【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于移动机器人跟踪控制，具体涉及一种基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，适用于在未知障碍物存在的环境中实现移动机器人的稳定跟踪。
技术介绍
1、随着自主控制技术的发展，移动机器人需要在各种复杂环境中实现稳定的跟踪控制，以确保持续跟踪性能。传统的移动机器人跟踪控制方法，面临着障碍物重复检测、移动机器人本体运动干扰以及跟踪目标丢失并重新建立跟踪等困难，且一些传感器还可能会受到环境噪声的干扰。因此，有必要提出一种基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，通过有效的数据处理以及相对运动原理，以提高移动机器人在复杂环境中的自主控制能力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，以实现在未知障碍物环境下跟随者移动机器人对领航者移动机器人的稳定跟踪，从而显著提升移动机器人在复杂环境中的持续跟踪性能。
2、本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：
3、一种基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其针对的移动机器人跟踪控制系统包括跟随者移动机器人与领航者移动机器人，所述方法包括如下步骤：
4、步骤1.定义用于描述障碍物区域的数据结构，使用链表对所述数据结构进行存储，并将该链表分别命名为历史障碍物区域，同时定义用于描述领航者移动机器人历史位姿状态的数据结构；
5、步骤2.获取跟随者移动机器人激光雷达传感器数据生成原始点云数据，同时考虑激光雷达传感器噪声、激光雷达传感器
6、步骤3.排除位于历史障碍物区域中的期望点云数据，得到有效点云数据，同时基于领航者移动机器人历史位姿状态，利用相对运动原理或空间位置连续性原理，跟随者移动机器人区分领航者移动机器人点云数据和障碍物点云数据；
7、步骤4.若步骤3无法对领航者移动机器人点云数据成功识别，清空领航者移动机器人历史位姿状态变量并返回步骤2；若步骤3对领航者移动机器人点云数据成功识别，则继续执行步骤5；
8、步骤5.基于步骤3得到的领航者移动机器人点云数据，利用平面几何关系计算领航者移动机器人的中心位置和方位角，并更新领航者移动机器人历史位姿状态，然后使用跟随者移动机器人里程计传感器数据对所述领航者移动机器人的中心位置和方位角进行坐标变换，得到领航者移动机器人相对于跟随者移动机器人的位姿，实现跟随者移动机器人对领航者移动机器人点云的跟踪；
9、步骤6.基于步骤3得到的障碍物点云数据，推算障碍物的中心位置与大小范围，并指定缓冲区域尺寸，得到障碍物区域，然后将障碍物区域添加到历史障碍物区域中，然后返回到步骤2；
10、其中，跟随者移动机器人与领航者移动机器人均搭载有激光雷达和里程计传感器。
11、本专利技术具有如下优点：
12、如上所述，本专利技术述及了一种基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，适用于未知障碍物存在的环境。本专利技术方法所针对的系统由搭载二维激光雷达和里程计传感器的跟随者移动机器人和领航者移动机器人构成，其中，跟随者移动机器人获取激光雷达信息，并转换为点云信息；跟随者移动机器人对点云信息进行数据预处理，包括离群值剔除、体素栅格滤波降采样、参考坐标系变换和欧几里德聚类分割；利用相对运动原理区分领航者移动机器人点云和障碍物点云；利用平面几何关系计算领航者移动机器人相对跟随者移动机器人的位姿；利用空间位置连续性原理和领航者移动机器人的历史位姿，持续追踪领航者移动机器人点云；设置障碍物缓冲区域，标定并记录障碍物区域。即使由于障碍物遮挡等特殊情况使跟随者移动机器人对领航者移动机器人的视野丢失，当领航者移动机器人再次出现在跟随者移动机器人视野中时，基于相对运动原理和历史障碍物区域信息，跟随者移动机器人仍能对领航者移动机器人点云进行定位和持续跟踪。本专利技术通过传感器数据处理、相对运动原理、空间位置连续性原理和平面几何关系计算，实现了在未知环境下跟随者移动机器人对领航者移动机器人点云的稳定跟踪，提高了移动机器人在复杂环境中的安全性和持续跟踪性能。
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1.一种基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其针对的移动机器人跟踪控制系统包括跟随者移动机器人与领航者移动机器人，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤1中，将障碍物区域定义为矩形区域；
3.根据权利要求1所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2中，期望点云数据的获取过程如下：
4.根据权利要求3所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2.2中，变换矩阵的计算公式以及三号点云数据的获取过程如下：
5.根据权利要求3所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2.3中，各子集的中心点坐标如下公式所示：
6.根据权利要求3所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤3中，排除位于历史障碍物区域中的期望点云数据的过程如下：
7.根据权利要求1所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征
8.根据权利要求3所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
9.根据权利要求8所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤5.4中，获取跟随者移动机器人里程计传感器数据，计算跟随者移动机器人本体坐标系到里程计传感器坐标系的旋转矩阵和变换矩阵，将两者分别取逆，得到里程计传感器坐标系到跟随者移动机器人本体坐标系的旋转矩阵和变换矩阵，分别记为R-1和T3；
10.根据权利要求1所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤6具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其针对的移动机器人跟踪控制系统包括跟随者移动机器人与领航者移动机器人，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤1中，将障碍物区域定义为矩形区域；
3.根据权利要求1所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2中，期望点云数据的获取过程如下：
4.根据权利要求3所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2.2中，变换矩阵的计算公式以及三号点云数据的获取过程如下：
5.根据权利要求3所述的基于激光雷达和里程计的移动机器人跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2.3中，各子集的中心点坐标如下公式所示：
6.根据权利要求3所述的基于激光雷...
【专利技术属性】
技术研发人员：张婧，付希超，盖文东，张璐，贺凯迅，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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