專利名稱：基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于移動機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，二維碼定位方式逐漸應用于移動機器人定位系統(tǒng)中。其應用方法通常是:利用二維碼(QR碼)的硬件特性:三個頂角的位置探測圖形讀取、計算出二維碼四個頂點坐標和中心點坐標，進而計算出小車和二維碼之間的姿態(tài)偏差；通過對二維碼的數(shù)據(jù)區(qū)寫入數(shù)據(jù)(如二維碼的絕對坐標)，并進行解碼，從而計算小車和二維碼的絕對位置偏差。上述方法在定位被測物體的方向或姿態(tài)上比傳統(tǒng)視覺定位的圖像處理方法有著非常明顯的進步，但是，由于二維碼(QR碼)定位仍然屬于圖像處理的范疇，仍然擺脫不了視覺定位的種種條件限制，沒有從根本上實現(xiàn)突破，盡管可以利用圖形探測區(qū)的數(shù)據(jù)高效率地定位移動移動機器人小車的方向，但是，對于二維碼數(shù)據(jù)區(qū)的解碼效果往往不盡人意。由于二維碼定位精度受光源的照度、碼本身的清晰度，相機視野的影響，常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)解碼解不出來的現(xiàn)象，在被測的二維碼中，近三分之一的二維碼雖然能夠正確返回三個頂點坐標，但是，數(shù)據(jù)區(qū)解碼失敗。解碼失敗原因和二維碼(QR碼)的結(jié)構(gòu)有關(guān):二維碼(QR碼)是由N行N列個基本圖形模塊組成的，根據(jù)不同版本，分別從21X21到7X7 —個模塊，其中三個頂角的位置探測圖形在二維碼中占有很大的比例，最多占整個二維碼面積的二分之一。位置探測區(qū)域以外，是由基本數(shù)據(jù)模塊組成的數(shù)據(jù)區(qū)，用來存儲數(shù)據(jù)，由于一個位置探測圖形是由8個基本數(shù)據(jù)模塊組成，和基本數(shù)據(jù)模塊相比，比例懸殊，在圖像掃描中比較容易被識別，因此，三個頂點的數(shù)據(jù)常常容易被采集和成功解碼，由于數(shù)據(jù)區(qū)域的基本數(shù)據(jù)模塊面積遠遠小于二維碼三個頂角的位置探測圖·形面積，當光源照度弱、碼的清晰度差、相機視野欠佳時，面積越小，識別率越低、清晰度越差，因此二維碼數(shù)據(jù)區(qū)的解碼效率遠遠低于三個頂角的位置探測圖形的解碼效率，所以才經(jīng)常出現(xiàn)近三分之一的二維碼其數(shù)據(jù)區(qū)解碼解不出來的問題。針對二維碼數(shù)據(jù)區(qū)解碼問題，長期以來，人們總是從圍繞二維碼的環(huán)境因素上去考慮解決問題的方法，想方設法通過增加光源照度、提高二維碼清晰度，尋找最佳的相機視野來提高二維碼數(shù)據(jù)區(qū)解碼效率，但無論怎樣都效果甚微，不能產(chǎn)生實質(zhì)性的突破，其原因就是思維的局限性，不能跳出二維碼的視野去想問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設計合理、解碼準確率高且定位精確的基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，包括安裝在移動機器人小車上的規(guī)則圖形碼定位控制器、規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器以及分布于地面上的規(guī)則圖形碼復合標簽，該規(guī)則圖形碼復合標簽由通過計算得到其中心點和方向的規(guī)則圖形碼標簽和RFID標簽復合構(gòu)成，規(guī)則圖形碼定位控制器與規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器相連接，用于控制規(guī)則圖形碼讀碼器和射頻標簽讀碼器進行規(guī)則圖形碼圖像讀取、RFID位置信息采集并實現(xiàn)移動機器人的精確定位功能。而且，所述的規(guī)則圖形碼標簽和RFID標簽復合方式為:上下重疊式擺放或并列式擺放。而且，所述的規(guī)則圖形碼標簽由一個或多個位置探測圖形構(gòu)成；所述的規(guī)則圖形碼標簽為正方形、圓形、三角形或長方形，所述的位置探測圖形為正方形、圓形、三角形或長方形。而且，所述的規(guī)則圖形碼標簽用于計算規(guī)則圖形的方向和中心點，所述的RFID射頻標簽用于設置規(guī)則圖形碼標簽的絕對值坐標。而且，所述的規(guī)則圖形碼定位控制器由微處理器、編碼器和通信接口連接構(gòu)成，該微處理器與編碼器相連接用于檢測移動機器人的運行速度，該微處理器通過通信接口與規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器相連接。而且，所述的通信接口為網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口 ；所述的規(guī)則圖形碼讀碼器為具有網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口的攝像頭；所述的射頻標簽讀碼器為具有網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口的RFID射頻標簽讀碼器。