基于局部避障地图的避障方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

技术编号:42212640 阅读:26 留言:0更新日期:2024-07-30 18:54
本申请涉及到机器人避障技术领域,公开了基于局部避障地图的避障方法、装置、设备及介质,应用于清洁机器人,其方法包括:基于清洁机器人上的传感器获取传感器数据;基于ICP匹配算法对两帧时刻下的点云数据进行处理,得到相对变化矩阵;根据相对变化矩阵对初始位姿进行优化,并基于优化后的位姿对激光数据进行修正;将修正后的激光数据输入预设的局部避障地图中,并基于路径规划算法生成多条规划路径;根据每条规划路径中包括的位姿与局部避障地图进行匹配,得到作为清洁机器人的最优避障路径。本申请在提高避障准确性,实时性的同时,克服传统方法中存在的局限性,为清洁机器人等自主移动设备的智能导航提供更可靠的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及到机器人避障,具体而言,涉及到一种基于局部避障地图的避障方法、装置、设备及介质


技术介绍

1、随着智能科技的日新月异,清洁机器人领域正在经历一场前所未有的变革。随着技术的不断突破和进步,人们对于清洁机器人的期待已经从简单的扫地、拖地等基础功能,转变为更加智能化、高效化、多样化的需求。在清洁机器人的性能方面,人们对其提出了更高的要求,但现有的清洁机器人在遇到复杂环境时往往无法有效避障,容易发生碰撞或者卡住的情况,因此急需一种基于局部避障地图的避障方法来提升清洁机器人的自主导航能力。

2、目前清洁机器人的避障的一种通过传感器获取环境数据,构建栅格地图,并利用slam技术实时定位,遇到障碍物时,机器人可以实时调整以确保安全避让。实时更新地图和重新规划路径使机器人适应动态环境。这种方法为清洁机器人提供了可靠的导航和避障能力,但机器人的定位信息可能受到slam系统误差的影响,导致地图中机器人位置的不准确,且栅格的大小选择可能影响避障的精度,导致清洁机器人无法有效地避让较小的障碍物或者在某些狭窄的空间中卡住。现有的另一种避障方法是基于实时点云的控制方法,但是点云数据处理相对复杂,可能增加计算负担,尤其是在大规模环境或需要实时响应的情况下,无法及时处理机器人的避障问题。

3、因此,亟需一种新型的检测方法解决上述问题。


技术实现思路

1、本申请的主要目的为提供一种基于局部避障地图的避障方法,旨在解决现有避障方法存在定位误差、栅格化误差和计算负担较大的技术问题。</p>

2、为了实现上述专利技术目的,本申请提出一种基于局部避障地图的避障方法,应用于清洁机器人,包括:

3、基于清洁机器人上的传感器获取传感器数据,其中,所述传感器数据至少包括连续两帧时刻下的点云数据、清洁机器人的初始位姿和激光数据;

4、基于icp匹配算法对所述两帧时刻下的点云数据进行处理,得到相对变化矩阵;

5、根据所述相对变化矩阵对初始位姿进行优化,并基于优化后的位姿对所述激光数据进行修正;

6、将修正后的激光数据输入预设的局部避障地图中,并基于路径规划算法生成多条规划路径;

7、根据每条所述规划路径中包括的位姿与所述局部避障地图进行匹配,得到作为清洁机器人的最优避障路径。

8、进一步地,所述基于清洁机器人上的传感器获取传感器数据,其中,所述传感器数据至少包括连续两帧时刻下的点云数据和清洁机器人的初始位姿的步骤,包括:

9、基于清洁机器人上的环境传感器获取周围环境信息,基于清洁机器人上的里程计传感器获取清洁机器人的初始位姿;

10、基于所述周围环境信息生成三维点云信息;

11、根据所述三维点云信息获取两帧连续时刻下的点云数据。

12、进一步地,所述基于icp匹配算法对所述两帧时刻下的点云数据进行处理,得到相对变化矩阵的步骤,包括:

13、对两帧时刻下的点云数据进行预处理,其中,所述预处理步骤至少包括去除噪声点和滤波;

14、根据预处理后的所述点云数据,基于icp匹配算法进行点云匹配;

15、根据所述点云配准后的结果,计算得到两帧时刻下的相对变化矩阵,其中,所述相对变化矩阵至少包括旋转矩阵和平移矩阵。

16、进一步地,所述根据所述相对变化矩阵对初始位姿进行优化的步骤,包括:

17、获取所述相对变化矩阵对应的状态向量,并基于所述激光数据计算得到所述清洁机器人的线速度和角速度;

18、将所述状态向量、线速度和角速度代入至状态转移函数计算得到第一时间间隔后的预测位姿;

