CN113932808A - 一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,包括如下步骤:步骤1:开启扫地机器人执行清扫工作;步骤2:扫地机器人视觉摄像头初始化,确定扫地机位姿方向,陀螺仪也按照该方向作为初始化方向,扫地机器人按照该方向进行弓扫;步骤3:发送提取直线请求,执行步骤4;步骤4:等待摄像头,提取执行,计算角度,如果提取到角度或者提取直线次数超过两次,则执行步骤6,否则执行步骤5;步骤5:随机向前方行走20cm,执行步骤3;步骤6:如果提取到角度则和陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤7,否则直接进入步骤7。
Description
技术领域
本发明涉及扫地机器人技术领域,具体为一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法。
背景技术
扫地机器人,又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等,是智能家用电器的一种,能凭借一定的人工智能,自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式,将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒,从而完成地面清理的功能。一般来说,将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人,也统一归为扫地机器人。
随着科技不断发展进步,越来越多的人家开始使用扫地机器人,扫地机器人在工作过程中随着清扫时间的的延续及多次碰撞,会造成陀螺仪累计误差加大,如果不能及时校正,导致扫地机越走越偏离原来的方向,降低清扫效率及覆盖率,为此我们提出一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,包括如下步骤:
步骤1:开启扫地机器人执行清扫工作;
步骤2:扫地机器人视觉摄像头初始化,确定扫地机位姿方向,陀螺仪也按照该方向作为初始化方向,扫地机器人按照该方向进行弓扫;
步骤3:发送提取直线请求,执行步骤4;
步骤4:等待摄像头,提取执行,计算角度,如果提取到角度或者提取直线次数超过两次,则执行步骤6,否则执行步骤5;
步骤5:随机向前方行走20cm,执行步骤3;
步骤6:如果提取到角度则和陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤7,否则直接进入步骤7;
步骤7:继续清扫,如果陀螺仪输出需要矫正,或者清扫时间到达指定时间,则执行步骤8,否则直接执行步骤7;
步骤8:机器停止,发送矫正信息给摄像头,执行步骤9;
步骤9:等待摄像头,输出角度。如果获取到角度,则与陀螺仪进行矫正后执行步骤7,否则直接执行步骤7。
优选的,所述步骤6中的摄像头和陀螺仪首次数据融合算法包括如下步骤:
步骤1:扫地机器人开始全局清扫工作;
步骤2:发送提取直线请求,执行步骤3;
步骤3:等待摄像头,提取执行,计算角度,判断提取到直线或角度结果的次数是否超过两次,超过两次则执行步骤7,否则执行步骤4;提取到角度则执行步骤5;
步骤4:随机向前方行走20cm,执行步骤2;
步骤5:计算摄像头提取的角度,如果计算的角度次数大于两次未出结果,则执行步骤7,否则执行步骤4;如计算出角度则执行步骤6;
步骤6:摄像头提取的角度陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤7;
步骤7:继续进行清扫工作。
优选的,所述步骤7的清扫过程中陀螺仪、摄像头角度融合校正算法包括如下步骤:
步骤1:扫地机器人清扫工作中,未到达指定清扫时间时执行步骤2,否则执行步骤3;
步骤2:陀螺仪或者摄像头输出是否需要矫正的请求,如需矫正则执行步骤3,否则执行步骤1;
步骤3:机器停止,给摄像头发送陀螺仪角度并且发送矫正请求后执行步骤4;
步骤4:摄像头提取直线并且获取角度,判断是否计算出角度,如计算出角度则执行步骤5,否则执行步骤1;
步骤5:摄像头计算出的角度与陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤1。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,可以及时的对扫地机器人清扫时间的延续及多次碰撞造成的累计误差进行校正,避免扫地机器人清扫的路线偏差,保证了清扫效率及覆盖率。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明中首次视觉摄像头和陀螺仪位姿数据融合算法流程图;
图3为本发明中清扫过程中陀螺仪、摄像头角度融合校正算法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3,本发明提供一种技术方案:一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,包括如下步骤:
步骤1:开启扫地机器人执行清扫工作;
步骤2:扫地机器人视觉摄像头初始化,确定扫地机位姿方向,陀螺仪也按照该方向作为初始化方向,扫地机器人按照该方向进行弓扫;
步骤3:发送提取直线请求,执行步骤4;
步骤4:等待摄像头,提取执行,计算角度,如果提取到角度或者提取直线次数超过两次,则执行步骤6,否则执行步骤5;
步骤5:随机向前方行走20cm,执行步骤3;
步骤6:如果提取到角度则和陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤7,否则直接进入步骤7;
步骤7:继续清扫,如果陀螺仪输出需要矫正,或者清扫时间到达指定时间,则执行步骤8,否则直接执行步骤7;
