基于AprilTag的畜牧自主移动机器人建图与定位

来源：中国农机化学报杂志2022年第4期北京时间：

作者：吕恩利, 苏秋双, 王飞仁, 罗毅智, 曾伯阳, 曾志雄

单位：1. 华南农业大学工程学院，广州市，510642； 2. 广东机电职业技术学院，广州市，510550

摘要：为获取畜牧自主移动机器人在规模化养殖场中的位置信息，提出一种基于二维码（AprilTag）的建图与定位算法。利用在机器人上的单目相机对布置在环境中AprilTag进行观测，并融合轮式里程计对机器人运动的测量，基于扩展卡尔曼滤波（EKF）估计出机器人的状态，在此基础上推算每张AprilTag在全局坐标系中的位姿。在回环前，为抑制建图过程中累计误差的增长，将EKF估计的结果作为初值构建有关于投影关系的最小二乘问题，并使用列文伯格—马尔夸特（LM）方法求解该最小二乘问题，在检测到回环后采用全局优化消除累计误差。试验表明：本算法能在较大的范围内建立AprilTag地图，且使用该地图为机器人定位的平均误差为0.075 86 m，最大误差为0.303 93 m。

关键词：畜牧机器人,AprilTag,建图与定位,单目

基金资助：广东省畜禽疫病防治研究重点实验室开放基金（YDWS1904）；广州迦恩科技有限公司技术开发合作项目（HXKJHT2020058）