基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法及系统,包括：采集数据，其中采集数据的方法为：将采集的图片转换成图片数据，结合IMU数据，封装成帧数据发送到第一存储系统；制造室内地图，再根据所述室内地图的数据制造室内3D模型；根据物料的位置计算导航路径，并按照所述导航路径导航到物料所在的位置；效验物料，并收集物料直至完成所有物料的收集。本发明专利技术有利于及时定位，可以快速寻找物料。

【技术实现步骤摘要】
基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法及系统
本专利技术涉及工业计算机视觉定位的
，尤其是指一种基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法及系统。
技术介绍
SLAM（英文全称SimultaneousLocalizationAndMapping，简称SLAM）主要目的是即时构建地图并定位。SLAM的概念最早在1988年Smith、Self和Cheeseman提出。研究方向是通过摄像头和传感器采集环境数据，模拟人眼对环境的认知，使机器人达到自主移动和导航的功能。近代基于SLMA的概念延伸出各种不同的算法，基于采集设备的不同，大体分类有如下几种：第一、单目：只用一个摄像头采集数据。第二、双目：使用两个平行位置的摄像头采集数据。第三、RGB-D摄像头：带有深度感知的摄像头，简称深度摄像头。第四、单目+IMU传感器：使用一个摄像头采集数据，IMU做轨迹辅助校准。第五、激光：使用激光测量当前位置与物体的距离，第六、激光+IMU：激光测量物体，IMU做轨迹辅助校准。目前比较热门的SLAM框架有：ORB-SLAM2、VINSMONO、VINSFUSION等。ORB-SLAM2是基于ORB特征的三维空间定位与即时构建地图的算法，在2015年由RaulMur-Artal，J.M.M.Montiel和JuanD.Tardos等人提出的基于PTAM架构的算法。ORB特征提取方法计算图像的特征点效率较高，在追踪部分每帧耗时约30毫秒，其中特征点提取耗时约11毫秒，姿态估计耗时约20毫秒，整体效果可以达到30fps。在地图构建部分每帧耗时约385毫秒，其中采集新的特征点约耗时约70毫秒，数据闭环耗时约300毫秒，效率一般，有优化空间。在2020年7月由CarlosCampos,RichardElvira等人发布了ORB-SLAM3，对比ORB-SLAM2增加了鱼眼镜头、IMU、多地图系统等，在初始化阶段性能提高了2-5倍，鲁棒性也大大提高。在追踪部分如果图片识别精度不够时，会使用IMU数据做辅助校准移动的轨迹，提高了移动轨迹的精确度。WMC（英文全称WarehouseManagementSystem，简称WMS），WMS是仓储管理系统，一种用于管理仓库中存储的物料信息的实时计算机操作信息系统，主要目的管理仓库物料和提升作业效率。包含物料的入库，收货检验，上架，拣货作业，库存数量，库内管理，出库等功能，为企业仓库管理提供便捷化，标准化，系统化的仓库管理。传统WMS系统，在物料出入库或拣货作业等涉及到寻找物料或放置物料的相关作业时，需要操作员到电脑上打印物料清单，对应清单靠对仓库的认知一点点的寻找，如果仓库面积较大，操作的物料较多时，仅靠人脑无法在多点中求出最优路径，因此需要来回多次，浪费时间，效率较慢。此外在物料较多时，还容易发生物料遗漏，收集不全，需要人工反复清点，浪费人力。特别是对于新来的操作员或者对仓库不熟悉的操作员上述问题就变得更为明显。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中准确率低，且施工效率低的问题，从而提供一种高效、便捷，准确率高的基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术的一种基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法，包括：步骤S1：采集数据，其中采集数据的方法为：将采集的图片转换成图片数据，结合IMU数据，封装成帧数据发送到第一存储系统；步骤S2：制造室内地图，再根据所述室内地图的数据制造室内3D模型，其中制造室内地图的方法为：将采集的数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器，所述服务器运算解析后将数据传输至ORB-SLAM3，所述ORB-SLAM3计算所述数据并输出帧数据集和构建地图数据集；步骤S3：根据物料的位置以及操作员的位置计算导航路径，并按照所述导航路径导航到物料所在的位置，其中所述操作员的位置的定位方法为：将当前位置的环境数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器，所述服务器运算解析后将数据传输至ORB-SLAM3，所述ORB-SLAM3计算并输出帧姿态数据，通过第二存储系统发送到前端设备，所述前端设备根据帧姿态数据确定当前位置；步骤S4：效验物料，并收集物料直至完成所有物料的收集。在本专利技术的一个实施例中，所述采集数据时，利用摄像头和IMU传感器采集数据。在本专利技术的一个实施例中，所述帧数据包括当前的时间戳，图片数据，IMU数据，将一帧帧连续的数据保存起来形成一个完整的数据。在本专利技术的一个实施例中，将采集的数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器时，以时间戳为序，每帧数据依次往后叠加。在本专利技术的一个实施例中，所述ORB-SLAM3计算并输出帧姿态数据，通过第二存储系统发送到前端设备时，先将图片数据处理解析，提取特征点，再与帧数据集匹配，若两帧特征点的空间矢量相识度不小于90%时，则匹配成功，将当前帧数据加入帧数据集中，计算出当前帧基于上一帧的估计姿态数据，更新构建地图数据；若特征点匹配的两帧特征点的空间矢量相识度小于90%时，则结合IMU数据做辅助校准，将当前帧数据的IMU数据与前多帧的姿势数据计算出当前帧的姿态数据，最后输出帧数据集和构建地图数据集组成一个完整的地图数据。在本专利技术的一个实施例中，所述制造室内3D模型的方法为：将所述室内地图数据中的帧数据集作为记录前端设备移动时的姿态数据，通过帧数据集绘制记录前端设备的移动路径；将构建地图数据中关键帧和特征点数据集以点云的效果建立三维环境模型，结合WMS系统的物料数据，将对应的物料位置数据和三维环境模型结合，建立完整的具有物料数据信息的三维环境模型。在本专利技术的一个实施例中，所述关键帧是通过所述帧数据集进行提取，对多帧数据作比较，求出其中识别率最高的帧数据，作为关键帧。在本专利技术的一个实施例中，所述计算导航路径的方法为：获取操作员所在的第一位置点的具体坐标信息，将第一位置点坐标上传到WMS系统，所述WMS系统根据第一位置点和物料所在的第二位置点的坐标计算出最优路径。在本专利技术的一个实施例中，按照所述导航路径导航到物料所在的位置的方法为：将所述最优路径发送到所述前端设备，将所述最优路径数据以可视化的方式显示在所述前端设备中，结合ORB_SLAM3返回的帧姿态数据，确定当前设备的姿态，引导操作员前进。本专利技术还提供了一种基于SLAM实现室内物料寻址导航系统，包括：数据采集模块，用于将采集的图片转换成图片数据，结合IMU数据，封装成帧数据发送到第一存储系统；建模模块，用于将采集的数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器，所述服务器运算解析后将数据传输至ORB-SLAM3，所述ORB-SLAM3计算所述数据并输出帧数据集和构建地图数据集，完成制造室内地图，再根据所述室内地图的数据制造室内3D模型；计算模块，用于根据物料的位置以及操作员的位置计算导航路径，并按照所述导航路径导航到物料所在的位置，其中所述操作员的位置的定位为：将当前位置的环境数据通过所述第一存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：采集数据，其中采集数据的方法为：将采集的图片转换成图片数据，结合IMU数据，封装成帧数据发送到第一存储系统；/n步骤S2：制造室内地图，再根据所述室内地图的数据制造室内3D模型，其中制造室内地图的方法为：将采集的数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器，所述服务器运算解析后将数据传输至ORB-SLAM3，所述ORB-SLAM3计算所述数据并输出帧数据集和构建地图数据集；/n步骤S3：根据物料的位置以及操作员的位置计算导航路径，并按照所述导航路径导航到物料所在的位置，其中所述操作员的位置的定位方法为：将当前位置的环境数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器，所述服务器运算解析后将数据传输至ORB-SLAM3，所述ORB-SLAM3计算并输出帧姿态数据，通过第二存储系统发送到前端设备，所述前端设备根据帧姿态数据确定当前位置；/n步骤S4：效验物料，并收集物料直至完成所有物料的收集。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：采集数据，其中采集数据的方法为：将采集的图片转换成图片数据，结合IMU数据，封装成帧数据发送到第一存储系统；
步骤S2：制造室内地图，再根据所述室内地图的数据制造室内3D模型，其中制造室内地图的方法为：将采集的数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器，所述服务器运算解析后将数据传输至ORB-SLAM3，所述ORB-SLAM3计算所述数据并输出帧数据集和构建地图数据集；
步骤S3：根据物料的位置以及操作员的位置计算导航路径，并按照所述导航路径导航到物料所在的位置，其中所述操作员的位置的定位方法为：将当前位置的环境数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器，所述服务器运算解析后将数据传输至ORB-SLAM3，所述ORB-SLAM3计算并输出帧姿态数据，通过第二存储系统发送到前端设备，所述前端设备根据帧姿态数据确定当前位置；
步骤S4：效验物料，并收集物料直至完成所有物料的收集。