步骤8:机器停止,发送矫正信息给摄像头,执行步骤9;
步骤9:等待摄像头,输出角度。如果获取到角度,则与陀螺仪进行矫正后执行步骤7,否则直接执行步骤7。
如图2所示,扫地机器人清扫工作中的摄像头和陀螺仪首次数据融合算法包括如下步骤:
步骤1:扫地机器人开始全局清扫工作;
步骤2:发送提取直线请求,执行步骤3;
步骤3:等待摄像头,提取执行,计算角度,判断提取到直线或角度结果的次数是否超过两次,超过两次则执行步骤7,否则执行步骤4;提取到角度则执行步骤5;
步骤4:随机向前方行走20cm,执行步骤2;
步骤5:计算摄像头提取的角度,如果计算的角度次数大于两次未出结果,则执行步骤7,否则执行步骤4;如计算出角度则执行步骤6;
步骤6:摄像头提取的角度陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤7;
步骤7:继续进行清扫工作。
如图3所示,扫地机器人的清扫过程中陀螺仪、摄像头角度融合校正算法包括如下步骤:
步骤1:扫地机器人执行玩首次数据融合算法后继续进行清扫工作,未到达指定清扫时间时执行步骤2,否则执行步骤3;
步骤2:陀螺仪或者摄像头输出是否需要矫正的请求,如需矫正则执行步骤3,否则执行步骤1;
步骤3:机器停止,给摄像头发送陀螺仪角度并且发送矫正请求后执行步骤4;
步骤4:摄像头提取直线并且获取角度,判断是否计算出角度,如计算出角度则执行步骤5,否则执行步骤1;
步骤5:摄像头计算出的角度与陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤1。
综上所述,扫地机开始启动时,视觉导航摄像头对清扫环境提取特征点,结合陀螺仪传递的位姿数据,进行位姿融合并确定初始化位姿方向,并将初始化数据传递给陀螺仪,陀螺仪按照初始化位姿方向行走;在弓扫过程中,随着陀螺仪位姿累计误差的积累到一定阈值,陀螺仪请求再次进行位姿数据融合,视觉摄像头再次提取环境特征点,并融合陀螺仪位姿数据,计算位姿方向,并和首次位姿方向进行比较,输出新的位姿方向给陀螺仪,陀螺仪再次按照新的初始化行走方向,按照上述方法,直到清扫结束。
工作原理:本发明当扫地机器人开始启动时,视觉导航摄像头初始化,并对清扫环境提取特征点,确定扫地机位姿方向,并将初始化数据传递给陀螺仪,陀螺仪也按照该方向作为初始化方向,机器人按照该方向进行弓扫,在弓扫过程中,随着行走时间的加长和碰撞次数的增多,陀螺仪的位姿累计误差加大,扫地机明显偏离原始的初始化方向,当陀螺仪的累计误差达到一定的阈值或者时间达到设定的时长,在弓扫过程中当扫地机触发前挡距离检测时,陀螺仪发出初始化请求,视觉摄像头再次提取环境特征点并且进行位姿初始化,重新确定扫地机位姿方向,并与第一次初始化方向和陀螺仪的当前方向进行比较,输出新的位姿方向给陀螺仪,陀螺仪再次按照新的初始化行走方向,如果误差小于一定的范围,则位姿重新初始化成功,按照新的初始化方向行走,如果误差加大,则重新初始化,按照上述步骤直到整个弓扫清扫完毕,确保扫地机一直按照第一次初始化方向进行弓扫,,避免扫地机器人清扫的路线偏差,保证了清扫效率及覆盖率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:开启扫地机器人执行清扫工作;
步骤2:扫地机器人视觉摄像头初始化,确定扫地机位姿方向,陀螺仪也按照该方向作为初始化方向,扫地机器人按照该方向进行弓扫;
步骤3:发送提取直线请求,执行步骤4;
步骤4:等待摄像头,提取执行,计算角度,如果提取到角度或者提取直线次数超过两次,则执行步骤6,否则执行步骤5;
步骤5:随机向前方行走20cm,执行步骤3;
步骤6:如果提取到角度则和陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤7,否则直接进入步骤7;
步骤7:继续清扫,如果陀螺仪输出需要矫正,或者清扫时间到达指定时间,则执行步骤8,否则直接执行步骤7;
步骤8:机器停止,发送矫正信息给摄像头,执行步骤9;
步骤9:等待摄像头,输出角度。如果获取到角度,则与陀螺仪进行矫正后执行步骤7,否则直接执行步骤7。
2.根据权利要求1所述的一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,其特征在于:所述步骤6中的摄像头和陀螺仪首次数据融合算法包括如下步骤:
步骤1:扫地机器人开始全局清扫工作;
步骤2:发送提取直线请求,执行步骤3;
步骤3:等待摄像头,提取执行,计算角度,判断提取到直线或角度结果的次数是否超过两次,超过两次则执行步骤7,否则执行步骤4;提取到角度则执行步骤5;
步骤4:随机向前方行走20cm,执行步骤2;
步骤5:计算摄像头提取的角度,如果计算的角度次数大于两次未出结果,则执行步骤7,否则执行步骤4;如计算出角度则执行步骤6;
步骤6:摄像头提取的角度陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤7;
步骤7:继续进行清扫工作。
3.根据权利要求1所述的一种适用于视觉导航扫地机器人视觉和陀螺仪融合校正的算法,其特征在于:所述步骤7的清扫过程中陀螺仪、摄像头角度融合校正算法包括如下步骤:
步骤1:扫地机器人清扫工作中,未到达指定清扫时间时执行步骤2,否则执行步骤3;
步骤2:陀螺仪或者摄像头输出是否需要矫正的请求,如需矫正则执行步骤3,否则执行步骤1;
步骤3:机器停止,给摄像头发送陀螺仪角度并且发送矫正请求后执行步骤4;
步骤4:摄像头提取直线并且获取角度,判断是否计算出角度,如计算出角度则执行步骤5,否则执行步骤1;
步骤5:摄像头计算出的角度与陀螺仪进行数据融合,然后执行步骤1。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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