【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于四足机器人充电定位，尤其是涉及一种基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法。
技术介绍
1、目前针对四足机器人自主充电的定位，通常的做法是在充电桩上张贴二维码，利用四足机器人自带相机扫描二维码实现其与充电桩的定位。但是在黑夜或雨天等情况下，受到环境因素的影响，四足机器人不能准确识别二维码进行定位，且在不受环境影响下，相机距离二维码较远时其定位精度也相对较低。另外一种方法是利用激光雷达建立周围环境的点云图，标定充电桩在点云图中的位置，再根据激光雷达实时帧与点云图的匹配确定机器人的位置，实时将该位置发送给运动控制，运动控制再控制机器人到达前面标定的位置，这种方法对于动态环境的鲁棒性较低，且环境中特征点较少时，定位精度会严重下降。
2、中国专利cn116929336a公开了《一种基于最小误差的激光反光柱slam建图方法》，其根据机器人传感器和激光雷达建立一个反光柱的地图，建立完地图之后机器人才能根据反光柱匹配知道机器人在这个地图当中的实时位置，建立地图的步骤相对复杂，计算量比较大。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其计算反光件与四足机器人实时的相对位置和角度，定位精准。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，包括以下步骤：
3、s1，将至少两个反光件置于充电装置周围，以充电装置为基准建
4、s2，利用四足机器人的激光雷达获取环境点云，并对点云进行初筛；
5、s3，对初筛后的点云进行聚类，根据反光件点云块进行建模，去除反光件点云块形状之外的点云，得到反光件的聚类点云；
6、s4，分别计算反光件聚类点云的质心坐标，确定点云块和反光件的对应关系；
7、s5，计算反光件点云块的质心坐标为反光件中心坐标，计算中心坐标的连线向量，归一化连线向量，将连线向量作为y轴方向，计算垂直于连线向量的向量为x向量，构建旋转矩阵并反求解激光雷达位置，进而求解出四足机器人中心相对于反光件中心坐标系的xy坐标以及四足机器人的yaw角值；
8、s6，根据反光件中心坐标系与充电装置中心坐标系的标定关系求解四足机器人中心相对于充电装置中心坐标系的实时坐标；
9、s7，将实时的四足机器人中心相对于充电装置中心的位姿坐标发送给四足机器人控制端，控制端根据实时位姿控制四足机器人进入充电装置对准电极进行充电。
10、进一步的，所述步骤s1中，选择两个柱形反光件，其形状尺寸确定，其与充电装置中心的距离确定。
11、进一步的，所述步骤s3包括以下子步骤，
12、s31，采用半径滤波法滤除点云块中的噪点和离群点；
13、s32，对步骤s31中得到的点云块进行欧几里德聚类；
14、s33，计算步骤s32中欧几里德聚类后得到的点云块数量；
15、s34，对于反光件在激光雷达中的点云块形状进行分析，对充电装置一定范围内的各个反光件点云块的长宽比进行采样计算，得到各个反光件点云块的长宽比；
16、s35，根据步骤s33计算得到的点云块数量进行分析，若点云块数量大于实际反光件数量，则根据步骤s34中去除不符合反光件长宽比例的点云块；
17、s36，计算步骤s35后得到的点云块数量；
18、s37，若点云块数量仍然大于实际反光件数量，则计算步骤s35中两两点云块质心的距离；。
19、s38，去除不符合反光件真实距离的点云块；
20、s39，得到反光件的真实点云块。
21、进一步的，所述步骤s34包括以下子步骤，
22、s341，计算各个聚类点云块相对于四足机器人中心坐标系的z向最大值、z向最小值、y向最大值以及y向最小值；
23、s342，将步骤s341中的z向最大值减去z向最小值得到各个聚类点云长；
24、s343，将步骤s341中的y向最大值减去y向最小值得到各个聚类点云宽；
25、s344，将步骤s342计算得到的聚类点云长除以步骤s343计算得到的聚类点云宽得到聚类点云块的长宽比。
26、进一步的，所述步骤s37包括以下子步骤，
27、s371，将点云块所有点的坐标相加，得到的结果除以点的数量，得到各个点云块质心的坐标；
28、s372，将步骤s371中求解得到的各个点云块相对于四足机器人中心的质心坐标，再求解得到两两点云块之间的质心距离。
29、进一步的，所述步骤s4包括以下子步骤，
30、s41，根据步骤s3获得的反光件的点云块计算其相对于四足机器人中心的质心坐标；
31、s42，根据步骤s41中反光件的质心坐标判断位于充电装置两侧的反光件，y值大的则为充电装置左侧反光件，y值小的则为充电装置右侧反光件；
32、s43，根据步骤s41得到的反光件点云块的质心坐标以及反光件的半径，去除反光件附近的噪点。
33、进一步的，所述步骤s45包括以下子步骤，
34、s51，根据步骤s43获得点云块，根据步骤s42确定的充电装置两侧反光件的质心坐标获得两两点云块的质心坐标，此坐标为反光件中心相对于四足机器人中心的坐标；
35、s52，将左侧反光件中心坐标减去右侧反光件中心坐标得到两个反光柱中心的连线向量；
36、s53，对步骤s52中的连线向量进行归一化，保持向量的方向性；
37、s54，将步骤s53归一化的连线向量作为四足机器人相对于充电件中心坐标系的y轴方向；
38、s55，将垂直于步骤s54中y轴的方向作为四足机器人相对于充电件中心坐标系的x轴方向；
39、s56，根据步骤s54及步骤s55中y轴方向以及x轴方向构建旋转矩阵；
40、s57，根据步骤s56构建的旋转矩阵以及步骤s51中反光件的中心坐标求解四足机器人中心相对于反光件中心坐标系的x坐标和y坐标；
41、s58，计算步骤s53中连线向量的x向分量以及y向分量的反正切值，以获得四足机器人相对于反光件中心坐标系的yaw值。
42、进一步的，所述步骤s6包括以下子步骤，
43、s61，根据充电装置中心和反光件中心的位置关系计算充电装置中心坐标系与反光件中心坐标系的转换关系；
44、s62，根据步骤s61的转换关系将四足机器人中心相对于反光件中心坐标系的x坐标和y坐标和yaw值转换到以充电装置中心为坐标系的x坐标和y坐标和yaw角。
45、进一步的，所述步骤s7包括以下子步骤，
46、s71，以激光雷达的频率实时生成四足机器人相对于充电装置中心坐标系的x坐标和y坐标以及四足机器人的yaw角值；
47本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S1中，选择两个柱形反光件，其形状尺寸确定，其与充电装置中心的距离确定。
3.根据权利要求1或2所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤，
4.根据权利要求3所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S34包括以下子步骤，
5.根据权利要求3所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S37包括以下子步骤，
6.根据权利要求5所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下子步骤，
7.根据权利要求6所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下子步骤，
8.根据权利要求1所述的基于激光雷达识别反光件的四足机
9.根据权利要求1所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S7包括以下子步骤，
10.根据权利要求1所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤，
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤s1中，选择两个柱形反光件，其形状尺寸确定，其与充电装置中心的距离确定。
3.根据权利要求1或2所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤s3包括以下子步骤，
4.根据权利要求3所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤s34包括以下子步骤，
5.根据权利要求3所述的基于激光雷达识别反光件的四足机器人自主充电定位方法，其特征在于：所述步骤s37包括以下子...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪亮，陈申红，蒋文康，马尊旺，
申请(专利权)人：杭州云深处科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。