动态场景下的移动机器人地图实时重构方法技术

本发明专利技术公开了动态场景下的移动机器人地图实时重构方法，包括以下具体步骤：步骤1、移动机器人的探测区域划分；步骤2、建立模拟地图；步骤3、已探测区域的模型生成，通过移动机器的探测设备检测探测区域内的障碍物数据，在模拟地图生成障碍物模型，通过障碍物数据的对比计算，标记安全位置；步骤4、安全位置的集合求和，确定当前移动机器人当前位置信息；步骤5、生成最佳安全路径。通过设置探测区域，以探测区域的坐标作为最小储存单元，大大减小模拟地图的存储量，且探测设备可实现同时检测多个探测单元范围内的障碍物，便于辨别安全位置，为生产最佳安全路径提供便利，从而实现实时更新地图的效果。新地图的效果。新地图的效果。

【技术实现步骤摘要】
动态场景下的移动机器人地图实时重构方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及动态场景下的移动机器人地图实时重构方法。

技术介绍

[0002]随着计算机技术和人工智能的发展，智能自主移动机器人成为机器人领域的一个重要研究方向和研究热点，对于已知环境中的机器人自主定位和已知机器人位置的地图创建已经有了一些实用的解决方法。然而在很多环境中机器人不能利用全局定位系统进行定位，而且事先获取机器人工作环境的地图很困难，甚至是不可能的。这时机器人需要在自身位置不确定的条件下，在完全未知环境中创建地图,同时利用地图进行自主定位和导航，实现真正全自主移动。
[0003]目前各国研究者已经提出了多种表示法，大致可分为三类：栅格表示、几何信息表示和拓扑图表示，每种方法都有自己的优缺点，栅格地图，若搜索空间很大，如果没有较好的简化算法，实现实时应用比较困难，几何信息地图，在广域环境中却难以维持精确的坐标信息，拓扑图，如当环境中存在两个很相似的地方时，该方法将很难确定这是否为同一点，基于这一现状，本申请提出一种动态场景下的移动机器人地图实时重构方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的动态场景下的移动机器人地图实时重构方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：动态场景下的移动机器人地图实时重构方法，包括以下具体步骤：步骤1、移动机器人的探测区域划分，在移动机器人身上携带探测设备，通过探测设备感知外界环境，利用探测设备扫描外界环境地图，生成地图环境实物坐标点，探测过程中，将外界环境的地面划分出探测区域，探测区域为固定长度和宽度的矩形区域；步骤2、建立模拟地图，收集步骤1中生成的坐标点，生成模拟地图，模拟地图设置有若干单元区域，单元区域与探测区域相等，移动机器人的初始位置设定为模拟地图的起始点；步骤3、已探测区域的模型生成，通过移动机器的探测设备检测探测区域内的障碍物数据，测量障碍物的间距数据，在模拟地图生成障碍物模型，通过障碍物数据的对比计算，在模拟地图上标记安全位置；步骤4、安全位置的集合求和，计算移动机器人的移动路径，确定当前移动机器人当前位置信息；步骤5、导航编码，生成最佳安全路径，移动机器人储存所生成的路径坐标。
[0006]优选地，所述探测设备包括探测激光测距仪、罗盘、里程仪和加速度计，移动机器人移动过程，依靠探测设备检测探测区域范围内的外界环境，并对获得的信息进行分析提
取环境特征并保存，在下一步通过对环境特征的比较对自身位置进行校正，探测设备可实现同时检测多个探测单元范围内的障碍物。
[0007]优选地，所述模拟地图为格栅地图，步骤5生成的导航编码以坐标的形式在模拟地图进行标记，模拟地图仅标记出起始点、机器人当前位置信息和障碍物模型位置。
[0008]优选地，所述标记安全位置的满足条件为：障碍物间距大于探测区域的长或宽，所述探测区域的长和宽尺寸根据移动机器人占地面积确定。
[0009]优选地，所述标记安全位置还应满足空间高度值的条件，所述安全位置的空间高度值根据移动机器人的高度确定。
[0010]优选的，通过探测设备计算对应物体在机器人坐标系下的三维坐标，打包传输到机器人主控电脑，在工控机上结合即时定位与地图构建算法输出的机器人定位信息数据映射，统一到模拟地图坐标系下，最后，使用贝叶斯推理增量式地构建路径地图。
[0011]优选地，所述当前位置信息的表达式为，其中，为机器人行走方向偏移角，的正负值代表移动机器人行走的方向。
[0012]本专利技术具有以下有益效果：1、该动态场景下的移动机器人地图实时重构方法，通过设置探测区域，以探测区域的坐标作为最小储存单元，大大减小模拟地图的存储量，且探测设备可实现同时检测多个探测单元范围内的障碍物，便于辨别安全位置，为生产最佳安全路径提供便利，从而实现实时更新地图的效果。
