)送的信號；根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息。圖I為本發(fā)明實施例一的一種機器人視覺定位的方法的流程圖，請參考圖I : 本實施例提供的是基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)機器人視覺定位的方法。S11、在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的不同位置上設(shè)置多個無線網(wǎng)絡(luò)接入點AP;S12、基于WiFi網(wǎng)絡(luò)，機器人接收來自三個不同位置上的已經(jīng)位置信息的AP的RSS。S13、機器人按照無線信號的傳輸損耗模型將S12中的RSS轉(zhuǎn)換為機器人到相應(yīng)位置上的AP的距離信息。無線信號在傳輸過程中通常會受路徑損耗、陰影衰落等的影響，接收信號功率隨距離的變化關(guān)系可由信號傳輸損耗模型給出。一般情況下，信號傳輸損耗模型(RSS模型)可以簡化如下Pr (d) = K-IO e lg(d) (dBm)(3-1)K是如下常數(shù)^ = 101g[^(Jo)] + 20 Ig(J0)(3-2)
O.OOlfF°其中，d、dO為接收機和發(fā)射機之間的距離，本實施例中，發(fā)射機為無線訪問接入點，接收機為機器人，e代表自由空間損耗系數(shù)。這樣通過測定機器人的接收信號功率就可以得到各已知位置信息的AP和機器人之間的距離。S14、根據(jù)機器人到各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息確定機器人所在的位置信息。本實施例采用三點定位法，建立三個二元方程如下{X-X1)2 + {Y-Y1)2 =d^(3—3){X -X2)2 + {Y -Y2)2 =d22 (3-4)(X-X3)2+ (7-73)2 =t/32(3-5)其中，(X，Y)為機器人所在位置的二維坐標(biāo)，(XI，Yl)，(X2，Y2)，(X3，Y3)分別為三個不同位置上的AP的二維坐標(biāo)，dl、d2、d3分別為該三個不同位置上的AP到機器人的距離信息。由于三個不同位置上的AP的位置信息為已知數(shù)，即(XI, Yl), (X2，Y2)，(X3，Y3)為已知數(shù)，該三個不同位置上的AP到機器人的距離信息dl、d2、d3通過S13已確定，因此，通過解方程(3-3)、(3-4)、(3-5)中的任意2個都可以求出機器人所在位置的二維坐標(biāo)信息(X，Y)。圖2為本發(fā)明實施例一的三點定位法的示意圖，請參考圖2，假設(shè)三個AP(A、B、C)在三個信號圓的圓心，若三個AP同時檢測到一個目標(biāo)，則這個目標(biāo)必然處于三個圓的交點處，即解方程(3-3)、(3-4)、(3-5)中的任意2個所求出的機器人所在位置的二維坐標(biāo)信息(X, Y)都是相同的。然而由于誤差等一系列因素的影響，一般很少會出現(xiàn)圖2中的精確情況，實際往往得到的是圖3a和圖3b中的情況，圖3a為本發(fā)明實施例一的另一三點定位法的示意圖，圖3b為本發(fā)明實施例一的另一三點定位法的示意圖，這時先通過解方程(3-3)、(3-4)、(3-5)的兩兩組合，求取三個圓兩兩的交點(Xabl，Yabl)、(Xab2, Yab2)、(Xbcl, Ybcl)、(Xbc2, Ybc2)、(Xcal, Ycal)、(Xca2, Yca2)。通過相互帶入求得6個交點中離機器人的距離最近的三個交點，再通過(3-6)求得機器人所在位置的二維坐標(biāo)信息(X，Y)
權(quán)利要求
1.一種機器人視覺定位的方法，其特征在于，包括 接收設(shè)置在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不同位置上的至少兩個無線網(wǎng)絡(luò)接入點AP發(fā)送的信號； 根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息的方法包括根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息，根據(jù)機器人到各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息確定機器人所在的位置信息。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息的方法包括根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS和預(yù)設(shè)的信號傳輸損耗模型己(d) =K-IO ε Ig(d) (dBm)，計算機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息，其中K為常數(shù)，d為機器人和無線網(wǎng)絡(luò)接入點之間的距離信息，ε為自由空間損耗系數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)機器人到各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息確定機器人所在的位置信息的方法包括根據(jù)已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的二維坐標(biāo)信息和相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點到機器人的距離信息，計算得到機器人所在位置的二維坐標(biāo)信息。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述機器人所在的位置信息在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的引導(dǎo)信息，并根據(jù)所述引導(dǎo)信息引導(dǎo)機器人的行為。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述機器人所在的位置信息在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的引導(dǎo)信息的方法包括 在數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)一個或多個模板位置信息，以及與各個模板位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的引導(dǎo)信息； 在所述數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息； 根據(jù)與機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息以及與所述模板位置信息相對應(yīng)的引導(dǎo)信息，引導(dǎo)機器人的行為。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息的方法包括在所述數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息完全相匹配的模板位置信息，如果所述數(shù)據(jù)庫中不存在與所述機器人所在的位置信息完全相匹配的模板位置信息，則從所述數(shù)據(jù)庫中選擇與所述機器人所在的位置信息距離最近的模板位置信息作為與所述機器人所在的位置信息相匹配的模板位置信息。
8.一種機器人視覺定位系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感模塊和視覺定位模塊，其中， 所述傳感模塊用于接收設(shè)置在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不同位置上的至少兩個無線網(wǎng)絡(luò)接入點AP發(fā)送的信號； 所述視覺定位模塊用于根據(jù)所述傳感模塊接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺定位模塊包括距離確定模塊和位置確定模塊，其中， 所述距離確定模塊用于根據(jù)所述傳感模塊接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人到相應(yīng)位置的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息； 所述位置確定模塊用于根據(jù)所述距離確定模塊得到的機器人到各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的距離信息確定機器人所在的位置信息。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括行為引導(dǎo)模塊，所述行為引導(dǎo)模塊用于根據(jù)所述機器人所在的位置信息在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)庫中查找與所述機器人所在的位置信息相對應(yīng)的用于對機器人起引導(dǎo)作用的引導(dǎo)信息，并根據(jù)所述引導(dǎo)信息引導(dǎo)機器人的行為。
11.如權(quán)利要求8至10任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感模塊設(shè)置在機器人上，所述視覺定位模塊設(shè)置在定位服務(wù)器上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種機器人視覺定位的方法及系統(tǒng)，該方法包括接收設(shè)置在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)不同位置上的至少兩個無線網(wǎng)絡(luò)接入點AP發(fā)送的信號，根據(jù)接收各已知位置信息的無線網(wǎng)絡(luò)接入點的接收信號強度RSS確定機器人所在的位置信息。本發(fā)明通過以上技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中機器人視覺定位容易出錯的技術(shù)問題。
文檔編號H04W64/00GK102833671SQ20111016446
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者付月朋, 李強, 郭飛 申請人:國民技術(shù)股份有限公司