CN111844041A - 定位辅助装置、机器人和视觉定位*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种定位辅助装置、机器人和视觉定位***。定位辅助装置设置于待定位的目标设备上，该装置包括显示单元、控制单元和通信单元；显示单元用于显示特征信息，其中，特征信息能够用于视觉定位以确定目标设备的位姿信息；控制单元与显示单元连接，用于控制显示单元显示特征信息；通信单元与控制单元连接，用于实现目标设备与其他设备之间的信息传输。该定位辅助装置能够便于对各种类型的目标设备实现视觉定位以及使得目标设备具备通信的功能。

Description

定位辅助装置、机器人和视觉定位***

技术领域

本申请涉及视觉定位技术领域，特别是涉及一种定位辅助装置、机器人和视觉定位***。

背景技术

视觉定位是指基于摄像头采集的画面对机器人进行检测并定位以获取机器人的位姿信息。

目前，视觉识别设备只能识别出经过训练的，其数据库中已有的机器人，不能识别出数据库以外的机器人，这极大地限制了视觉定位技术的应用和普及。

发明内容

本申请至少提供一种定位辅助装置、机器人和视觉定位***。

本申请第一方面提供了一种定位辅助装置，该装置用于设置于待定位的目标设备上，该装置包括显示单元、控制单元和通信单元；显示单元用于显示特征信息，其中，特征信息能够用于视觉定位以确定目标设备的位姿信息；控制单元与显示单元连接，用于控制显示单元显示特征信息；通信单元与控制单元连接，用于实现目标设备与其他设备之间的信息传输。

因此，通过利用显示单元来显示特征信息，可以使得视觉定位设备能够直接识别定位辅助装置，以此就可以获得目标设备的位姿信息，故便于对各种类型的目标设备实现视觉定位，而无需利用目标设备来训练视觉定位设备，减少训练成本。而且，通信单元可以实现目标设备与其他设备之间的信息交互。以此，可以使得本身不具备通信功能的目标设备具备与外界进行通信的能力。

其中，上述通信单元包括第一通信模块和第二通信模块，第一通信模块用于与其他设备连接，第二通信模块用于与目标设备连接。

因此，通过第一通信模块和第二通信模块，可以分别实现定位辅助装置分别与其他设备和目标设备的通信。

其中，上述接口为串行接口。

因此，通过将接口模块设置为串行接口，能够实现与目标设备的通信。

其中，上述的控制单元具体用于通过通信单元获取其他设备或目标设备的显示控制信息，并基于显示控制信息控制显示单元显示特征信息。

因此，控制单元通过获取显示控制信息，可以相应的显示特征信息，使得目标设备可以被视觉定位识别并获取其位姿信息。

其中，上述的显示控制信息为目标设备的设备标识信息，控制单元执行基于显示控制信息控制显示单元显示特征信息，包括：检测是否存在与设备标识信息对应的关联特征信息；若存在，则控制显示单元显示与设备标识信息绑定的关联特征信息；若不存在，则从待绑定的候选特征信息集合中选择一候选特征信息，控制显示单元显示选择的候选特征信息，并将选择的候选特征信息保存作为与设备标识信息绑定的关联特征信息。

因此，通过显示关联特征信息，视觉定位设备可以通过识别关联特征信息确认与关联特征信息对应的设备正在运行并获得其位姿信息。另外，在建立了选择的候选特征信息即是与该设备的设备标识信息的对应关系后，视觉定位设备就能够通过识别该选择的候选特征信息获取目标设备的位姿信息并确认其正在运行。

其中，上述的显示控制信息为预设特征信息，控制单元执行基于显示控制信息控制显示单元显示特征信息，包括：控制显示单元显示预设特征信息。

因此，通过直接显示显示控制信息，可以使得显示单元显示的特征信息是预设的特征信息，使得目标设备能够识别并获取位姿信息。

其中，上述的显示单元为发光二极管阵列。

通过将显示单元设置为发光二极管阵列，可以通过发光二极管阵列的亮暗来显示特征信息，使得该特征信息能够被识别。

本申请第二方面提供了一种机器人，该机器人包括：机器人本体和定位辅助装置，其中，定位辅助装置设置在机器人本体上，且为上述第一方面描述的装置。

本申请第三方面提供了一种视觉定位***，该***包括：目标设备和视觉定位设备。目标设备设置有上述第一方面描述的定位辅助装置。视觉定位设备用于根据定位辅助装置显示的特征信息进行视觉定位，以确定目标设备的位姿信息。