[0013]2、该动态场景下的移动机器人地图实时重构方法，通过设置储存安全位置的集合的方法，以集合内的X、Y方向的增量数据做参考，记录移动机器人的行动轨迹，且在遇到相似环境时，按照该数据能够实现移动机器人原路返回的功能。
附图说明
[0014]图1为本专利技术提出的探测区域生成示意图；图2为本专利技术提出的模拟地图生成示意图；图3为本专利技术提出移动机器人移动方向示意图。
[0015]图中：1地面、2障碍物、3探测区域、4模拟地图、5障碍物模型、6安全路径。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0017]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。
[0018]动态场景下的移动机器人地图实时重构方法，包括以下具体步骤：步骤1、移动机器人的探测区域划分，在移动机器人身上携带探测设备，通过探测设备感知外界环境，利用探测设备扫描外界环境地图，生成地图环境实物坐标点，探测过程
中，将外界环境地面1划分出探测区域3，探测区域3为固定长度和宽度的矩形区域，所述探测设备包括探测激光测距仪、罗盘、里程仪和加速度计，移动机器人移动过程，依靠探测设备检测探测区域范围内的外界环境，并对获得的信息进行分析提取环境特征并保存，在下一步通过对环境特征的比较对自身位置进行校正，探测设备可实现同时检测多个探测单元3范围内的障碍物2，利用探测激光测距仪测定障碍物2与移动机器人的距离，和机器人旋转角度θ，记作增量坐标（X0，Y0，θ）。
[0019]步骤2、建立模拟地图4，收集步骤1中生成的坐标点，生成模拟地图，模拟地图设置有若干单元区域，单元区域与探测区域3相等，移动机器人的初始位置设定为模拟地图4的起始点(X0,Y0)；步骤3、已探测区域的模型生成，通过移动机器的探测设备检测探测区域3内的障碍物数据，测量障碍物的间距数据，在模拟地图4生成障碍物模型5，通过障碍物数据的对比计算，在模拟地图上标记安全位置，所述标记安全位置的满足条件为：障碍物2间距大于探测区域的长或宽，所述探测区域2的长和宽尺寸根据移动机器人占地面积确定，所述标记安全位置还应满足空间高度值的条件，所述安全位置的空间高度值根据移动机器人的高度确定。
[0020]步骤4、安全位置的集合求和，计算移动机器人的移动路径，确定当前移动机器人当前位置信息，所述模拟地图仅标记出起始点、机器人当前位置信息和障碍物模型位置；步骤5、导航编码，生成最佳安全路径6，机器人控制器实时储存安全路径6的坐标。
[0021]本实施例中，通过探测设备计算对应物体在机器人坐标系下的三维坐标，打包传输到机器人主控电脑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.动态场景下的移动机器人地图实时重构方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1、移动机器人的探测区域划分，在移动机器人身上携带探测设备，通过探测设备感知外界环境，利用探测设备扫描外界环境地图，生成地图环境实物坐标点，探测过程中，将外界环境的地面划分出探测区域，探测区域为固定长度和宽度的矩形区域；步骤2、建立模拟地图，收集步骤1中生成的坐标点，生成模拟地图，模拟地图设置有若干单元区域，单元区域与探测区域相等，移动机器人的初始位置设定为模拟地图的起始点；步骤3、已探测区域的模型生成，通过移动机器的探测设备检测探测区域内的障碍物数据，测量障碍物的间距数据，在模拟地图生成障碍物模型，通过障碍物数据的对比计算，在模拟地图上标记安全位置；步骤4、安全位置的集合求和，计算移动机器人的移动路径，确定当前移动机器人当前位置信息；步骤5、导航编码，生成最佳安全路径，移动机器人储存所生成的路径坐标。2.根据权利要求1所述的动态场景下的移动机器人地图实时重构方法，其特征在于：所述探测设备包括探测激光测距仪、罗盘、里程仪和加速度计，移动机器人移动过程，依靠探测设备检测探测区域范围内的外界环境，并对获得的信息进行分析提取环境特征并保存，在下一步通过对环境特征的比较对自身位置进行校正，探测设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：万博，刘大同，刘铭，
申请(专利权)人：河南省吉立达机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：