[發明專利]基于虛擬掃描與測距匹配的AGV激光SLAM方法

有效

• 申請號: 201710504910.7
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107239076B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 仲訓昱
• 申請（專利權）人: 仲訓昱
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

基于虛擬掃描與測距匹配的AGV激光SLAM方法，涉及移動機器人導航定位。柵格地圖表示與創建方法；虛擬掃描與匹配定位方法；提高算法實時性的方法。采用輪廓外形遍歷匹配的原理，在每一遍歷位姿采用虛擬激光雷達對地圖進行掃描，然后虛擬掃描的數據與當前激光雷達的數據直接進行比較，找出AGV機器人的最優位姿信息，再增量式構建地圖。針對現有激光SLAM算法多數針對低精度傳感器，其濾波、估計、優化的穩定性和定位精度無法絕對保證，難以達到工業AGV機器人應用要求的問題，可通過采用多GPU并行處理和改變虛擬測距的初始推進位置，解決采用反射板和三角定位原理進行導航存在的前期施工及標定問題，提高靈活性柔性、可靠和精度。

技術領域

本發明涉及移動機器人導航定位，尤其是涉及到一種基于2D激光雷達的無軌導航AGV機器人的SLAM(同時定位與地圖構建)方法。

背景技術

同時定位與地圖構建(或并發建圖與定位)(Simultaneous Localization AndMapping，SLAM)，是一種實現真正全自主移動機器人的關鍵技術。傳統的AGV(AutomatedGuided Vehicle)導航主要有磁條導引、磁釘導引、色帶或二維碼導引等，雖然簡單易行、路徑跟蹤可靠性好，但均屬于固定路徑引導方式、靈活性和柔性差。新的激光導航方式無需固定路線導引，在應用時具有更高的柔性，但目前激光導航方法大多數是采用反射板和三角定位原理進行的，依然存在前期施工及標定問題，其靈活性和柔性受到限制，基于SLAM的激光導航是AGV的重要發展趨勢之一。

目前基于激光傳感器的SLAM多數使用濾波器方法、概率方法、最小二乘法、以及圖優化等，如常用的Gmapping、Hector SLAM、Karto SLAM等算法，擁有較小的誤差和較低的計算量，在室內移動機器人中得到了一定應用，但濾波、估計、優化的穩定性以及定位精度無法絕對保證(這些方法多數針對的是低成本低精度的激光測距傳感器)，在工業AGV機器人中的適用性還有待驗證。使用輪廓外形匹配的方法相對于其他方法而言，物理意義更明確，符合人的思維方式，在保證AGV導航定位的穩定性和精度上具有很好的可行性。

參考文獻：

[1]羅元,傅有力,程鐵鳳.基于改進Rao-Blackwellized粒子濾波器的同時定位與地圖構建[J].控制理論與應用,2015,32(2):267-272.

[2]蘇州艾吉威機器人有限公司.無反射板激光導航AGV在汽車零部件整廠物流調度中的應用[J].物流技術與應用,2016,21(10):175-176.

[3]吳文軍,張巖,吳為民,等.一種運輸自動導引車導航方法研究[J].物聯網技術,2016,6(9):58-62.

[4]常皓,楊巍.基于全向移動模型的Gmapping算法[J].計量與測試技術,2016,43(10):1-4.

[5]葛艷茹,張國偉,沈宏雙,等.基于激光測距儀全局匹配掃描的SLAM算法研究[J].計算機測量與控制,2016,24(12):198-199.

[6]汪威,吳耀華,陳云霞.自然導航在AGV中的應用[J].物流技術,2016,35(12):33-36.

[7]孫海,任翠平,盧軍,等.激光測距在倉儲搬運機器人運動中的應用[J].電子技術與軟件工程,2017(1):103-104.

[8]林偉民,頓向明,林子洋,等.基于激光雷達的重型自動導引運載車定位研究[J].機械與電子,2017(3):64-68.

發明內容：

本發明的目的在于針對現有激光SLAM算法多數針對低精度傳感器，其濾波、估計、優化的穩定性以及定位精度無法絕對保證，難以達到工業AGV機器人應用要求的問題，提供基于虛擬掃描與測距匹配的AGV激光SLAM方法。

本發明包括以下步驟：