CN106767825A - 一种机器人室内定位方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人室内定位方法及***，所述方法包括以下步骤：S1、在机器人行走区域建立坐标系；S2、获取室内照明光光源的坐标，并将照明光光源作为坐标发射器，通过照明光携带坐标信息并向外发射；S3、机器人采集坐标发射器发射的信号，获取对应坐标发射器的坐标信息，并根据坐标发射器的辐射范围，得到机器人所在位置。通过在室内设置可发射本身坐标信息的LED灯具，并根据机器人采集灯光，得到机器人所在的区域，LED灯具即可照明，又起到定位作用，不需要搭建复杂的定位设施，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及空间定位技术领域，更具体地，涉及一种机器人室内定位方法及***。
背景技术
机器人是自动执行工作的机械装置，其可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术指定的原则纲领行动。目前国际上对机器人的研究发展十分迅速，其中机器人定位***作为众多机器人技术中非常重要的关键技术，它的运作情况将极大的影响机器人为人类服务的服务质量。
近年来，智能机器人技术发展迅猛，人们对于智能机器人的要求，最基本的一点就是机器人能够实现自动行走。要顺利实现自主行走，必须要能够让机器人了解自己所处的准确位置。由于机器人目前应用场景大多位于室内，传统的机器人定位***包括GPS、RFID、惯性导航***、人工贴地标、红外、超声波、WLAN等技术等方法，GPS用途广泛、精度高，但受环境影响大，但穿透建筑物墙壁后的射频信号非常弱，导致定位误差过大甚至定位失败，在室内使用时精度会受到很大影响；基本惯性导航***完全自主，频率高但噪声影响大；人工贴地标方法，目前有较多的研究成果，如在墙面贴RFID、在屋顶设红外点阵等方法，但该方法需要人工手动贴地标，在一定程度上影响美观，也增加了生产成本。另外，采用RFID、红外、超声波、WLAN等技术手段定位时，需要搭建复杂的定位设施，不仅成本高，定位精度和安全性也得不到保证。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的机器人室内定位方法及***，在室内设置可发射本身坐标信息的LED灯具，并根据机器人采集灯光，得到机器人所在的区域，LED灯具即可照明，又起到定位作用，不需要搭建复杂的定位设施，降低了成本。
根据本发明的一个方面，提供一种机器人室内定位方法，包括以下步骤：
S1、在机器人行走区域建立坐标系；
S2、获取室内照明光光源的坐标，并将照明光光源作为坐标发射器，通过照明光携带坐标信息并向外发射；
S3、机器人采集坐标发射器发射的信号，获取对应坐标发射器的坐标信息，并根据坐标发射器的辐射范围，得到机器人所在位置。
作为优选的，所述步骤S2进一步包括：
将照明光光源的坐标信息转换为可见光数字信号，并进行编码加载到照明光光源的发光模式中，使该照明光光源发射出携带有坐标信息的照明光。
作为优选的，在步骤S2中，所述照明光光源为LED灯具。所述步骤S2进一步包括：
所述LED灯具通过灯光调制器将坐标信息加载到发光模式上，发射出带有该LED灯具坐标信息的照明光。
作为优选的，在步骤S3中，所述机器人通过将采集的照明光转换为相应的电信号，并根据信号强弱判断是否解调该电信号，当信号强度超过设定阈值，则判断机器人到达该LED灯具的坐标信息辐射范围，并对电信号解调得到该LED灯具的坐标信息。
作为优选的，所述步骤S3进一步包括：
通过接收一个照明光光源的坐标信息及照明光辐射范围，得到机器人在该照明光光源的辐射范围内；
通过接收到多个照明光光源的坐标信息及照明光的辐射范围，得到机器人在多个照明光光源的共同辐射范围内。
一种室内机器人定位***，包括设于机器人行走区域的若干照明光光源，用于通过照明光向外辐射发出照明光光源的位置信息，所述机器人上设有与照明光光源对应的光接收器。
作为优选的，所述坐标发射器的位置信息为坐标发射器在机器人行走区域内的坐标。
