一种创建环境场景全局坐标方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于机器人构建地图技术领域，提供了一种创建环境场景全局坐标方法及系统，该方法应用于包含激光测距仪和机器人的系统，所述激光测距仪搭载在所述机器人上，所述方法包括：通过所述激光测距仪采集所述机器人在行驶过程中外部环境相对于所述机器人的局部坐标数据；获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据；根据所述全局坐标数据创建所述外部环境的地图信息。通过本发明专利技术，使得数据采集更全面、精确，可以准确的再现二维环境场景。

【技术实现步骤摘要】
一种创建环境场景全局坐标方法及系统
本专利技术属于机器人构建地图
，尤其涉及一种创建环境场景全局坐标方法及系统。
技术介绍
激光测距仪通过激光扫描测得环境表面对应点到测量位置的距离，通过对距离和角度可以得到对应点相对激光测距仪的坐标。但激光测距仪的检测范围并不是360度，受其扫描范围的限制，每次扫描都只能获取场景的一部分数据，为得到场景全局坐标，需要在不同的角度对环境场景进行扫描。激光扫描仪每次扫描的数据都是环境场景相对于该扫描位置的局部坐标值，即在不同的扫描位置得到的数据并不在同一个坐标系下。现有技术需要将不同扫描位置扫描到的数据点集进行匹配来获得场景全局坐标，计算量较大且不够准确。
技术实现思路
本专利技术实施例在于提供一种创建环境场景全局坐标方法，以解决现有技术在创建场景全局坐标时计算量较大且不够准确的问题。本专利技术实施例的第一方面，提供一种创建环境场景全局坐标方法，应用于包含激光测距仪和机器人的系统，所述激光测距仪搭载在所述机器人上，所述方法包括：通过所述激光测距仪采集所述机器人在行驶过程中外部环境相对于所述机器人的局部坐标数据；获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据；根据所述全局坐标数据创建所述外部环境的地图信息。本专利技术实施例的第二方面，提供一种创建环境场景全局坐标系统，所述系统包括：激光测距仪以及机器人，所述激光测距仪搭载在所述机器人上；数据采集模块，用于通过所述激光测距仪采集所述机器人在行驶过程中外部环境相对于所述机器人的局部坐标数据；数据转换模块，用于获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据；数据处理模块，用于根据所述全局坐标数据创建所述外部环境的地图信息。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例将机器人作为激光测距仪的载体，通过机器人的行使使激光测距仪能够更全面采集外部环境的局部坐标数据，并根据机器人的行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据，使得数据结果更全面、精确，可以准确的再现二维环境场景。而且本专利技术实施例实现简单，对硬件要求较低，从而有利于降低产品成本，具有较强的易用性和实用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术第一实施例提供的创建环境场景全局坐标方法所适用的应用场景图；图2是本专利技术第一实施例提供的机器人的示意图；图3是本专利技术第二实施例提供的创建环境场景全局坐标方法的实现流程图；图4是本专利技术第二实施例提供的机器人行使过程中的示意图；图5是本专利技术第二实施例提供的机器人行使过程中的另一示意图；图6是本专利技术第三实施例提供的创建环境场景全局坐标系统的组成结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一：图1示出了第一实施例提供的创建环境场景全局坐标方法所适用的应用场景，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。如图1所示，该应用场景包括激光测距仪1、机器人2以及处理器3，所述激光测距仪1搭载在所述机器人2上，具体的可以是搭载在所述机器人2的扩展板上。示例性的，所述机器人2还配置有两个前轮、后独轮、无线网络模块及linux操作系统等。本实施例在启动机器人2后，设置所述机器人的直行速度、转弯时的速度（当直线行驶时设置两个前轮的速度相同；当转弯时设置两个前轮中内圈车轮速度为外圈车轮速度的一半）以及初始行驶方向。示例性的，如图2所示，以机器人2启动位置作为坐标原点，初始行驶方向为y轴，两个前轮之间的距离为d，激光测距仪1的扫描角度为（-30°，120°）。为了更全面采集外部环境的数据，将机器人2作为激光测距仪1的载体，通过所述激光测距仪1采集所述机器人2在行驶过程中外部环境相对于所述机器人2的局部坐标数据。其中，所述激光测距仪1采用非接触的方式测量预定范围（5.6m,240°的范围）内的物体尺寸和位置。在本实施例中，处理器3向机器人2发送控制指令，所述控制指令包含机器人2的行驶方向、行驶速度等，机器人2在接收到所述处理器3发送的控制指令后，根据所述控制指令中的行驶方向、行驶速度进行行驶。激光测距仪1采集所述机器人2在行驶过程中外部环境相对于所述机器人2的局部坐标数据，并将所述局部坐标数据发送给所述机器人2进行存储，机器人2根据自身的行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据，并在所述全局坐标数据达到预设阈值时，所述机器人2暂停N秒（N为大于或等于1的整数），并在暂停的过程中将所述全局坐标数据发送给所述处理器3，具体的可以是根据TCP/IP协议将所述全局坐标数据发送给所述处理器3。机器人2在将当前存储的全局坐标数据发送给处理器3后，继续行驶，循环执行上述数据采集、数据转换以及数据发送等步骤，直到所需的外部环境数据全部采集完或者机器人2接收到处理器3发送的停止后，激光测距仪1停止数据的采集。处理器3根据接收到的全部的全局坐标数据通过matlab等可视化软件创建所述外部环境的地图信息，以还原外部的二维环境场景。本专利技术实施例实现简单，对硬件要求较低，具有较高的灵活性。