一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法技术

本发明专利技术属于移动机器人地图创建技术领域，涉及一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法。该方法针对在未知环境中地图的复杂性，利用激光传感器实时地采集机器人所处的环境信息；采用动态阈值法对数据集合进行区域分割；利用最小二乘法进行直线拟合；通过判断相邻线段的斜率关系对子线段进行合并，得到反映局部地图的完整线段；通过求取偏移矩阵将两个不同坐标系下的局部地图转换到同一坐标系下，找到连续两帧中线段与线段之间的相关性，对全局地图进行更新，从而实现实时和高精度的几何地图创建。本发明专利技术与现有技术相比优点在于：本发明专利技术降低了传感器采集移动机器人周围环境数据的误差，提高了移动机器人构建地图的实时性和精度。

A Geometric Mapping Method for Mobile Robot Based on Laser Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法
本专利技术涉及移动机器人地图创建
，具体为一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法。
技术介绍
移动机器人同步地图创建与定位(SLAM)是移动机器人研究的核心内容之一。在一个陌生的环境中，有没有障碍物，有没有拐角，有没有物体移动，这些都是未知的，要想让机器人做出预判避免发生碰撞，就必须使其具有实时获取环境信息并创建环境模型的能力。环境建模的准确性决定了导航定位的精度，而且机器人的自定位又依赖于环境建模。一个适当的环境建模将提高机器人对环境的理解能力，减少决策的规划量，缩短规划时间。环境模型的建立通常是通过建立环境地图来实现的。近几年来，国内外研究者对于环境地图的创建开展了大量的实验与理论研究。描述环境地图的方法主要有栅格地图法、几何地图法和拓扑地图法。Thrun等人设计的博物馆导游机器人MINERVA利用激光测距仪进行扫描并建立栅格地图，利用EM法(最大期望值法)和马尔克夫法算法进行定位。仲朝亮等提出了一种动态环境下基于GNG网络拓扑地图的即时创建方法。由于激光测距仪具有精度高的优点，近年来有学者开展了采用激光测距仪进行环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：将移动机器人看做刚体，创建局部坐标系和全局坐标系并进行坐标转换；步骤2：通过安装在移动机器人上的激光测距传感器获得数据信息以完成对周围环境的认知；步骤3：采用动态阈值法将激光测距传感器采集的离散数据点分割成不同的区域；步骤4：利用小波变换阈值法对不同区域的数据点进行去噪处理；步骤5：对去噪后每个区域的数据点通过最小二乘法拟合成线段，找到该区域数据点的最佳函数匹配，去掉偏差大的线段，对各分割区域的拟合直线进行合并，得到当前的局部地图；步骤6：通过特征点求出连续两帧局部地图的偏移矩阵R，通过偏移矩阵R将两个不同坐标...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：将移动机器人看做刚体，创建局部坐标系和全局坐标系并进行坐标转换；步骤2：通过安装在移动机器人上的激光测距传感器获得数据信息以完成对周围环境的认知；步骤3：采用动态阈值法将激光测距传感器采集的离散数据点分割成不同的区域；步骤4：利用小波变换阈值法对不同区域的数据点进行去噪处理；步骤5：对去噪后每个区域的数据点通过最小二乘法拟合成线段，找到该区域数据点的最佳函数匹配，去掉偏差大的线段，对各分割区域的拟合直线进行合并，得到当前的局部地图；步骤6：通过特征点求出连续两帧局部地图的偏移矩阵R，通过偏移矩阵R将两个不同坐标系下的局部地图变换到同一坐标系下，将所有的局部地图数据融合；步骤7：找到连续两帧中线段与线段之间的相关性，对全局地图进行更新；步骤8：重复步骤2--步骤7，得到实时的几何地图。2.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤1中将移动机器人看做刚体，创建局部坐标系和全局坐标系并进行坐标转换；算法如下：步骤1：全局坐标(x-y)系以全局地图左下角为原点，(x0,y0)为机器人在全局坐标系中的位置；步骤2：局部坐标系(x′-y′)以机器人中心点作为原点；步骤3：y轴的正方向为车体的正方向，(x′1,y′1)为车体坐标系下的激光数据点，α为机器人与全局坐标系x轴之间的夹角；步骤4：(x′,y′)为激光数据点在全局坐标系中的表示：3.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤2中的数据为激光传感器扫描到的周围环境中各个障碍物相对于机器人的距离与角度。4.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤3中将测得的所有数据点看作一个点的集合，利用动态阈值法将其分割为不同的区域；通过计算连续两点之间的距离和前后两点之间所成线段之间的角度差来划分区域；动态阈值为数次实验得出的经验值；区域分割的步骤包括：步骤1：点(Xi，Yi)作为当前区域的终点，点(Xi+1，Yi+1)作为下一区域的起点，通过如下公式来计算连续两点之间的距离步骤2：判断Dj与阈值δ之间的关系，如果Dj<δ,则认为这两个点是连续的，执行步骤3；如果Dj>δ,则认为这两个点是不连续的，点(x,y)即为两区域的分割点；步骤3：通过公式4来计算与前后两点之间所成线段的夹角(点(Xi+1，Yi+1)作为上一区域的终点)：步骤4：判断Δθ与阈值之间的关系，如果则认为这两点在一条直线上；如果则认为这两个点分别在两条不平行的直线上。5.根据权利要求1所述的一种基于激光传感器的移动机器人几何地图创建方法，其特征在于：所述步骤4利用小波变换阈值法去除激光传感器采集数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭彤颖，王德广，王海忱，刘伟，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21