一种移动机器人的定位方法和移动机器人技术

本发明专利技术公开了一种移动机器人的定位方法，该方法包括，采集当前雷达扫描的扫描帧，提取当前扫描帧的特征信息，将提取的扫描帧特征信息与该移动机器人建图过程中所存储的特征库中的特征信息进行匹配；其中，特征库存储有建图过程中基于所采集扫描帧提取的特征信息、以及该扫描帧的局部位置信息，所述提取的扫描帧特征信息的类型与存储的特征信息的类型相同；根据匹配的特征信息，确定匹配的扫描帧；根据匹配的扫描帧，确定该扫描帧的局部位置信息，基于局部位置信息，得到移动机器人当前的全局位置信息。本发明专利技术避免了移动机器人在定位过程中对全局地图的全局搜索匹配，缩短了定位的时间，提高了定位的精度，降低了现有定位的算法复杂度。复杂度。复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人的定位方法和移动机器人


[0001]本专利技术涉及机器视觉领域，特别地，涉及一种移动机器人的定位方法。

技术介绍

[0002]随着即时定位与地图构建(SLAM)技术的发展，越来越多带有地图构建和定位功能的移动机器人开始应用，例如，清洁机器人，此类移动机器人可以对周围环境进行感知，并且基于感知信息建立所处环境的地图。然而，随着建立地图的规模变大，对于移动机器人来说，当其发生
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问题之后，重新找回自己在地图中的位置显得非常重要。
[0003]以采用激光雷达的移动机器人为例，对于采用激光雷达的移动机器人而言，采用的方法往往是将被
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之后采集到的雷达扫描数据与地图进行匹配，找到匹配程度最高的位置作为重定位的位置。该算法往往需要对全局的位置都进行一次搜索，定位的时间较长。
[0004]例如，采用基于集合的全局性搜索算法对
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之后的移动机器人进行重定位。该方法通过集合特征相应函数，对响应值最大的位置作为移动机器人的位置。该算法对全局的几何特征进行提取，而几何特征提取耗费的时间较长。
[0005]又例如，通过粒子滤波和障碍物的特征来解决移动机器人的
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问题。通过多次的采集才确定最优的位置作为移动机器人的当前位置。该算法对粒子数比较敏感，如果粒子数较多，则需要大量的内存来记忆这些粒子，对于嵌入式的应用而言，内存耗费量较大。
[0006]再例如，采用雷达与摄像头结合的重定位方法，在激光雷达重定位的结果中候选部分，再利用图像匹配的方法确定最优化的定位结果。该方法使用了雷达和摄像头两种传感器，成本上较高，且图像算法受到光照条件的影响，容易出现定位失败的结果。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种移动机器人的定位方法，以减少定位所需要的时间。
[0008]本专利技术提供的一种移动机器人的定位方法，该方法包括，
[0009]采集当前雷达扫描的扫描帧，提取当前扫描帧的特征信息，
[0010]将提取的扫描帧特征信息与该移动机器人建图过程中所存储的特征库中的特征信息进行匹配；其中，特征库存储有建图过程中基于所采集扫描帧提取的特征信息、以及该扫描帧的局部位置信息，所述提取的扫描帧特征信息的类型与存储的特征信息的类型相同；
[0011]根据匹配的特征信息，确定匹配的扫描帧；
[0012]根据匹配的扫描帧，确定该扫描帧的局部位置信息，
[0013]基于局部位置信息，得到移动机器人当前的全局位置信息。
[0014]较佳地，所述特征库在移动机器人在即时定位与地图构建SLAM过程中通过如下步骤获得：
[0015]采集扫描帧，
[0016]根据扫描帧确定移动机器人的局部位置信息，
[0017]判断是否需要提取该扫描帧的特征信息，如果需要，则提取所述扫描帧的特征信息保存，并保存基于该扫描帧所确定的局部位置信息；
[0018]判断所述扫描帧是否为关键帧，如果是关键帧，则基于关键帧构建地图信息，返回执行所述采集扫描帧的步骤，直至地图构建完成。
[0019]较佳地，所述判断是否需要提取该扫描帧的特征信息，包括，
[0020]判断当前局部位置与上一局部位置之间的位置偏移是否大于设定的偏移阈值、且判断当前位置是否未保存有所述扫描帧的特征信息，如果是，则判定需要提取该扫描帧的特征信息，否则，则判定不需要提取该扫描帧的特征信息。
[0021]较佳地，所述根据扫描帧确定移动机器人的局部位置信息，进一步包括，将局部位置信息用栅格坐标记录，得到栅格信息；
[0022]所述提取所述扫描帧的特征信息保存，并保存基于该扫描帧所确定的局部位置信息，进一步包括，
[0023]在移动机器人本地保存所述扫描帧的特征信息、以及局部位置信息对应的栅格信息，对保存有特征信息的栅格进行标记；
[0024]所述判断当前位置是否未保存有所述扫描帧的特征信息根据栅格的标记确定。
