【技术实现步骤摘要】
一种用于四足机器人的自主探索和轨迹监测的方法
[0001]本专利技术涉及移动机器人
,尤其涉及一种用于四足机器人的自主探索和轨迹监测的方法。
技术介绍
[0002]四足机器人因灵活性好、环境适应性强等优点,在教育、服务、工业、军事等各个领域具有广阔的应用前景。与传统的路径规划相比,自主环境探索并不是简单的使机器人到达某一人为设定的目标点,而是通过接收环境的信息进行相应的分析处理,提取出引导机器人完全探索未知环境的一系列目标点,机器人遍历这一系列目标点从而对未知环境进行快速重建的过程,即希望机器人从被动建图(Passive SLAM)到主动建图(Active SLAM)的转变,让移动机器人自己以最优状态(质量和效率)进行定位,使其不受人工束缚地自由地进行环境建图。
[0003]但是,目前四足机器人的自主探索水平严重制约了其智能化发展,其中的一些控制方案则是源于自动驾驶领域的研究,其中就需要基于摄像头所拍摄的图像进行处理得到基础数据,并进一步实现自主探索和轨迹规划,之后传输予四足机器人连接的监控终端,以便于可以监测 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于四足机器人的自主探索和轨迹监测的方法,其特征在于,所述方法用于一种系统上,所述系统中包括:四足机器人本体(1)、嵌入式控制器(2)、激光雷达模块和深度相机(5);所述方法包括:S1、通过所述激光雷达模块扫描所述四足机器人周围的空间,并获取激光数据,同时,深度相机(5)拍摄的所述四足机器人周围的空间的图像,之后由嵌入式控制器(2)将所述激光数据与深度相机(5)拍摄的图像进行同步;S2、嵌入式控制器(2)接收所述激光数据,并通过SLAM算法建立地图初始数据,所述地图初始数据对应所述四足机器人周围的空间;S3、嵌入式控制器(2)中运行探索算法,并利用探索算法的输出结果确定所述四足机器人周围的空间中的待探索的区域;S4、嵌入式控制器(2)控制四足机器人本体(1)向所述待探索的区域移动,并在移动的过程中同步更新所述地图初始数据,直至获取对应所述四足机器人周围的空间的地图数据。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述激光雷达模块包括了3D激光雷达(3)和2D激光雷达(4);在四足机器人本体(1)上安装有嵌入式控制器(2)、3D激光雷达(3)、2D激光雷达(4)和深度相机(5);3D激光雷达(3)通过以太网线连接到嵌入式控制器(2);2D激光雷达(4)和深度相机(5)通过USB串行总线与嵌入式控制器(2)相连;嵌入式控制器(2)上安装了Ubuntu操作系统和机器人操作系统ROS(Robot Operating System)。3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述嵌入式控制器(2)将所述激光数据与深度相机(5)拍摄的图像进行同步,包括:嵌入式控制器(2)根据深度相机(5)拍摄的图像,计算图像的像素点在不同的两帧之间的位置移动情况;之后,进行非线性优化,降低上述位置移动情况的计算结果中的误差;最后,按照时间戳将深度相机(5)拍摄的图像与所述激光数据进行同步,得到与所述激光数据同步的图像数据。4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述计算图像的像素点在不同的两帧之间的位置移动情况,包括:计算像素点在时间间隔Δ
t
的两帧内的位置移动情况,其中:(x,y)表示像素点的坐标,I表示像素点的亮度,I
x
和I
y
均为图像梯度,I
t
为时间梯度,u=d
x
/d
t
和v=d
y
/d
t
表示该像素点光流在水平和垂直方向上的速度分量,n表示在时间间隔
Δ
t
内关键帧的数量,d
x
表示像素点在x方向上的微分,d
t
表示像素点在y方向上的微分,I
iy
表示第i帧中y方向图像梯度积分项,I
ix
表示第i帧中x方向图像梯度积分项。5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在进行非线性优化的过程中,采用的非线性优化的目标函数为:其中,表示滑动窗口内的所有状态量,r
p
表示边缘化残差,H
p
为图像信息矩阵舒尔补变换后形成的新信息矩阵,其中p意为prior,r
C
是滑动窗口中特征点的视觉重投影误差,∑ρ表示曲面积分,c
j<...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄家才,汤文俊,高芳征,朱晓春,汪涛,王徐寅,薛源,
申请(专利权)人:南京工程学院,
类型:发明
国别省市:
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