基于视觉与激光引导的高精度定位导航方法

摘要

搭载视觉传感器的移动机器人常伴随辅助人员的操纵控制进行移动与工作,如在灾后救援的任务中,人员操作机器人一同进入倒塌的楼宇,通过视觉系统观察周遭信息进行定位并执行救援作业.然而通过常规手段如操作手柄与传输预编指令,人员难以简单、快速地在任务场景中引导机器人定点移动、定点微调,同时在诸多场景内存在纹理匮乏导致视觉系统无法精准定位.针对移动机器人的精确点引导与定位问题,本文提出一种新颖的基于视觉识别的激光制导方法,仅利用视觉系统识别,通过辅助激光指引目标节点靶向移动,同时利用激光光斑增强机器人视觉自主定位的纹理,并在指引点标定的情况下更新机器人定位坐标消除误差.利用激光特征性强的特点,结合HSV颜色空间设计了一种快速的特征点提取方法,识别并得到激光重心在像素坐标中的位置,增强视觉定位纹理;若指引点被标定,可以利用该中心位置通过视觉三角测量方法对机器人进行精准定位.其次根据激光点与图像中心的偏移量对机器人节点设计了串级PID控制方法,将机器人位姿对准激光点移动,完成半自主视觉识别激光引导任务.分别利用zed_mini双目相机进行了真实激光点图像采集与特征点提取实验,并在amu-普罗米修斯实验仿真平台上对搭载单目相机的移动机器人进行了精确点移动与坐标更新任务实验.实验证明了该方法的可行性与便捷性,在i5-7500k上特征点平均提取时间低于10ms,与实际激光点重心像素坐标误差小于6px.