一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统，包括机器人移动平台、数据采集模块、数据处理模块、激光雷达特征地图和供电装置，所述机器人移动平台由数据采集模块、数据处理模块与供电装置组成，所述数据采集模块由普通GPS装置和激光雷达传感器组成。本实用新型专利技术，以激光雷达特征地图为基础，首先使用普通GPS数据进行粗定位，其次进行基于场景特征匹配的节点级定位，最后通过基于点云三维结构的度量级定位计算得到机器人的位姿，得到最终定位结果，与现有技术相比，本实用新型专利技术在GPS粗定位后，增加了节点级定位和度量级定位从而实现更为精确的定位，提高了机器人定位的精度，降低了定位成本。降低了定位成本。降低了定位成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统


[0001]本技术涉及机器人移动平台定位系统，尤其涉及一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统。

技术介绍

[0002]随着现代社会经济技术的发展和人们生活水平的提高，越来越多的智能设备出现在人们的生活当中，智能机器人的产业化、商用化也发展的如火如荼。在园区等小范围应用场景下，智能机器人的应用需求与日俱增，他们被广泛用于替代从事传统人工劳动中的简单且重复的工作。然而，想要让机器人能够自主导航并高效完成工作，机器人需要实时知道自身位置及姿态，即实现机器人定位。目前根据传感器的类型，机器人定位主要分为基于GPS的定位方法、基于视觉的定位方法和基于激光雷达的定位方法。其中基于GPS的定位方法由于GPS信号存在盲区、精度低等问题常常需要与成本高昂的高精度惯导等传感器相结合来弥补；基于视觉的定位方法具有易受环境影响、精度较差、三维重建困难等问题；而基于激光雷达的定位方法由于激光雷达能直接获取稠密的三维环境感知信息、定位精度高等原因其在机器人定位中的应用前景也备受认可。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统。
[0004]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统，包括机器人移动平台、数据采集模块、数据处理模块、激光雷达特征地图和供电装置，所述机器人移动平台由数据采集模块、数据处理模块与供电装置组成，所述数据采集模块由普通GPS装置和激光雷达传感器组成，所述数据处理模块由机器人移动平台内置计算机组成，所述供电装置包括稳压直流电源。
[0005]作为上述技术方案的进一步描述：
[0006]所述激光雷达特征地图由高精度的轨迹信息、二维场景特征、三维结构组成。
[0007]本技术具有如下有益效果：
[0008]1、与现有技术相比，该基于激光雷达地图的园区机器人定位系统，以激光雷达特征地图为基础，首先使用普通GPS数据进行粗定位，其次进行基于场景特征匹配的节点级定位，最后通过基于点云三维结构的度量级定位计算得到机器人的位姿，得到最终定位结果，与现有技术相比，本技术在GPS粗定位后，增加了节点级定位和度量级定位从而实现更为精确的定位，提高了机器人定位的精度，降低了定位成本。
附图说明
[0009]图1为本技术提出的一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统的结构图；
[0010]图2为本技术提出的一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统的流程图；
[0011]图中包含步骤S1的流程框图、步骤S2的流程框图以及步骤S3的流程框图。
具体实施方式
[0012]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0013]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0014]参照图1
‑
2，本技术提供的一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统：包括机器人移动平台、数据采集模块、数据处理模块和供电装置，其中，数据采集模块包括普通GPS装置和激光雷达传感器，机器人移动平台移动到任一待定位位置，由普通GPS装置接收GPS数据信息，激光雷达传感器获取三维点云信息，并将其传输至内置计算机；数据处理模块主要由内置计算机组成，内置计算机中存储了激光雷达地图信息，接收并处理由GPS装置和激光雷达传感器传输来的GPS数据和三维点云信息，包括粗定位中的GPS数据匹配，节点级定位中的二维场景特征提取与匹配，度量级定位中的点云三维结构配准，计算机器人当前位姿，最终实现定位功能，供电装置主要包括稳压直流电源，可以向内置计算机、GPS装置、激光雷达传感器供电。
[0015]工作原理：根据普通GPS的定位精度选取一个大致范围，将该范围内激光雷达特征地图中所有的节点作为初步候选集，即为粗定位结果，从当前位置的激光雷达点云中提取二维场景特征，并与存储在激光雷达地图中粗定位结果对应的二维场景特征进行匹配，得到匹配特征点数目最多的一个节点即为节点级定位结果，并计算两者之间的旋转平移矩阵，从当前位置的激光雷达点云中提取三维结构，通过快速ICP算法与存储在激光雷达地图中节点级定位结果对应的三维结构进行点云配准，对节点级定位计算的旋转平移矩阵进行修正，得到更为精确的机器人位姿，实现度量级定位，即为最终定位结果。
[0016]最后应说明的是：以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达地图的园区机器人定位系统，包括机器人移动平台、数据采集模块、数据处理模块、激光雷达特征地图和供电装置，其特征在于：所述机器人移动平台由数据采集模块、数据处理模块与供电装置组成，所述数据采集模块由普通GPS装置和激光雷达传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓龙，樊旭，孙兆沛，姚干，严浩，
申请(专利权)人：武汉工控仪器仪表有限公司，
类型：新型
国别省市：