作为优选的，所述位置发射器包括LED灯具和灯光调制器，所述LED灯具用于发射照明光，所述灯光调制器用于将坐标信息转换成可见光数字信号，并将可见光数字信号编码加载到LED灯具的发光模式上。
作为优选的，所述坐标接收器包括光探测器和位置分析模块；所述光探测器用于采集照明光，并将照明光转换为相应的电信号发送给位置分析模块；所述位置分析模块用于根据接收的电信号强度，判断机器人是否位于该LED灯具的坐标信息辐射范围内，若电信号强度超过设定阈值，则对该电信号进行解调，得到该灯具的位置信息。
本申请提出一种机器人室内定位方法和***，在室内LED灯具发射的照明光中加载对应的LED灯具的位置信息，通过机器人在巡逻过程中采集照明光获取对应LED灯具的位置信息，进而确定机器人所在的区域，在实际使用过程中，可以利用既有的LED灯具，只需要加载灯光调制器等设备，使LED灯具发射的灯光能够加载位置信息，既能实现机器人的定位，又不需要搭载复杂的定位设施，节省了成本，且由于室内LED灯具排布密集，定位精度和安全性也能够得到保证。
附图说明
图1为本发明的机器人室内定位方法流程图；
图2为根据本发明实施例定位方法示意；
图3为根据本发明实施例的***结构框图示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1示出了一种机器人室内定位方法，通过在照明光对机器人的位置进行定位，在现有的照明光设备中进行扩展，只需要加载灯光调制器等设备，将照明光光源的位置信息通过照明光发射出去，既能实现机器人的定位，又不需要搭载复杂的定位设施，节省了成本，具体的包括以下步骤：
S1、在机器人行走区域建立坐标系；在实际实施中，如对大楼中机器人进行定位时，可以建立三维的空间坐标系，可实现对整栋大楼的各个位置的定位；
S2、获取室内照明光光源的坐标，并将照明光光源作为坐标发射器，通过照明光携带坐标信息并向外发射；
S3、机器人采集坐标发射器发射的信号，获取对应坐标发射器的坐标信息，并根据坐标发射器的辐射范围，得到机器人所在位置。
作为优选的，所述步骤S2中，将照明光光源的坐标信息转换为可见光数字信号，并进行编码加载到照明光光源的发光模式中，使该照明光光源发射出携带有坐标信息的照明光。在本实施例中，可通过可见光编码方法通过二进制单位对坐标信息进行编码，通过电光转换方法将可见光数字信号转换为光信号，并加载到照明光光源的发光模式中。
作为优选的，在步骤S2中，所述照明光光源为LED灯具，既能够实现照明的作用，同时兼具坐标指示功能，实现对机器人位置的定位。
作为优选的，所述步骤S2进一步包括：
所述LED灯具通过灯光调制器将坐标信息加载到发光模式上，发射出带有该LED灯具坐标信息的照明光。
作为优选的，在步骤S3中，所述机器人通过将采集的照明光转换为相应的电信号，同时根据信号强弱判断是否解调该电信号，由于光在传输过程中的能量会逐渐减弱，因此可通过电信号的强度设定机器人采集光强度的阈值，来对LED灯具的坐标辐射范围进行控制，当信号强度超过设定阈值，则判断机器人到达该LED灯具的坐标信息辐射范围，并对电信号解调得到该LED灯具的坐标信息。
如图2所示，所述步骤S3进一步包括：
通过接收一个照明光光源的坐标信息及照明光辐射范围，得到机器人在该照明光光源的辐射范围内，即图中的机器人5在LED灯具4的辐射范围内；
通过接收到多个照明光光源的坐标信息及照明光的辐射范围，得到机器人在多个照明光光源的共同辐射范围内，如图2中，选取三个LED灯具(图中1、2、3，辐射范围分别标记为4、5、6)，机器人7直接收到LED灯具1的坐标信息，因此其位置位于范围4内；机器人8同时接收到LED灯具1、2的坐标信息，因此机器人的位于LED灯具1、3的共同辐射范围内，如图中所示；机器人9同时接收到LED灯具1、2、3的坐标信息，因此判断机器人在LED灯具1、2、3的共同辐射区域内，如图中所示，以此类推，当LED灯具设置密集时，能够更加精准的测得机器人的位置。
图3示出了一种室内机器人定位***，包括设于机器人行走区域的若干照明光光源，用于通过照明光向外辐射发出照明光光源的位置信息，所述机器人上设有与照明光光源对应的光接收器。