2.根据权利要求1所述的基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法，其特征在于：所述采集数据时，利用摄像头和IMU传感器采集数据。


3.根据权利要求1所述的基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法，其特征在于：所述帧数据包括当前的时间戳，图片数据，IMU数据，将一帧帧连续的数据保存起来形成一个完整的数据。


4.根据权利要求1所述的基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法，其特征在于：将采集的数据通过所述第一存储系统发送到运行ORB-SLAM3的服务器时，以时间戳为序，每帧数据依次往后叠加。


5.根据权利要求1所述的基于SLAM实现室内物料寻址导航的方法，其特征在于：所述ORB-SLAM3计算并输出帧姿态数据，通过第二存储系统发送到前端设备时，先将图片数据处理解析，提取特征点，再与帧数据集匹配，若两帧特征点的空间矢量相识度不小于90%时，则匹配成功，将当前帧数据加入帧数据集中，计算出当前帧基于上一帧的估计姿态数据，更新构建地图数据；若特征点匹配的两帧特征点的空间矢量相识度小于90%时，则结合IMU数据做辅助校准，将当前帧数据的IMU数据与前多帧的姿势数据计算出当前帧的姿态数据，最后输出帧数据集和构建地图数据集组成一个完整的地图数据。

【专利技术属性】
技术研发人员：李康康，
申请(专利权)人：苏州超集信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32