【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人室内地图构建方法
本专利技术属于移动机器人室内建图
,具体涉及一种移动机器人室内地图构建方法。
技术介绍
近年来,移动机器人技术在工业、医疗和服务等许多领域都发挥了重要的作用,而且在国防和空间探测领域等有害与危险场合也得到了很好的应用。在移动机器人的研究领域中,SLAM一直是一个热门的研究话题,它为机器人提供导航地图和实时位置,而这些都是机器人执行路径规划、路径跟踪的前提,因此它在移动机器人导航中占有十分重要的位置。由于激光雷达具有精度高、范围广、传输速度快等优点,激光雷达在移动机器人导航应用中日益广泛,基于激光扫描系统的室内环境地图的构建技术被广泛地应用到机器人的导航中,常用于机器人定位,环境地图的构建以及路径规划。激光距离测量比较准确,误差模型简单,在强光直射以外的环境中运行稳定,点云的处理也比较容易,激光可以通过地图匹配算法实现精确定位,但对环境依赖性较大,传统的激光构建地图需要执行扫描匹配的计算开销很大,尤其是当环境很复杂的时候,激光构建地图在相似或者走廊中的环境往往会失败,因为激光匹配会很难找到好的特征用于识别某一场景,在弱纹理特征少的环境中(例如长廊)匹配精度较差。另外,一般的激光扫描仪价格十分昂贵,虽然目前市面上有很多便宜的激光出现,但是往往测量范围有限,而且分辨率较低。机器人的里程计往往可以通过光电编码器获取,其所带来的误差,会随着时间的增长越来越大,从而造成机器人出现严重偏差。因此,需要引入外部传感器,通过对周围环境的观测来修正这些误差,提高机器人的地图构 ...
【技术保护点】
1.一种移动机器人室内地图构建方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS1、分别采集移动机器人的里程计数据、指纹信息及激光扫描数据;/nS2、基于里程计数据及指纹信息,构建并训练指纹“相似度-距离”模型;/nS3、基于训练完成的指纹“相似度-距离”模型,进行“指纹-闭环”检测;/nS4、将里程计数据中移动机器人的位姿信息作为顶点,将基于里程计数据得到的边和“指纹-闭环”的边作为约束构建位姿图,并进行位姿图优化;/nS5、将优化后的位姿图中的轨迹作为移动机器人的运动轨迹,基于激光扫描数据构建“激光-闭环”的边,并结合构建的“激光-闭环”的边对运动轨迹进行优化;/nS6、基于优化后的运动轨迹,通过激光雷达完成室内地图的构建。/n
【技术特征摘要】
1.一种移动机器人室内地图构建方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、分别采集移动机器人的里程计数据、指纹信息及激光扫描数据;
S2、基于里程计数据及指纹信息,构建并训练指纹“相似度-距离”模型;
S3、基于训练完成的指纹“相似度-距离”模型,进行“指纹-闭环”检测;
S4、将里程计数据中移动机器人的位姿信息作为顶点,将基于里程计数据得到的边和“指纹-闭环”的边作为约束构建位姿图,并进行位姿图优化;
S5、将优化后的位姿图中的轨迹作为移动机器人的运动轨迹,基于激光扫描数据构建“激光-闭环”的边,并结合构建的“激光-闭环”的边对运动轨迹进行优化;
S6、基于优化后的运动轨迹,通过激光雷达完成室内地图的构建。
2.根据权利要求1所述的移动机器人室内地图构建方法,其特征在于,所述步骤S1中:
通过搭载在移动机器人上的编码器采集移动机器人的里程计数据;
通过手机终端利用WiFi采集任意位置的移动机器人的指纹信息;
通过搭载在移动机器人上的激光雷达采集移动机器人的激光扫描数据。
3.根据权利要求2所述的移动机器人室内地图构建方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:
S21、计算移动机器人在任意两个位置的指纹信息的相似度;
S22、基于里程计数据,结合指纹信息的相似度数据,训练数据集并构建指纹“相似度-距离”模型。
4.根据权利要求3所述的移动机器人室内地图构建方法,其特征在于,所述步骤S21中,任意两个位置的指纹信息的相似度的计算公式为:
式中,Sij为移动机器人t时刻在xi处的指纹信息Fi和在xj处的指纹信息Fj的相似度,sim(·)为求解相似度的表达式,每个所述指纹信息包括t时刻扫描到AP的硬件地址以及该位置xi的信号强度ft={fi,1,...,fi,l,...,fi,L},下标l为t时刻扫描到AP序数,L为t时刻扫描到的AP总数。
5.根据权利要求4所述的移动机器人室内地图构建方法,其特征在于,所述步骤S22中的指纹“相似度-距离”模型为移动机器人轨迹上任意两个位置点对应的相似度与该两点位置之间距离的关系;
所述步骤S22具体为:
A1、基于任意两个指纹信息的相似度及其对应的里程计数据,构建K个训练数据
其中,sk即Sij,为任意两个指纹信息的相似度,dk为基于里程计数据得到的任意两个指纹信息之间的欧氏距离;
A2、基于训练数据使用分箱方法对任意两个指纹信息相似度进行训练,计算小...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘冉,陈凯翔,秦正泓,曹志强,何永平,付文鹏,张华,
申请(专利权)人:西南科技大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
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