上述方案，通过利用显示单元来显示特征信息，可以使得视觉定位设备能够直接识别定位辅助装置，以此就可以获得目标设备的位姿信息，故便于对各种类型的目标设备实现视觉定位，而无需利用目标设备来训练视觉定位设备，减少训练成本。而且，通信单元可以实现目标设备与其他设备之间的信息交互。以此，可以使得本身不具备通信功能的目标设备具备与外界进行通信的能力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。

图1是本申请视觉定位***一实施例的示意图；

图2是本申请定位辅助装置实施例的第一框架示意图；

图3是本申请定位辅助装置实施例的第二框架示意图；

图4是本申请机器人实施例的一框架示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本申请实施例的方案进行详细说明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，本文中的“多”表示两个或者多于两个。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

视觉定位是指基于摄像头采集的画面对机器人进行检测并定位以获取机器人的位姿信息。在本申请中，可以利用视觉定位设备进行视觉定位。视觉定位设备中，包括经过标定的摄像头，作为图像采集设备以获取图像信息，还可以包括图像分析设备，来对采集的图像进行分析，以获取目标设备的位姿信息。可以理解的，摄像头的数量不受限制，可以是1个，也可以是数个。

在本申请中，定位辅助装置可以设置于目标设备上，以此可以使得视觉定位设备可以通过对定位辅助装置进行检测并定位，以获得定位辅助设备的位姿信息，并利用定位辅助设备的位姿信息作为目标设备的位姿信息。以此可以使得视觉定位设备不必识别目标设备，也就可以使得视觉定位设备不必事先花费大量时间来利用目标设备训练其识别模型，进而使得目标机器人能够快速接入到视觉定位***中。

参阅图1，图1是本申请视觉定位***一实施例的示意图。在本公开实施例中，视觉定位***10包括目标设备11、定位辅助装置12和视觉定位设备13。目标设备11可以是机器人，例如是能够移动的智能小车、搬运机器人等各种类型机器人。在目标设备11上，可以设置有定位辅助装置12，定位辅助装置12可以用于显示特征信息，使得视觉定位设备13可以识别出定位辅助装置12，并对其进行定位。特征信息可可以为任意能进行视觉识别的信息，具体可表现为图形、文字等。通常，为了实现根据特征信息实现视觉定位，可提前利用包含不同特征信息的图像对视觉定位模型进行训练，视觉定位设备13再利用训练好的视觉定位模型对定位辅助装置12显示的特征信息进行识别，并利用特征信息来定位，获取目标设备11的位姿信息。

定位辅助装置12例如可以设置在目标设备11的顶部，以减少定位辅助装置12被遮挡的概率，以此可以使得视觉定位设备13更加容易利用定位辅助装置12来获取目标设备11的位姿信息。视觉定位设备13可以利用视觉定位技术对定位辅助装置12显示的特征信息进行识别，以确定目标设备11的位姿信息。视觉定位设备13例如包括若干个已标定的摄像头131和图像分析装置132等等，图像分析装置132例如是计算机，能够对摄像头采集的图像进行分析，以获得目标设备11的位姿信息。

视觉定位技术就是利用图像采集设备，如摄像头、相机等对目标对象图像，并对采集到的图像进行识别，以识别出图像中关于目标对象的特征信息，并根据特征信息来计算出目标对象在相机坐标系下的三维坐标和旋转坐标，进而得到图像采集设备相对于目标对象的相对三维坐标和旋转坐标，以此来得到目标对象相对于地面的位姿信息。因此，视觉定位设备13能够通过对定位辅助装置12显示的特征信息进行图像采集，并利用采集得到的图像识别出特征信息，基于该特征信息确定定位辅助装置12的位姿信息，由于定位辅助装置12设置在目标设备11上，故相当于得到目标设备11的位姿信息。下面对定位辅助装置进行进一步的描述。

