智能仓库管理系统中的机器人定位

摘要

目前，移动机器人在工农，交通，军事，服务和医疗等许多领域有着广泛应用，以扩展人类的工作能力，减轻或取代人类的繁重劳动。随着机器人技术的飞速发展，如何快速精确地确定机器人位置也显得尤为重要。在智能仓库管理系统中，由于其条件的约束，一些常用的传感器比如红外测距，GPS等不能达到定位的要求，因此需要通过其它传感器信息来反应机器人的位置。QR码是一种新兴的高性能的矩阵式二维条形码，由于它具有信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像等多种文字信息、保密防伪性强，制作方便，成本低等优点，可以很好地应用于智能仓库管理系统中的移动机器人定位。
　　本文根据智能仓库管理系统的实际情况，提出一种使用QR码对移动机器人进行定位的算法，并完成相关的软件实现与实验验证。研究的主要内容有：首先从智能仓库管理系统、机器人定位，QR码等方面介绍相关的研究现状和技术发展。接着对所采用的P3-DX机器人平台的两轮差动驱动模型建模，分析它的误差模型；然后根据仓库管理系统的实际环境地面宽敞、机器人路径比较简单的特点，提出一种通过对铺设在智能仓库中的QR码进行解码来解决智能仓库中的机器人定位问题的方案，介绍QR码的编码与解码过程及提取的方法，并以解出的QR码和角度估计机器人的姿态。为了得到机器人与QR码的相对偏移，我们通过分析摄像机的3维针孔模型，使用张正友提出的标定算法，对摄像机进行标定，得到摄像机的内、外参数。并根据针孔模型，推导出从图像中获得机器人与QR码的相对位置的方法。最后，根据智能仓库模型与此环境下机器人运动的特点，提出一种粒子滤波器(PF)与卡尔曼滤波器(EKF)相结合的算法对摄像机信息与机器人编码器信息融合进行定位，有效地提高了定位精度。

目录

智能仓库管理系统中的机器人定位

ROBOT LOCALIZATION IN INTELLIGENT WAREHOUSE MANAGEMENT SYSTEM

摘要

Abstract

第1 章绪 论

1.1 引言

1.2 定位问题综述

1.3 QR 码简介

1.4 本文主要内容

第2 章机器人模型

2.1 机器人运动学模型

2.2 误差分析

2.3 小结

第3 章基于 QR 码的粗定位

3.1 编码原理及过程

3.2 解码流程

3.3 QR 码解码的具体实现

3.4 基于 QR 码的机器人粗定位

3.5 小结

第4 章摄像机模型

4.1 摄像机模型

4.2 参数标定

4.3 机器人位置与摄像机参数的关系

4.4 实验结果

4.5 小结

第5 章定位算法

5.1 马尔可夫定位

5.2 扩展卡尔曼滤波

5.3 PF-EKF 算法

5.4 仿真及实验结果

5.5 小结

结论

参考文献

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致谢