而且数据采集全面、准确，使得外部的二维环境场景可以准确再现。实施例二：图3示出了第二实施例提供的创建环境场景全局坐标方法的实现流程，该方法可应用于图1所示的应用场景，该方法过程详述如下：在步骤S301中，通过激光测距仪采集机器人在行驶过程中外部环境相对于所述机器人的局部坐标数据。在本实施例中，所述激光测距仪搭载在所述机器人上，具体的可以是搭载在所述机器人的扩展板上。将机器人作为激光测距仪1的载体，通过所述激光测距仪采集所述机器人在行驶过程中外部环境相对于所述机器人的局部坐标数据。其中，所述激光测距仪采用非接触的方式测量预定范围（5.6m,240°的范围）内的物体尺寸和位置。在本实施例中，所述激光测距仪一次扫描682个点，从（-30°，120°）逐个扫描，得到的点再通过角度计算，得到坐标点，公式如下：激光测距仪每根线的角度值为：angle=(i-(LRF_DATA_NB/2.0-1024/4.0))*360.0/1024.0；所述682个点中第i点坐标为：x=kb_lrf_DistanceData[i]*cos(angle*M_PI/180.0);y=kb_lrf_DistanceData[i]*sin(angle*M_PI/180.0);其中，kb_lrf_DistanceData[i]是所述激光测距仪到预定范围内物体的距离，LRF_DATA_NB值为682，M_PI值是3.14。在步骤S302中，获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据。具体的是，当所述机器人沿设置的初始方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种创建环境场景全局坐标方法，其特征在于，应用于包含激光测距仪和机器人的系统，所述激光测距仪搭载在所述机器人上，所述方法包括：通过所述激光测距仪采集所述机器人在行驶过程中外部环境相对于所述机器人的局部坐标数据；获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据；根据所述全局坐标数据创建所述外部环境的地图信息。

【技术特征摘要】
1.一种创建环境场景全局坐标方法，其特征在于，应用于包含激光测距仪和机器人的系统，所述激光测距仪搭载在所述机器人上，所述方法包括：通过所述激光测距仪采集所述机器人在行驶过程中外部环境相对于所述机器人的局部坐标数据；获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据；根据所述全局坐标数据创建所述外部环境的地图信息；所述获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据包括：当所述机器人沿设置的初始方向直线行驶时，全局坐标数据中第i点坐标为：x＝kb_lrf_DistanceData[i]×cos(angle×M_PI/180.0)；y＝ch_y+kb_lrf_DistanceData[i]×sin(angle×M_PI/180.0)；其中，angle＝(i-(LRF_DATA_NB/2.0-1024/4.0))×360.0/1024.0，angle表示角度值，LRF_DATA_NB值为682，ch_y是所述机器人移动的距离，kb_lrf_DistanceData[i]是所述激光测距仪到预定范围内物体的距离，M_PI值是3.14。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述机器人的行驶速度及偏移角度之前，所述方法包括：启动所述机器人，设置所述机器人的直行速度、转弯时的速度以及初始行驶方向。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据包括：当所述机器人向右转弯时，全局坐标数据中第i点坐标为：x＝ch_x+1.5d×(1-cos(ch_angle×M_PI/180.0))；y＝ch_y+1.5d×sin(ch_angle×M_PI/180.0)；其中，(ch_x,ch_y)是第i-1点的全局坐标，ch_angle是所述机器人的步进角度，ch_angle值为360°/(N-1)，N表示机器人暂停的时间，N为大于1的整数，d是所述机器人两个前轮间的距离；当所述机器人向左转弯时，全局坐标数据中第i点坐标为：x＝ch_x-1.5d×sin(ch_angle×M_PI/180.0)；y＝ch_y+1.5d×cos(ch_angle×M_PI/180.0)；其中，(ch_x,ch_y)是第i-1点的全局坐标，ch_angle是所述机器人的步进角度，ch_angle值为360°/(N-1)，N表示机器人暂停的时间，N为大于1的整数，d是所述机器人两个前轮间的距离，M_PI值是3.14。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述机器人的行驶速度和偏移角度，根据所述行驶速度和偏移角度将所述局部坐标数据转换为全局坐标数据包括：当所述机器人沿相对于初始方向的斜线方向行驶时，全局坐标数据中第i点坐标为：x＝ch_x+kb_lrf_DistanceData[i]×cos(angle×M_PI/180.0)；y＝ch_y+kb_lrf_DistanceData[i]×sin(angle×M_PI/180.0)；其中，angle＝(i-(LRF_DATA_NB/2.0-1024/4.0))×360.0/1024.0+ch_angle，angle表示角度值，LRF_DATA_NB值为682，(ch_x,ch_y)是第i-1点的全局坐标，ch_angle是所述机器人的步进角度，ch_angle值为360°/(N-1)，N表示机器人暂停的时间，N为大于1的整数，kb_lrf_Dis...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦召红，朱定局，张敏，王凌霄，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44