室内自主移动机器人复合导航方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种室内自主移动机器人复合导航方法及装置。方法包括：通过二维激光雷达获取机器人周围的第一点云数据；通过编码器获取机器人的移动轨迹，确定机器人的第一预测位置；若第一预测位置在重定位区域内，则采用双向飞行时间法确定间隔设置在机器人上的两个第一通信装置与位于重定位区域的中心的第二通信装置之间的距离；基于两个第一通信装置与第二通信装置之间的距离、以及第二通信装置的位置，确定机器人的第一预测范围；从点云地图中获取机器人在第一预测范围内各个位置的第二点云数据；将与第一点云数据的匹配度最高的第二点云数据对应的位置确定为机器人的位置。采用本方法能够经济且准确地实现定位。采用本方法能够经济且准确地实现定位。采用本方法能够经济且准确地实现定位。

【技术实现步骤摘要】
室内自主移动机器人复合导航方法及装置


[0001]本申请涉及导航
，特别是涉及一种室内自主移动机器人复合导航方法及装置。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，出现了自主移动机器人(Autonomous Mobile Robots，AMR)。AMR是具备see
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think
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act(看见、思考、行动)能力的机器，可以感知环境，自主建立环境模型，从而获取自身在环境中的位姿信息，规划并控制机器人移动。
[0003]传统技术中，机器人通过激光雷达获取周围环境的点云数据，结合不同位置获取的点云数据，在机器人移动过程中逐步描绘出所处环境的地图，实现同步定位与建图(simultaneous localization and mapping，SLAM)。
[0004]然而，三维激光雷达获取的点云数据处理量太大，实现成本过高。二维激光雷达获取的点云数据无法排除环境干扰，如处于运动状态的人或物，无法进行准确定位。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够经济且准确地实现定位的室内自主移动机器人复合导航方法及装置。
[0006]一种室内自主移动机器人复合导航方法，所述方法包括：
[0007]通过二维激光雷达获取机器人周围的第一点云数据；
[0008]通过编码器获取所述机器人的移动轨迹，确定所述机器人的第一预测位置；
[0009]若所述第一预测位置在重定位区域内，则采用双向飞行时间法确定间隔设置在所述机器人上的两个第一通信装置与位于所述重定位区域的中心的第二通信装置之间的距离；
[0010]基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及所述第二通信装置的位置，确定所述机器人的第一预测范围；
[0011]从点云地图中获取所述机器人在所述第一预测范围内各个位置的第二点云数据；
[0012]将与所述第一点云数据的匹配度最高的第二点云数据对应的位置确定为所述机器人的位置。
[0013]在其中一个实施例中，所述采用双向飞行时间法确定间隔设置在所述机器人上的两个第一通信装置与位于所述重定位区域的中心的第二通信装置之间的距离，包括：
[0014]控制每个第一通信装置向第二通信装置发送测距请求，并接收所述第二通信装置基于所述测距请求反馈的测距信息，所述测距信息包括所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间和发送所述测距信息的时间；
[0015]基于所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间和发送所述测距信息的时间、以及所述第一通信装置发送所述测距请求的时间和接收到所述测距信息的时间，确定所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离。
[0016]在其中一个实施例中，所述基于所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间和发送所述测距信息的时间、以及所述第一通信装置发送所述测距请求的时间和接收到所述测距信息的时间，确定所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离，包括：
[0017]采用如下公式确定所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离S：
[0018]S＝C*[(Ta2
‑
Ta1)
‑
(Tb2
‑
Tb1)]/2；
[0019]其中，C为光速，Ta2为所述第一通信装置接收到所述测距信息的时间，Ta1为所述第一通信装置发送所述测距请求的时间，Tb2为所述第二通信装置发送所述测距信息的时间，Tb1为所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间。
[0020]在其中一个实施例中，所述基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及所述第二通信装置的位置，确定所述机器人的第一预测范围，包括：
[0021]基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及两个所述第一通信装置之间的距离，确定所述第二通信装置相对于至少一个所述第一通信装置的方位；
[0022]基于所述第二通信装置相对于至少一个所述第一通信装置的方位、以及所述第二通信装置的位置，确定所述机器人的第一预测范围。
[0023]在其中一个实施例中，所述基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及两个所述第一通信装置之间的距离，确定所述第二通信装置相对于至少一个所述第一通信装置的方位，包括：
[0024]采用如下公式确定一个所述第一通信装置与另一个所述第一通信装置的连线、以及与所述第二通信装置的连线之间的夹角θ：