作为优选的，所述坐标发射器的位置信息为坐标发射器在机器人行走区域内的坐标。
作为优选的，所述位置发射器包括LED灯具和灯光调制器，所述LED灯具用于发射照明光，所述灯光调制器用于将坐标信息转换成可见光数字信号，并将可见光数字信号编码加载到LED灯具的发光模式上。
作为优选的，所述坐标接收器包括光探测器和位置分析模块；所述光探测器用于采集照明光，并将照明光转换为相应的电信号发送给位置分析模块；所述位置分析模块用于根据接收的电信号强度，判断机器人是否位于该LED灯具的坐标信息辐射范围内，若电信号强度超过设定阈值，则对该电信号进行解调，得到该灯具的位置信息。
本申请提出一种机器人室内定位方法和***，在室内LED灯具发射的照明光中加载对应的LED灯具的位置信息，通过机器人在巡逻过程中采集照明光获取对应LED灯具的位置信息，进而确定机器人所在的区域，在实际使用过程中，可以利用既有的LED灯具，只需要加载灯光调制器等设备，使LED灯具发射的灯光能够加载位置信息，既能实现机器人的定位，不需要搭载复杂的定位设施，节省了成本，且由于室内LED灯具排布密集，定位精度和安全性也能够得到保证。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种机器人室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在机器人行走区域建立坐标系；
S2、获取室内照明光光源的坐标，并将照明光光源作为坐标发射器，通过照明光携带坐标信息并向外发射；
S3、机器人采集坐标发射器发射的信号，获取对应坐标发射器的坐标信息，并根据坐标发射器的辐射范围，得到机器人所在位置。
2.根据权利要求1所述的机器人室内定位方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
将照明光光源的坐标信息转换为可见光数字信号，并进行编码加载到照明光光源的发光模式中，使该照明光光源发射出携带有坐标信息的照明光。
3.根据权利要求1所述的机器人室内定位方法，其特征在于，在步骤S2中，所述照明光光源为LED灯具，所述步骤S2进一步包括：
所述LED灯具通过灯光调制器将坐标信息加载到发光模式上，发射出带有该LED灯具坐标信息的照明光。
4.根据权利要求3所述的机器人室内定位方法，其特征在于，在步骤S3进一步包括：
所述机器人通过将采集的照明光转换为相应的电信号，并根据信号强弱判断是否解调该电信号；
当信号强度超过设定阈值，则确定机器人到达该LED灯具的坐标信息辐射范围，并对电信号解调得到该LED灯具的坐标信息。
5.根据权利要求1所述的机器人室内定位方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：
通过接收一个照明光光源的坐标信息及照明光辐射范围，得到机器人在该照明光光源的辐射范围内；
通过接收到多个照明光光源的坐标信息及照明光的辐射范围，得到机器人在多个照明光光源的共同辐射范围内。
6.一种室内机器人定位***，其特征在于，包括设于机器人行走区域的若干照明光光源，用于通过照明光向外辐射发出照明光光源的位置信息，所述机器人上设有与照明光光源对应的光接收器。
7.根据权利要求6所述的室内机器人定位***，其特征在于，所述坐标发射器的位置信息为坐标发射器在机器人行走区域内的坐标。
8.根据权利要求6所述的室内机器人定位***，其特征在于，所述位置发射器包括LED灯具和灯光调制器，所述LED灯具用于发射照明光，所述灯光调制器用于将坐标信息转换成可见光数字信号，并将可见光数字信号编码加载到LED灯具的发光模式上。
9.根据权利要求6所述的室内机器人定位***，其特征在于，所述坐标接收器包括光探测器和位置分析模块；所述光探测器用于采集照明光，并将照明光转换为相应的电信号发送给位置分析模块；所述位置分析模块用于根据接收的电信号强度，判断机器人是否位于该LED灯具的坐标信息辐射范围内，若电信号强度超过设定阈值，则对该电信号进行解调，得到该灯具的位置信息。
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