请参阅图2，图2是本申请定位辅助装置实施例的第一框架示意图。在本公开实施例中，定位辅助装置20包括显示单元21、控制单元22和通信单元23。

显示单元21可以用于显示特征信息。显示单元21显示的特征信息能够用于视觉定位以确定目标设备的位姿信息。特征信息是已经用于训练视觉定位设备的信息，因此视觉定位设备能够利用视觉定位技术对特征信息进行识别来确定目标设备的位姿信息。特征信息例如是特定的图案，例如是一些特定的二维图案，如十字形，正方形等等。可以理解的，特征信息的数量可以是数个，因此显示单元21也可以显示数个特征信息。在一个公开实施例中，显示单元21可以是发光二极管(Light Emitting Diode,LED)阵列，通过控制LED阵列中的部分LED灯发光，部分LED灯不发光，或是全部LED灯都发光等，可以构成特定的图案，以作为特征信息。具体而言，LED阵列可以是5*5的阵列，也可以是其他阵列，LED阵列的设置不受限制，可以根据需要进行调整。在另一个公开实施例中，显示单元21还可以是显示屏，例如是LED显示屏或是液晶显示屏等等。

通过利用显示单元21来显示特征信息，可以使得视觉定位设备能够直接识别定位辅助装置20，以此就可以获得目标设备的位姿信息，而不必利用目标设备来训练视觉定位设备。以此，可以使得目标设备的种类不受限制，能够快速帮助各种类型的目标设备被视觉定位识别。

在本公开实施例描述的定位辅助装置20中，控制单元22与显示单元21连接，可以用于控制显示单元21显示特征信息。控制单元22例如是控制电路，包括有处理器，能够发出控制指令。显示单元21在接收到的控制单元22发送的控制指令后，就可以基于控制指令，显示相应的特征信息。

通信单元23与控制单元22连接。通信单元23能够实现目标设备与其他设备之间的信息传输，其他设备例如是视觉定位设备或是其他目标设备，通信单元23例如可以实现目标设备和视觉定位设备的信息交互。

以此，通过利用显示单元21来显示特征信息，可以使得视觉定位设备能够直接识别定位辅助装置20，以此就可以获得目标设备的位姿信息，故便于对各种类型的目标设备实现视觉定位，而无需利用目标设备来训练视觉定位设备，减少训练成本。而且，通过定位辅助装置20的通信单元23，可以实现目标设备与其他设备之间的信息交互。以此，可以使得本身不具备通信功能的目标设备具备与外界进行通信的能力。

请参阅图3，图3是本申请定位辅助装置实施例的第二框架示意图。本公开实施例是对上述定位辅助装置实施例的进一步的扩展。具体而言，定位辅助装置30包括显示单元31、控制单元32和通信单元33。

具体而言，通信单元33包括第一通信模块332和第二通信模块332。第一通信模块332用于与其他设备进行无线连接。第一通信模块332例如是行动热点模块。视觉定位设备可以通过与通信单元33无线连接，通过定位辅助装置30实现与目标设备的信息交互；或是每个目标设备通过各自的第一通信模块，实现与其他目标设备的信息交互。第二通信模块332用于与目标设备进行连接。例如，在第二通信模块332设置有接口，使得目标设备可以通过该接口与通信单元33有线连接，实现与视觉定位设备和定位辅助装置30的信息交互。第二通信模块332例如是串行接口。

可见，通过定位辅助装置30的通信单元33，可以实现目标设备与其他设备的连接，进而实现它们之间信息的交互。以此，可以使得本身不具备通信功能的目标设备具备与外界进行通信的能力，使得目标设备能够更加容易接入视觉定位识别***。