本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型充分利用規(guī)則圖形碼標簽和射頻標簽的不同特性以及它們尺寸相同和中心點相同的共性，所采用的規(guī)則圖形碼復合標簽吸取了二維碼(QR碼)在計算方向和中心點方面的優(yōu)勢和特點，并在此基礎(chǔ)上發(fā)揚光大:其外形的多樣化和內(nèi)部圖形組合的多樣化對比二維碼(QR碼)都更具靈活性、拓展性、簡潔性；規(guī)則圖形碼復合標簽還通過集成RFID射頻標簽的方法彌補了二維碼(QR碼)應用于AGV解碼時的不足，有效提高了規(guī)則圖形碼復合標簽的解碼效率，克服了機器人視覺定位采用單一技術(shù)所不能逾越的鴻溝，從根本上跨越了視覺定位技術(shù)領(lǐng)域天然的技術(shù)屏障，消除了人們長期以來用單一技術(shù)解決視覺定位問題的偏見和思想禁錮，有效地解決了視覺定位系統(tǒng)過于復雜，難于實現(xiàn)精確定位的問題。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)連接示意圖；圖2-1為由3個長方形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖2-2為由3個三角形形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖2-3為由3個圓形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖2-4為由3個正方形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖3-1是由I個非等邊直角三角形探測圖形組成的標簽；圖3-2 是由I個等腰直角三角形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖3-3是由I個由非等腰直角梯形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖4為前后擺放的規(guī)則圖形碼復合標簽示意圖；圖5為規(guī)則圖形碼定位控制器內(nèi)部處理過程示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述:一種基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，如圖1所示，包括安裝在移動機器人小車上的規(guī)則圖形碼定位控制器、規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器以及分布于地面上的規(guī)則圖形碼復合標簽，規(guī)則圖形碼定位控制器通過規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器讀取一定數(shù)量的規(guī)則圖形碼復合標簽實現(xiàn)對移動機器人的精確引導功能。本移動機器人定位系統(tǒng)為三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，第一層為安裝在移動機器人上的規(guī)則圖形碼定位控制器，該規(guī)則圖形碼定位控制器由編碼器、微處理器和通信接口連接構(gòu)成，該微處理器與編碼器相連接用于檢測移動機器人的運行速度，該微處理器通過通信接口與至少一個規(guī)則圖形碼讀碼器、至少一個射頻標簽讀碼器相連接，用于控制規(guī)則圖形碼讀碼器和射頻標簽讀碼器進行規(guī)則圖形讀取、RFID位置信息采集與處理并實現(xiàn)移動機器人的精確定位功能，所述的通信接口為網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口。第二層為安裝在移動機器人上的讀碼器層，讀碼器層包括規(guī)則圖形讀嗎器和射頻標簽讀碼器，該規(guī)則圖形碼讀碼器為具有網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口的攝像頭，用于讀取規(guī)則圖形碼復合標簽中的規(guī)則圖形信息并傳送給規(guī)則圖形碼定位控制器；該射頻標簽讀碼器為具有網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口的RFID射頻標簽讀碼器，用于讀取規(guī)則圖形碼復合標簽中的RFID位置信息并傳送給規(guī)則圖形碼定位控制器。第三層為安裝在地面上的規(guī)則圖形碼復合標簽，該規(guī)則圖形碼復合標簽由可以通過計算得到其中心點和方向的規(guī)則圖形碼標簽和RFID標簽復合構(gòu)成；所述的規(guī)則圖形碼可以由I個或多個位置探測圖形組成；所述的規(guī)則圖形碼和位置探測圖形被定義為:通過計算，可以用來判斷中心點和角度的所有圖形碼和圖形。本發(fā)明的 規(guī)則圖形碼復合標簽結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2-1、圖2-2、圖2-3、圖2_4、圖3-1、圖3-2、圖3-3所示，規(guī)則圖形碼標簽不限于方形，也可以是圓形、三角形或長方形或其它通過計算可以得到中心點和方向的規(guī)則圖形碼標簽；位置探測圖形也不限于方形:也可以是圓形、三角形或長方形或其它通過計算可以得到中心點和方向的規(guī)則圖形；如圖2-1中的長方形碼以及方形碼中的長方形位置探測圖形，圖2-3中的圓形碼以及圓形碼中的三角形位置探測圖形、圖2-2中的三角形碼以及三角形碼中的圓形位置探測圖形，如2-4中的正方形碼以及正方形碼中的正方形位置探測圖形。本實施例優(yōu)選方形碼。所述的規(guī)則圖形碼可以由I個或多個位置探測圖形組成:圖3-1是由I個非等邊直角三角形探測圖形組成的標簽；圖3-2是由I個等腰直角三角形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖3-3是由I個由非等腰直角梯形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖2-1為由3個長方形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽，圖2-2為由3個三角形形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽，圖2-3為由3個圓形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽；圖2-4為由3個正方形探測圖形組成的規(guī)則圖形標簽。