基于IROS的机器人室内重定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于IROS的机器人室内重定位方法及系统，属于智能机器人技术领域，本发明专利技术要解决的技术问题为如何在机器人运行中进行重定位，并缩短重定位时间的同时降低误判率，进而提高机器人运行的流畅感，采用的技术方案为：该方法是基于智能机器人操作系统IROS开发部署定位节点和导航节点，激光雷达、视觉及IMU的传感器数据被实时采集到智能机器人操作系统IROS的rMQ节点的一系列话题中，定位节点订阅rMQ节点中的话题的传感器数据并生成局部建图信息和位置信息，将位置信息以参数形式保存在智能机器人操作系统IROS的rParamter节点中，形成定位DB库；导航节点利用位置信息进行规划和导航；定位节点定位失败且遇到相似性的环境时，触发重定位流程。触发重定位流程。触发重定位流程。

【技术实现步骤摘要】
基于IROS的机器人室内重定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能机器人
，具体地说是一种基于IROS的机器人室内重定位方法及系统。

技术介绍

[0002]自第一台机器人诞生至今，机器人经历了从低级到高级的发展过程，现在的智能机器人能通过各种传感器获取环境信息，利用人工智能识别、理解、推理并进行判断和决策来完成一定的任务。因此智能机器人除了具有环境感知能力外，还具有较强的识别理解能力和决策规划能力。自主移动机器人是当前发展的热点和重点，尤其在服务机器人领域，所涉及的场景较为复杂，就需要机器人拥有自主定位导航技术。机器人的定位问题，即如何根据所观测到的信息判断机器人在当前环境中的位置，有了位置后，就可制定一个目标，然后全局规划一条路径来实现这个目标，即点到点导航。
[0003]在导航中机器人可能会遇到障碍物或环境的变化，也由于传感器数据的偏差，需要不断定位(或称重定位)，进行局部规划不断修正路径。重定位一般是利用传感器所获得视觉图像或/和激光信息等，先局部建图，然后在事先建好的全局地图中比对查询，进而判断当前位置。在导航中机器人会遇到相似性较高的环境，如墙角、两边都是白墙的过道、机房中一排排机柜间的通道等，在复杂环境中机器人会难以判断自己所处的正确位置，需要重定位。室内重定一般利用原地转圈收集当前环境信息，并通过一些算法确定当前环境的细微差别并与全局地图匹配来确定当前位置，这些方法一般能够解决大部分重定位问题，但对于相似性极高的环境会存在误判率较高、定位时间长等问题。
[0004]故如何在机器人运行中进行重定位，并缩短重定位时间的同时降低误判率，进而提高机器人运行的流畅感是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术任务是提供一种基于IROS的机器人室内重定位方法及系统，来解决如何在机器人运行中进行重定位，并缩短重定位时间的同时降低误判率，进而提高机器人运行的流畅感的问题。
[0006]本专利技术的技术任务是按以下方式实现的，一种基于IROS的机器人室内重定位方法，该方法是基于智能机器人操作系统IROS开发部署定位节点和导航节点，激光雷达、视觉及IMU的传感器数据被实时采集到智能机器人操作系统IROS的rMQ节点的一系列话题中，定位节点订阅rMQ节点中的话题的传感器数据并生成局部建图信息和位置信息，将位置信息以参数形式保存在智能机器人操作系统IROS的rParamter节点中，形成定位DB库；导航节点利用位置信息进行规划和导航；
[0007]定位节点定位失败且遇到相似性高的环境时，触发重定位流程，具体如下：
[0008]调用部署于智能机器人操作系统IROS的rService节点的重定位服务，重定位服务根据当前系统时间A，从rParamter节点中获取最近一次成功定位的位置B及时间B；
[0009]根据时间B从智能机器人操作系统IROS的irosBag节点的irosBag文件中获取时间B及时间B以后的传感器数据；
[0010]重定位服务根据时间B及时间B以后的传感器数据计算出相对于位置B的新位置C；
[0011]将新位置C映射到全局地图中，根据传感器数据的偏差率，以全局地图中新位置C位中心按照传感器数据的偏差范围形成一个扩大的局部地图；
[0012]重定位服务再以当前传感器数据为基础在扩大的局部地图中进行位置匹配，进而确定机器人当前位置A，并将当前位置A的信息保存到rParamter节点中。
[0013]作为优选，重定位流程利用当前的环境信息以及存储在irosBag节点和定位DB库中的近期历史信息，综合判断确定当前位置，实现室内重定位。
[0014]更优地，机器人运行中，启动智能机器人操作系统IROS的irosBag节点，irosBag节点实时订阅话题的传感器数据并保存在irosBag文件中。
[0015]更优地，位置信息以参数的形式保存于rParameter节点中，参数名带以秒为单位的整型值，便于后续以参数名查询，参数对应的值为不限制格式的二进制数据；位置信息默认只保留最近一个小时(该值可修改)的值，过期的会被清除掉。
[0016]更优地，irosBag文件中的传感器数据通过实时订阅获取，保存传感器数据时，除传感器原始数据外，增加精度到微秒的时间戳，便于重定位服务计算相对位置；irosBag文件每10分钟生成一个，默认只保留最近一个小时(该值可修改)的文件。
