基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法。在通过AprilTag码定位跟随目标的三维距离的同时进行激光雷达的辅助定位，提高对跟随目标定位的精准度、可信度和鲁棒性。在激光雷达实现辅助定位的同时实现局部避障的功能，从而降低建图与定位对机器人计算资源的消耗，实现结构相对简单和硬件要求相对较低的移动机器人自动跟随和避障功能，解决在机器人在自动跟随过程中出现的目标遮挡及丢失的问题。出现的目标遮挡及丢失的问题。出现的目标遮挡及丢失的问题。

Mobile robot automatic following obstacle avoidance method based on apriltag and lidar

【技术实现步骤摘要】
基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法


[0001]本专利技术属于移动机器人自动跟随避障方法
，特别是涉及一种基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法。

技术介绍

[0002]AprilTag是Edwin Olson于2011年提出的一种以二维图形作为视觉基准定位的方法，特点是信息量少，可识别距离大，鲁棒性高，部署环境对硬件要求限制较少，特别适合于移动机器人的目标识别和定位领域。在机器人跟随的应用场景下，可通过用常见的普通CMOS摄像头识别出AprilTag，并计算出Apriltag与摄像头之间的三维距离关系，缺点是并不能感知到周围环境的三维距离关系。
[0003]激光雷达作为可以通过激光反射时间精准判断激光发射点到激光反射点的距离，可以通过环线扫描获知机器人与周围环境的三维关系。在移动机器人自动跟随领域中通过对周围环境的感知建立环境地图，同时定位机器人自身在环境中的位置，所谓SLAM过程(Simultaneous Localization And Mapping)。在此基础上将环境信息以地图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建移动机器人平台，使激光雷达和相机同在移动机器人的前进方向中轴线上，并无横向上的偏移量；步骤2、对相机进行标定，构建相机像素坐标系和世界坐标系的转换矩阵，即像素值与真实世界尺度的映射关系；步骤3、确定移动机器人真实速度与代码控制速度的比例参数；步骤4、在跟随目标的背后显著处粘贴AprilTag码；步骤5、将单目相机中呈现的Apriltag码中心所占取的像素位置和距离相机中心的像素距离根据像素坐标系与真实世界坐标系的转换矩阵计算出AprilTag码在移动机器人视野中心的X方向、Y方向投影距离和纵向距离Z；根据纵向距离Z和X方向的偏移距离进行机器人自身速度计算，并测算跟随目标相对于机器人的移动速度，根据机器人与跟随目标之间的真实距离和跟随目标以机器人为参考系的相对速度，综合得出移动机器人的最终速度；同时用激光雷达作为辅助定位方式，确保精度、可信度和鲁棒性的提高；步骤6、在移动机器人跟随目标的过程中，用激光雷达扫描周围环境得到的点云信息进行处理，过滤地面点云信息；将处理后的点云信息以鸟瞰图的形式作为局部避障的环境信息，得出可通行区域，进行避障动作，并在到达安全点后进行搜寻动作；步骤7、在跟随过程中出现目标丢失或目标遮挡的情况下，根据丢失点的目标信息并记录转向指标，估算出固定时间内移动机器人到达丢失点的速度，并保持速度到固定时间结束；此时机器人到达目标丢失点，根据转向指标进行车辆转向，在机器人当前方向与转向指标所指向的方向区间内寻找丢失的跟随目标，以转到转向指标所指向方向为上限截止。2.根据权利要求1所述的基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法，其特征在于，步骤1中，所述移动机器人平台，包括机器人底盘、微型电脑、锂电池、相机、激光雷达；所述机器人底盘设置有实现转向功能的驱动轮组和串口接收器，所述锂电池用于为机器人底盘提供电源，所述激光雷达和相机连接于所述微型电脑，所述微型电脑连接于所述机器人底盘的串口接收器。3.根据权利要求1所述的基于AprilTag与激光雷达的移动机器人自动跟随避障方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁夏，王冰涛，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：