[發明專利]全向移動機器人通道內倒行導航方法

有效

• 申請號: 201710384809.2
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107065887B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 孫棣華;趙敏;程森林;秦浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

本發明公開了一種全向移動機器人通道內倒行導航方法，包括如下步驟：步驟1：控制機器人在通道內完成向前行進，根據編碼器估算機器人當前的置信息；步驟2：將機器人行進過程中激光雷達獲取到的實時數據生成為局部地圖；步驟3：根據小車實時位置以及獲取實時局部地圖，拼接局部地圖，獲得通道完整的全局地圖；步驟4：根據生成的全局地圖，使用最小二乘法擬合通道兩邊邊線，通過計算得到適合小車行進的軌跡線；步驟5：機器人開始到行，激光雷達采集實時數據生成局部地圖，將局部地圖與全局地圖進行匹配，獲取小車的當前位置信息；步驟6：根據機器人當前位置信息與軌跡線之間的偏差進行位姿調整，保持機器人跟隨軌跡線。

技術領域

本發明屬于機器人運動規劃導航技術領域，具體的為一種全向移動機器人通道內倒行導航方法，適用于倉庫通道場景下根據環境信息導引機器人完成倒退行進。

背景技術

全向移動機器人在平面空間上具有三個自由度，可同時進行前后、左右以及原地旋轉三個維度上的運動，在不改變自身姿態的情況下向任意方向移動。由于機器人較高的機動性和靈活性，在精度要求較高的場景有著較為廣泛的應用。特別是狹窄的倉庫通道環境，是該機器人的典型工作場景。

倉庫通道兩側擺放有貨物，機器人需要沿通道行進，以完成倉庫貨物的定位、盤點等工作。而倉庫貨物堆積較多，導致倉庫通道往往只有一個出入口，同時通道的寬度較窄，機器人無法在通道內完成轉向，只能倒行退出通道。因此，通道內倒行導航技術符合實際需要也是必要的。

倒行導航與正向導航有著較大的區別，正向導航時，傳感器安裝在機器人前側，傳感器觀測方向與機器人行進方向一致；而倒行導航恰恰相反，傳感器觀測方向與機器人行進方向恰恰相反。倒行導航通常需要正向導航的歷史數據作為參考，與正向導航相比，倒行導航計算較為復雜，實現難度較大。

當前倒行導航的方案包括環境地圖匹配導航、路標導航、里程計導航。在倉庫通道環境下，由于環境特征不明顯，Thrun等人發現基于環境特征的地圖匹配難以在這種環境下得到準確的結果。倉庫的貨物容易頻繁變換，人工路標容易損壞，基于路標的導航不適用于該環境。邵帥等人發現里程計導航的累計誤差隨時間而增長，導航精度不能滿足該場景要求。

在現有研究中，陳文學等人提出了環境地圖匹配導航和里程計導航方法相結合的方法，使用里程計獲得粗略位置信息可提升環境地圖匹配的正確率，而使用環境地圖匹配可減少里程計的累計誤差。這種融合方法可以互相彌補兩種導航方法各自的缺陷，得到較好的導航效果。但該方法僅考慮局部環境特征而非整個通道信息進行導航，這會導致行進路徑的規劃不合理，不適用于通道環境。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種全向移動機器人通道內倒行導航方法，可適用于倉庫通道場景下根據環境信息導引機器人完成倒退行進，并具有易于實現、適應性強的優點。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種全向移動機器人通道內倒行導航方法，包括如下步驟：

步驟1：控制機器人在通道內完成向前行進，根據編碼器估算機器人當前的置信息；

步驟2：將機器人行進過程中激光雷達獲取到的實時數據生成為局部地圖；

步驟3：根據小車實時位置以及獲取實時局部地圖，拼接局部地圖，獲得通道完整的全局地圖；

步驟4：根據生成的全局地圖，使用最小二乘法擬合通道兩邊邊線，通過計算得到適合小車行進的軌跡線；

步驟5：機器人開始倒行，激光雷達采集實時數據生成局部地圖，將局部地圖與全局地圖進行匹配，獲取小車的當前位置信息；

步驟6：根據機器人當前位置信息與軌跡線之間的偏差進行位姿調整，保持機器人跟隨軌跡線。