[0017]作为优选，全局地图中新位置C为中心按照传感器数据的偏差范围形成一个扩大的局部地图，该扩大的局部地图重定位时当作全局地图，该扩大的局部地图范围一般会小于真正的全局地图，因此在其内匹配的正确性就更高、匹配速率更快。
[0018]一种基于IROS的机器人室内重定位系统，该系统包括智能机器人操作系统IROS以及基于智能机器人操作系统IROS部署的定位节点和导航节点；智能机器人操作系统IROS包括rMaster节点、rMQ节点、rService节点、rParamter节点四种基础节点、irosBag节点及按需启动的工具类节点；
[0019]rMQ节点用于存储实时采集到的激光雷达、视觉及IMU的传感器数据的一系列话题；
[0020]rParamter节点用于将位置信息以参数形式保存，形成定位DB库；
[0021]irosBag节点用于实时订阅话题的传感器数据并保存在irosBag文件中；
[0022]rService节点用于部署重定位服务，重定位服务根据当前系统信息实现室内重定位服务；
[0023]定位节点用于订阅rMQ节点中的话题的传感器数据并生成局部建图信息和位置信息；
[0024]导航节点用于利用位置信息进行规划和导航。
[0025]作为优选，所述定位节点定位失败且遇到相似性高的环境时，触发重定位流程，具体如下：
[0026](1)、调用部署于智能机器人操作系统IROS的rService节点的重定位服务，重定位服务根据当前系统时间A，从rParamter节点中获取最近一次成功定位的位置B及时间B；
[0027](2)、根据时间B从智能机器人操作系统IROS的irosBag节点的irosBag文件中获取时间B及时间B以后的传感器数据；
[0028](3)、重定位服务根据时间B及时间B以后的传感器数据计算出相对于位置B的新位置C；
[0029](4)、将新位置C映射到全局地图中，根据传感器数据的偏差率，以全局地图中新位置C位中心按照传感器数据的偏差范围形成一个扩大的局部地图；
[0030](5)、重定位服务再以当前传感器数据为基础在扩大的局部地图中进行位置匹配，进而确定机器人当前位置A，并将当前位置A的信息保存到rParamter节点中。
[0031]一种电子设备，包括：存储器和至少一个处理器；
[0032]其中，所述存储器上存储有计算机程序；
[0033]所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，使得所述至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IROS的机器人室内重定位方法，其特征在于，该方法是基于智能机器人操作系统IROS开发部署定位节点和导航节点，激光雷达、视觉及IMU的传感器数据被实时采集到智能机器人操作系统IROS的rMQ节点的一系列话题中，定位节点订阅rMQ节点中的话题的传感器数据并生成局部建图信息和位置信息，将位置信息以参数形式保存在智能机器人操作系统IROS的rParamter节点中，形成定位DB库；导航节点利用位置信息进行规划和导航；定位节点定位失败且遇到相似性的环境时，触发重定位流程，具体如下：调用部署于智能机器人操作系统IROS的rService节点的重定位服务，重定位服务根据当前系统时间A，从rParamter节点中获取最近一次成功定位的位置B及时间B；根据时间B从智能机器人操作系统IROS的irosBag节点的irosBag文件中获取时间B及时间B以后的传感器数据；重定位服务根据时间B及时间B以后的传感器数据计算出相对于位置B的新位置C；将新位置C映射到全局地图中，根据传感器数据的偏差率，以全局地图中新位置C位中心按照传感器数据的偏差范围形成一个扩大的局部地图；重定位服务再以当前传感器数据为基础在扩大的局部地图中进行位置匹配，进而确定机器人当前位置A，并将当前位置A的信息保存到rParamter节点中。2.根据权利要求1所述的基于IROS的机器人室内重定位方法，其特征在于，重定位流程利用当前的环境信息以及存储在irosBag节点和定位DB库中的近期历史信息，综合判断确定当前位置，实现室内重定位。3.根据权利要求1或2所述的基于IROS的机器人室内重定位方法，其特征在于，机器人运行中，启动智能机器人操作系统IROS的irosBag节点，irosBag节点实时订阅话题的传感器数据并保存在irosBag文件中。4.根据权利要求3所述的基于IROS的机器人室内重定位方法，其特征在于，位置信息以参数的形式保存于rParameter节点中，参数名带以秒为单位的整型值，参数对应的值为不限制格式的二进制数据；位置信息默认只保留最近一个小时的值，过期的会被清除掉。5.根据权利要求4所述的基于IROS的机器人室内重定位方法，其特征在于，irosBag文件中的传感器数据通过实时订阅获取，保存传感器数据时，除传感器原始数据外，增加精度到微秒的时间戳；irosBag文件每10分钟生成一个，默认只保留最近一个小时的文件。6.根据权利要求1所述的基于IROS的机器人室内重定位方法，其特征在于，全局地图中新位置C为中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝铭，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：