在一个公开实施例中，控制单元32能够通过通信单元33获取其他设备或目标设备的显示控制信息。显示控制信息可以理解为视觉定位设备或目标设备向定位辅助装置30发送的，用于控制定位辅助装置30显示特定特征信息的控制信息。具体而言，视觉定位设备或目标设备可以向定位辅助装置30的通信单元33发送显示控制信息，以此控制单元32就能够通过通信单元33获取视觉定位设备或目标设备发送的显示控制信息。

在控制单元32获取到显示控制信息以后，控制单元32可以基于显示控制信息控制显示单元31显示特征信息。例如，控制单元32可以分析获取的显示特征信息，并获取与显示特征信息对应的特征信息，再控制显示单元31显示特征信息。或者，显示特征信息自身就可以是特征信息，也即显示特征信息是预设特征信息，则控制单元32获取到预设控制信息以后，就可以直接控制显示单元31显示预设控制信息。控制单元32通过获取显示控制信息，可以相应的显示特征信息，使得目标设备可以被视觉定位识别并获取其位姿信息。

在一个公开实施例中，显示控制信息为目标设备的设备标识信息。设备标识信息可以理解为用于识别设备的信息，例如是设备的序列号等。基于此，控制单元32在获取的目标设备的设备标识信息以后，可以通过分析该设备标识信息，来确认与定位辅助装置30连接的目标设备具体类型等信息。

当显示控制信息为目标设备的设备标识信息时，控制单元32执行基于显示控制信息控制显示单元31显示特征信息这一过程，具体而言可以包括以下步骤：

步骤1：控制单元32检测是否存在与设备标识信息对应的关联特征信息。

在定位辅助装置30中，可以预先存储有已经接入视觉定位***的机器人的设备标识信息，并为每一个已经接入的设备分配一个特定的关联特征信息。关联特征信息可以理解为与一特定的目标设备对应的特征信息。例如，一号设备已经接入了视觉定位***，则为一号设备分配的关联特征信息可以是第一特征信息。此后，视觉定位设备在识别到第一特征信息以后，就可以确认是一号设备在运行当中。因此控制单元32通过分析获得的设备标识信息，就可以确认该设备是否已经接入视觉定位***的设备，是否存在着与该设备对应的关联特征信息。也即，控制单元32可以检测是否存在与设备标识信息对应的关联特征信息。

步骤2：若存在，则控制显示单元31显示与设备标识信息绑定的关联特征信息。

在控制单元32检测到存在与该设备存在的对应的关联特征信息，即意味着该设备是已经接入过视觉定位***的。此时，控制单元32可以控制显示单元31显示与设备标识信息绑定的关联特征信息。以此，可以使得视觉定位设备能够显示的特征信息，确认该设备处于运行过程当中。

通过显示关联特征信息，视觉定位设备可以通过识别关联特征信息确认与关联特征信息对应的设备正在运行。

步骤3：若不存在，则从待绑定的候选特征信息集合中选择一候选特征信息，控制显示单元31显示选择的候选特征信息，并将选择的候选特征信息保存作为与设备标识信息绑定的关联特征信息。

若控制单元32检测到不存在与该设备的设备标识信息对应的关联特征信息，即意味着该设备之前没有接入视觉定位***，是新加入的设备。此时，控制单元32可以从待绑定的候选特征信息集合中选择一候选特征信息，并控制显示单元31显示选择的候选特征信息。待绑定的候选特征信息可以理解为这些候选特征信息目前还没有与之对应的设备标识信息。同时，控制单元32还可以将选择的候选特征信息保存作为与设备标识信息绑定的关联特征信息。在建立的对应关系后，选择的候选特征信息即是与该设备的设备标识信息对应的关联特征信息，控制单元32可以将选择的候选特征信息从待绑定的候选特征信息集合中删除。

通过为不存在关联特征信息的目标设备分配待绑定的候选特征信息，可以使得视觉定位设备能够通过识别选择的候选特征信息来获取目标设备的位姿信息。另外，在建立了选择的候选特征信息即是与该设备的设备标识信息的对应关系后，视觉定位设备就能够通过识别该选择的候选特征信息确认对应的目标设备正在运行。