如圖4所示，規(guī)則圖形碼復合標簽擺放方式可以是上下重疊式的擺放，也可以是并列式的擺放，本實施例優(yōu)選為上下重疊式的擺放:即規(guī)則圖形復合標簽的尺寸和中心點相同，上層為規(guī)則圖形碼標簽，下層為RFID標簽。本定位系統(tǒng)主要由規(guī)則圖形碼定位控制器設置的定位控制軟件來實現(xiàn)定位功能，該定位控制器的處理過程如圖5所示，規(guī)則圖形碼定位控制器同時向規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器發(fā)送采集命令，規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器分別采集規(guī)則圖形信息和RFID位置信息并返回為規(guī)則圖形碼定位控制器，最后由規(guī)則圖形碼定位控制器進行定位處理。通過攝像頭和規(guī)則圖形碼定位小車坐標系下移動機器人小車相對于規(guī)則圖形碼的位置和姿態(tài)，通過射頻標簽讀碼器讀取RFID的絕對坐標，進而定位規(guī)則圖形碼復合標簽在世界坐標系下的位置和姿態(tài)，最后將上述數(shù)據(jù)附加到一起，最終獲得了移動機器人小車在世界坐標系下的位置和姿態(tài)，從而實現(xiàn)了對移動機器人的精確定位功能。需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其 他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:包括安裝在移動機器人小車上的規(guī)則圖形碼定位控制器、規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器以及分布于地面上的規(guī)則圖形碼復合標簽，該規(guī)則圖形碼復合標簽由通過計算得到其中心點和方向的規(guī)則圖形碼標簽和RFID標簽復合構(gòu)成，規(guī)則圖形碼定位控制器與規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器相連接，用于控制規(guī)則圖形碼讀碼器和射頻標簽讀碼器進行規(guī)則圖形碼圖像讀取、RFID位置信息采集并實現(xiàn)移動機器人的精確定位功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的規(guī)則圖形碼標簽和RFID標簽復合方式為:上下重疊式擺放或并列式擺放。
3.根據(jù)權(quán)利 要求2所述的基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的規(guī)則圖形碼標簽由一個或多個位置探測圖形構(gòu)成；所述的規(guī)則圖形碼標簽為正方形、圓形、三角形或長方形，所述的位置探測圖形為正方形、圓形、三角形或長方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的規(guī)則圖形碼標簽用于計算規(guī)則圖形的方向和中心點，所述的RFID射頻標簽用于設置規(guī)則圖形碼標簽的絕對值坐標。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的規(guī)則圖形碼定位控制器由微處理器、編碼器和通信接口連接構(gòu)成，該微處理器與編碼器相連接用于檢測移動機器人的運行速度，該微處理器通過通信接口與規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述的通信接口為網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口 ；所述的規(guī)則圖形碼讀碼器為具有網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口的攝像頭；所述的射頻標簽讀碼器為具有網(wǎng)絡接口、USB接口或者1394接口的RFID射頻標簽讀碼器。
專利摘要本實用新型涉及一種基于規(guī)則圖形碼復合標簽的移動機器人定位系統(tǒng)，其主要技術(shù)特點是包括安裝在移動機器人小車上的規(guī)則圖形碼定位控制器、規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器以及分布于地面上的規(guī)則圖形碼復合標簽,該復合標簽由規(guī)則圖形碼標簽和RFID標簽復合構(gòu)成，規(guī)則圖形碼定位控制器與規(guī)則圖形碼讀碼器、射頻標簽讀碼器相連接，用于控制規(guī)則圖形碼讀碼器和射頻標簽讀碼器進行規(guī)則圖形碼圖像讀取、RFID位置信息采集并實現(xiàn)移動機器人的精確定位功能。本實用新型設計合理，有效地將規(guī)則圖形碼標簽和射頻標簽的特性結(jié)合在一起，實現(xiàn)了對移動機器人小車的精確定位功能，提高了移動機器人小車的定位效率。
文檔編號G06K7/00GK203149585SQ20132002431
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者劉征 申請人:無錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司