19、基于观测函数将所述预测位姿与实际测值进行比较和校正,得到优化后的位姿。

20、进一步地,所述基于观测函数将所述预测位姿与实际测值进行比较和校正的步骤之后,还包括:

21、基于ekf算法以迭代的方式不断优化所述优化后的位姿,直到满足预设的收敛条件;

22、在每次迭代过程中,基于ekf算法计算所述状态向量的协方差矩阵,并根据所述预测位姿与实际测值的误差调整所述状态向量;

23、基于调整后的状态向量,重新计算预测位姿并进行校正,直到满足预设的所述收敛条件。

24、进一步地,所述并基于优化后的位姿对所述激光数据进行修正的步骤,包括:

25、基于优化后的位姿对每个所述点云数据进行坐标变换,将所述激光数据从清洁机器人的局部坐标系转换至全局坐标系中;

26、基于清洁机器人的所述线速度和角速度对所述全局坐标系中的每个点进行运动畸变校正;

27、将修正后的所述点云数据与原始激光数据进行时间对齐,得到修正后的所述激光数据。

28、进一步地,所述将修正后的激光数据输入预设的局部避障地图中,并基于路径规划算法生成多条规划路径的步骤,包括:

29、根据修正后的激光数据,在所述局部避障地图中获取清洁机器人的当前位置和周围环境;

30、基于路径规划算法生成从当前位置到目标位置的多条规划路径;

31、所述根据每条所述规划路径中包括的位姿与所述局部避障地图进行匹配,得到作为清洁机器人的最优避障路径的步骤,包括:

32、将每条规划路径中的每个位姿与局部避障地图中的障碍物进行比对,计算位姿与障碍物的距离和角度;

33、根据所述位姿与所述障碍物的距离和角度,评估位姿与局部避障地图的匹配程度,并生成匹配程度评估值;

34、将所述匹配程度评估值最高的所述规划路径设定为最优避障路径。

35、本申请还提出一种基于局部避障地图的避障装置,应用于清洁机器人,包括:

36、获取模块,用于基于清洁机器人上的传感器获取传感器数据,其中,所述传感器数据至少包括连续两帧时刻下的点云数据、清洁机器人的初始位姿和激光数据;

37、处理模块,用于基于icp匹配算法对所述两帧时刻下的点云数据进行处理,得到相对变化矩阵;

38、修正模块,用于根据所述相对变化矩阵对初始位姿进行优化,并基于优化后的位姿对所述激光数据进行修正;

39、生成模块,用于将修正后的激光数据输入预设的局部避障地图中,并基于路径规划算法生成多条规划路径;

40、匹配模块,用于根据每条所述规划路径中包括的位姿与所述局部避障地图进行匹配,得到作为清洁机器人的最优避障路径。

41、本申请还提出一种计算机设备,其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

42、本申请还提出一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

43、有益效果:

44、本申请通过使用传感器获取连续两帧时刻下的点云数据、清洁机器人的初始位姿和激光数据,结合icp匹配算法处理点云数据,得本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于局部避障地图的避障方法,应用于清洁机器人,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述基于清洁机器人上的传感器获取传感器数据,其中,所述传感器数据至少包括连续两帧时刻下的点云数据和清洁机器人的初始位姿的步骤,包括:

3.根据权利要求1所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述基于ICP匹配算法对所述两帧时刻下的点云数据进行处理,得到相对变化矩阵的步骤,包括:

4.根据权利要求1所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述根据所述相对变化矩阵对初始位姿进行优化的步骤,包括:

5.根据权利要求4所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述基于观测函数将所述预测位姿与实际测值进行比较和校正的步骤之后,还包括:

6.根据权利要求4所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述并基于优化后的位姿对所述激光数据进行修正的步骤,包括:

7.根据权利要求1所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述将修正后的激光数据输入预设的局部避障地图中,并基于路径规划算法生成多条规划路径的步骤,包括:

8.一种基于局部避障地图的避障装置,应用于清洁机器人,其特征在于,包括:

9.一种计算机设备,其特征在于,其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

...

【技术特征摘要】

1.一种基于局部避障地图的避障方法,应用于清洁机器人,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述基于清洁机器人上的传感器获取传感器数据,其中,所述传感器数据至少包括连续两帧时刻下的点云数据和清洁机器人的初始位姿的步骤,包括:

3.根据权利要求1所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述基于icp匹配算法对所述两帧时刻下的点云数据进行处理,得到相对变化矩阵的步骤,包括:

4.根据权利要求1所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述根据所述相对变化矩阵对初始位姿进行优化的步骤,包括:

5.根据权利要求4所述的基于局部避障地图的避障方法,其特征在于,所述基于观测函数将所述预测位姿与实际测值进行比较和校正的步骤之后,还包括:<...

【专利技术属性】
技术研发人员:周沛建覃健洲
申请(专利权)人:奇勃深圳科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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