可以理解的，为每一个已经接入的设备分配一个特定的关联特征信息的执行主体，可以是控制单元32，也可以是视觉定位设备。不管是控制单元32还是视觉定位设备，在一者为一个已经接入的设备分配一个特定的关联特征信息后，都可以向另一者发送相关的信息，使得另一者能够同步获取的该设备的设备标识信息和关联特征信息的对应关系。另外，在控制单元32将选择的候选特征信息保存作为与设备标识信息绑定的关联特征信息后，控制单元32可以通过通信单元33的第一通信模块332，向视觉定位设备发送相关的信息，使得视觉定位设备能够同步建立选择的候选特征信息与设备标识信息的对应关系。

通过上述的方案，通过利用显示单元31来显示特征信息，可以使得视觉定位设备能够直接识别定位辅助装置30，以此就可以获得目标设备的位姿信息。另外，通过定位辅助装置30的通信单元33，可以实现目标设备和其他设备的信息交互。

请参阅图4，图4是本申请机器人实施例的一框架示意图。本实施例的机器人40包括机器人本体41和定位辅助装置42。定位辅助装置42可以是上述实施例描述的定位辅助装置。另外，定位辅助装置42设置在机器人本体41上，例如是设置机器人的顶部，使得定位辅助装置42显示的特征信息不会因为机器人的旋转移动等，而不能被视觉定位设备识别。机器人本体41例如是小车，或是搬运机器人，或是机械小狗等等。

以此，通过在机器人本体41上设置定位辅助装置42，可以使得机器人本体41不需要提前接入相关的视觉定位***，只需要通过定位辅助装置42就可以完成位姿的获取，进而使得机器人本体41能够快速接入相关的视觉定位***，并且还能通过定位辅助装置42的通信功能实现机器人本体41与其他机器人或是视觉定位设备的通信。

上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

Claims (10)

1.一种定位辅助装置，其特征在于，所述定位辅助装置用于设置于待定位的目标设备上，包括：

显示单元，用于显示特征信息，其中，所述特征信息能够用于视觉定位以确定所述目标设备的位姿信息；

控制单元，所述控制单元与所述显示单元连接，用于控制所述显示单元显示所述特征信息；

与所述控制单元连接的通信单元，用于实现所述目标设备与其他设备之间的信息传输。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信单元包括第一通信模块和第二通信模块，所述第一通信模块用于与所述其他设备连接，所述第二通信模块用于与所述目标设备连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一通信模块用于与所述其他设备进行无线连接；所述第二通信模块设有接口，以用于与所述目标设备进行有线连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述接口为串行接口。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元具体用于通过所述通信单元获取所述其他设备或目标设备的显示控制信息，并基于所述显示控制信息控制所述显示单元显示所述特征信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述显示控制信息为目标设备的设备标识信息，所述控制单元执行基于所述显示控制信息控制所述显示单元显示所述特征信息，包括：

检测是否存在与所述设备标识信息对应的关联特征信息；

若存在，则控制所述显示单元显示与所述设备标识信息绑定的关联特征信息；

若不存在，则从待绑定的候选特征信息集合中选择一候选特征信息，控制所述显示单元显示选择的所述候选特征信息，并将所述选择的候选特征信息保存作为与所述设备标识信息绑定的关联特征信息。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述显示控制信息为预设特征信息，所述控制单元执行基于所述显示控制信息控制所述显示单元显示所述特征信息，包括：

控制所述显示单元显示所述预设特征信息。

8.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述显示单元为发光二极管阵列。

9.一种机器人，其特征在于，包括机器人本体和定位辅助装置，其中，所述定位辅助装置设置在所述机器人本体上，且为权利要求1至8任一项所述的装置。

10.一种视觉定位***，其特征在于，包括：

目标设备，设置有权利要求1至8任一项所述的定位辅助装置；

视觉定位设备，用于根据所述定位辅助装置显示的特征信息进行视觉定位，以确定所述目标设备的位姿信息。

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