[0025]较佳地，所述根据匹配的特征信息，确定匹配的扫描帧，包括，
[0026]将特征库中符合匹配条件的特征信息所对应的扫描帧作为候选帧，
[0027]按照一定策略从候选帧集合中确定最佳候选帧；
[0028]所述根据匹配的扫描帧，确定该扫描帧的局部位置信息，包括，将最佳候选帧的局部位置信息作为初值。
[0029]较佳地，该方法进一步包括，当移动机器人触发重定位时，加载全局地图信息、以及特征库；
[0030]所述移动机器人采用激光雷达进行定位；所述特征信息为扫描帧的扫描面积；
[0031]所述根据扫描帧确定移动机器人的局部位置信息，包括，将扫描帧与当前已建立的地图进行匹配，如果匹配成功，则确定移动机器人的当前局部位置信息；
[0032]所述基于局部位置信息，得到移动机器人当前的全局位置信息，包括，
[0033]将局部位置信息与全局地图进行匹配，得到移动机器人当前的全局位置信息。
[0034]较佳地，所述扫描帧的扫描面积为：扫描帧中所有扫描点的扫描面积的平均值，其中，扫描点的扫描面积为以扫描点到雷达原点之间的距离为半径的圆面积。
[0035]本专利技术还提供一种移动机器人构建地图的方法，该方法包括，
[0036]采集雷达扫描的扫描帧，
[0037]根据扫描帧确定移动机器人的局部位置信息，
[0038]提取所述扫描帧的特征信息保存，并保存基于该扫描帧所确定的局部位置信息；
[0039]判断所述扫描帧是否为关键帧，如果是关键帧，则基于关键帧构建地图信息，返回执行所述采集扫描帧的步骤，直至地图构建完成。
[0040]本专利技术提供的一种移动机器人，包括存储器和处理器，
[0041]所述存储器存储有可被处理器执行的指令，所述指令被处理器执行，以使所述处
理器执行上述的定位方法的步骤和/或构建地图方法的步骤。
[0042]本专利技术提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述定位方法的步骤和/或所述的构建地图方法的步骤。
[0043]本专利技术提供的一种移动机器人的定位方法，在构建移动机器人地图时对构建地图时所采集的雷达扫描帧进行特征提取，并保存提取的扫描帧特征以及由该扫描帧所确定的局部位置信息，使得在定位过程中，对当前扫描帧进行特征提取后得以通过存储的特征进行匹配，在获得局部地图信息后，再确定全局地图信息中的位置，避免了移动机器人在定位过程中对全局地图的全局搜索匹配，缩短了定位的时间，提高了定位的精度，降低了现有定位的算法复杂度，算法实现筒洁，成本小，可扩展和兼容性好。
附图说明
[0044]图1为利用激光雷达传感器构建的地图的一种示例。
[0045]图2示出了当前扫描帧的一种示例。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人的定位方法，其特征在于，该方法包括，采集当前雷达扫描的扫描帧，提取当前扫描帧的特征信息，将提取的扫描帧特征信息与该移动机器人建图过程中所存储的特征库中的特征信息进行匹配；其中，特征库存储有建图过程中基于所采集扫描帧提取的特征信息、以及该扫描帧的局部位置信息，所述提取的扫描帧特征信息的类型与存储的特征信息的类型相同；根据匹配的特征信息，确定匹配的扫描帧；根据匹配的扫描帧，确定该扫描帧的局部位置信息，基于局部位置信息，得到移动机器人当前的全局位置信息。2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述特征库在移动机器人在即时定位与地图构建SLAM过程中通过如下步骤获得：采集扫描帧，根据扫描帧确定移动机器人的局部位置信息，判断是否需要提取该扫描帧的特征信息，如果需要，则提取所述扫描帧的特征信息保存，并保存基于该扫描帧所确定的局部位置信息；判断所述扫描帧是否为关键帧，如果是关键帧，则基于关键帧构建地图信息，返回执行所述采集扫描帧的步骤，直至地图构建完成。3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述判断是否需要提取该扫描帧的特征信息，包括，判断当前局部位置与上一局部位置之间的位置偏移是否大于设定的偏移阈值、且判断当前位置是否未保存有所述扫描帧的特征信息，如果是，则判定需要提取该扫描帧的特征信息，否则，则判定不需要提取该扫描帧的特征信息。4.如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述根据扫描帧确定移动机器人的局部位置信息，进一步包括，将局部位置信息用栅格坐标记录，得到栅格信息；所述提取所述扫描帧的特征信息保存，并保存基于该扫描帧所确定的局部位置信息，进一步包括，在移动机器人本地保存所述扫描帧的特征信息、以及局部位置信息对应的栅格信息，对保存有特征信息的栅格进行标记；所述判断当前位置是否未保存有所述扫描帧的特征信息根据栅格的标记确定。5.如权利要求4所述的定位方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建华，楼力政，
申请(专利权)人：杭州萤石软件有限公司，
类型：发明
国别省市：