[發明專利]移動機器人環境特征定位方法

在審

• 申請號: 201710254282.1
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN108731679A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 謝鋒
• 申請（專利權）人: 深圳市豐巨泰科電子有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 深圳市神州聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 44324
• 代理人: 周松強

本發明公開了一種移動機器人環境特征定位方法，該方法通過激光傳感器需定期提取環境特征，并構建多維數據空間，在構建多維數據空間的基礎上，基于假設檢驗理論確定環境點特征；通過確定的點特征估計線段特征范圍，結合概率模型方法估計線段特征，運用最小二乘法對估計的線段特征進行擬合，得到準確的線段特征。本發明通過航跡推算用于粗略定位，地圖匹配定期對航跡推算更新機器人位姿以減小累積誤差，地圖匹配側重于對環境中的點特征與線段特征進行準確提取，由此通過提取環境特征匹配已知地圖，實現精確定位。

技術領域

本發明屬于機器人的技術領域，特別涉及機器人移動的定位方法。

背景技術

機器人是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建筑業，或是危險的工作。隨時技術水平的提高，機器人的智能化越來越高，已經逐步進入到人們的日常工作和生活領域。

為了使機器人能夠準確的運動，機器人應該首先知道自己所處的位置，即機器人對自身進行準確的定位。

如專利申請201610982663.7所公開的一種室內機器人定位方法及裝置，包括：獲取機器人采集地面上射頻識別標簽得到的標簽信息；根據標簽信息中的位置坐標，計算機器人的位置坐標；獲取機器人所在室內不同參考位置接收的無線個域網的信號強度指示值的分布圖；對機器人接收的無線個域網的信號強度指示值進行修正，得到修正值，計算修正值與分布圖上不同參考位置對應的指示值的匹配概率，根據匹配概率確定機器人的輔助定位位置坐標；根據機器人的位置坐標和機器人的輔助定位位置坐標確定機器人的實際位置坐標。本發明中，當在多層樓層定位時，不需要在每層都設置無線個域網節點，減少了無線個域網子節點的個數，降低了成本，避免了每層之間信號干擾，使得定位準確。

如專利申請201611230784.2所公開的一種基于多傳感器融合的移動機器人室內定位方法，使用基于航跡推算的里程計位置數據補償激光匹配定位中無法識別相似環境的情況。本發明不僅將基于慣性單元和里程計的傳感器定位數據進行融合，也將激光雷達匹配定位作為參考指標，不僅減小了里程計的累積誤差，還彌補了短距離激光雷達在單一特征環境中無法進行匹配定位的缺陷，為機器人的地圖繪制和導航提供更為準確的定位數據。

然而，上述方法都需要多種設備或工具相配合，才能實現機器人的定位，定位復雜，而且誤差大，難以做到準確可靠。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種移動機器人環境特征定位方法，該方法采用航跡推算并結合地圖匹配的定位方法進行信息融合，可以實現較小的定位誤差，定位準確可靠。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種移動機器人環境特征定位方法，其特征在于該方法通過激光傳感器需定期提取環境特征，并構建多維數據空間，在構建多維數據空間的基礎上，基于假設檢驗理論確定環境點特征；通過確定的點特征估計線段特征范圍，結合概率模型方法估計線段特征，運用最小二乘法對估計的線段特征進行擬合，得到準確的線段特征。

進一步，所述方法首先通過高斯降采樣的方法構建多維數據空間，在低維數據空間上，采用極值點搜索與假設檢驗的方法進行點特征提取；二維激光傳感器在平面上按一定的角度分辨率進行距離掃描，掃描數據的極坐標表示為：SK＝(ρk,θk),K＝1…N,，其中N為掃描數據個數，原始數據帶有噪聲且服從高斯白噪聲獨立分布，即ρk～N(μρk,σ²)，θk～N(μθk,σ²θ)；二維激光傳感器獲得的原始數據具有噪聲，按前述方法對數據進行預處理，然后對處理完的數據進行環境聚類，將激光傳感器可能掃描到的同一物體掃描點聚集為一類；環境聚類后對采樣點做降采樣處理，構建多維數據空間。

環境特征提取流程，包括如下步驟：

步驟1，機器人啟動，對數據進行預處理；