[0025]θ＝arccos[(A2+B2‑
C2)/(2*A*B)]；
[0026]其中，A为两个所述第一通信装置之间的距离，B为一个所述第一通信装置与所述第二通信装置的之间的距离，C为另一个所述第一通信装置与所述第二通信装置的之间的距离。
[0027]在其中一个实施例中，所述重定位区域的中心设有标志性物体，所述标志性物体具有多条外凸和/或多条内凹的直线轮廓；
[0028]所述第二点云数据为所述标志性物体的点云数据。
[0029]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0030]若所述第一预测位置在重定位区域外，则基于所述机器人的第一预测位置，确定所述机器人的第二预测范围；
[0031]从点云地图中获取所述机器人在所述第二预测范围内各个位置的第三点云数据；
[0032]将与所述第一点云数据的匹配度最高的第三点云数据对应的位置确定为所述机器人的位置。
[0033]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0034]基于相邻两次获取的第一点云数据，确定所述机器人的移动轨迹，并对点云地图进行更新。
[0035]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0036]在对所述点云地图进行更新的过程中，确定所述第一点云数据是否包含标志性物体的点云数据，所述标志性物体位于所述重定位区域的中心且具有多条外凸和/或多条内凹的直线轮廓；
[0037]若所述第一点云数据包含所述标志性物体的点云数据，则采用双向飞行时间法确定两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离；
[0038]基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离，确定所述第二通信装置的位置并标注在所述点云地图上。
[0039]一种室内自主移动机器人复合导航装置，所述装置包括：
[0040]点云扫描模块，用于通过二维激光雷达获取机器人周围的第一点云数据；
[0041]轨迹确定模块，用于通过编码器获取所述机器人的移动轨迹，确定所述机器人的第一预测位置；
[0042]距离确定模块，用于当所述第一预测位置在重定位区域内时，采用双向飞行时间法确定间隔设置在所述机器人上的两个第一通信装置与位于所述重定位区域的中心的第二通信装置之间的距离；
[0043]范围确定模块，用于基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及所述第二通信装置的位置，确定所述机器人的第一预测范围；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内自主移动机器人复合导航方法，其特征在于，所述方法包括：通过二维激光雷达获取机器人周围的第一点云数据；通过编码器获取所述机器人的移动轨迹，确定所述机器人的第一预测位置；若所述第一预测位置在重定位区域内，则采用双向飞行时间法确定间隔设置在所述机器人上的两个第一通信装置与位于所述重定位区域的中心的第二通信装置之间的距离；基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及所述第二通信装置的位置，确定所述机器人的第一预测范围；从点云地图中获取所述机器人在所述第一预测范围内各个位置的第二点云数据；将与所述第一点云数据的匹配度最高的第二点云数据对应的位置确定为所述机器人的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用双向飞行时间法确定间隔设置在所述机器人上的两个第一通信装置与位于所述重定位区域的中心的第二通信装置之间的距离，包括：控制每个第一通信装置向第二通信装置发送测距请求，并接收所述第二通信装置基于所述测距请求反馈的测距信息，所述测距信息包括所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间和发送所述测距信息的时间；基于所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间和发送所述测距信息的时间、以及所述第一通信装置发送所述测距请求的时间和接收到所述测距信息的时间，确定所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间和发送所述测距信息的时间、以及所述第一通信装置发送所述测距请求的时间和接收到所述测距信息的时间，确定所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离，包括：采用如下公式确定所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离S：S＝C*[(Ta2
‑
Ta1)
‑
(Tb2
‑
Tb1)]/2；其中，C为光速，Ta2为所述第一通信装置接收到所述测距信息的时间，Ta1为所述第一通信装置发送所述测距请求的时间，Tb2为所述第二通信装置发送所述测距信息的时间，Tb1为所述第二通信装置接收到所述测距请求的时间。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及所述第二通信装置的位置，确定所述机器人的第一预测范围，包括：基于两个所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的距离、以及两个所述第一通信装置之间的距离，确定所述第二通信装置相对于至少一个所述第一通信装置的方位；基于所述第二通信装置相对于至少一个所述第一通信装置的方位、以及所述第二通信装置的位置，确定所述机器人的第一预测范围。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于两个所述第一通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏泽荣，周雪峰，徐智浩，唐观荣，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：