[發明專利]一種智能多機器人協同測圖系統及其方法

有效

• 申請號: 201710787430.6
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107491071B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陳龍;張亞琛;黃凱;李清泉;涂偉;周寶定
• 申請（專利權）人: 中山大學;深圳大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01S17/58
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本發明公開了一種智能多機器人協同測圖系統，其中該系統包括數據采集模塊，點云匹配模塊，協同SLAM模塊；數據采集模塊將機器人攜帶的激光雷達采集到的數據進行處理，提取其中的線點和面點特征點，以及這些點的最近鄰點，作為特征數據點輸出到點云匹配模塊；點云匹配模塊將得到的不同機器人的特征數據點之間進行點云匹配，如果可以匹配則建立起機器人之間的對應聯系，并將聯系關系傳輸到協同SLAM模塊，如果不可以匹配則暫時保留下姿態矩陣（6—DOE）；協同SLAM模塊根據前面的點云匹配模塊，如果已經有閉包，那么就按照機器人之間的關系，將新得到的數據點重建到全局的地圖之中，得到完整的地圖，本發明思路新穎，是一種全新的協同測圖方法。

技術領域

本發明涉及機器人的技術領域，更具體地，涉及一種智能多機器人協同測圖系統及其方法。

背景技術

隨著時代的發展，協同SLAM一直都是研究的熱點。而傳統的協同SLAM也是有著很多的分類，如針對傳感器而言的分類為：雷達，相機，RGB-D，GPS等。而對于基于雷達的協同SLAM而言，研究的主要方向都在2D雷達，現階段，很少有3D雷達的協同SLAM。因此，我們提出了一種全新的，基于3D雷達的多機器人協同測圖方法。該方法可以采集到更多的環境數據，構建出能夠完整展示出環境信息的3D地圖，增強了地圖的客觀性和準確性。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種智能多機器人協同測圖系統及其方法，通過使用3D激光雷達采集數據，協同每個機器人采集到的數據，構建一個三維的地圖。與傳統的2D激光雷達的協同測圖相比，3D的數據更加詳細，可以更好的還原環境信息，構建出3D地圖，全方位，立體的重現需要測量的環境。使用協同測圖，可以節約時間，節省成本，更快更好的得到最終的結果。

本發明的技術方案是：一種智能多機器人協同測圖系統，包括：

數據采集模塊：采集機器人周圍的環境信息，并進行處理，得到兩種特征點線點和面點，以及其最近鄰點，作為整個的特征點集的信息，將線點和面點輸入到點云匹配模塊，而將整個的特征點集輸入到協同SLAM模塊；

點云匹配模塊：將數據采集模塊傳輸而來的不同機器人之間的特征點信息進行點云匹配，如果可以匹配成功，構建閉包(相同的路徑)，并得出相關矩陣之間的姿態矩陣T_ij，并將改矩陣傳輸到協同SLAM模塊。如果匹配不成功，則保留其特征點信息，和接下來傳輸進來的特征點集進行點云匹配；

協同SLAM模塊：根據測圖區域的空間位置及其形狀，預先規劃多個測圖機器人的行駛軌跡，保證多個機器人之間的測圖區域之間互有重疊。根據數據采集模塊傳輸的特征點集和點云匹配模塊傳輸的姿態矩陣T_ij，將另一個機器人的特征點全部重建為目標機器人的坐標系上的點，構建在目標坐標系上的地圖。在兩個機器人建立了閉包之后，就可以將其采集到的點根據建立起的對應關系，全部轉化到目標機器人的地圖之中，這樣，就可以實現多機器人的協同SLAM。可選的，所述圖像采集模塊包括四個攝像頭，其中兩個攝像頭拍攝車前的路面場景，另兩個攝像頭拍攝車后的路面場景。

可選的，所述數據采集模塊需要保證每一個機器人都含有一個激光雷達，且可以全方位的采集到環境信息

可選的，所述激光雷達為Velodyne 16線或32線的激光雷達。

一種智能多機器人協同測圖方法，包括以下步驟：

步驟1、所述數據采集模塊包括激光雷達，先測驗其精準度，對于其可以測量的范圍有一定的預估；

步驟2、對于激光雷達采集到的數據，通過平面光滑度等指標進行特征點的提取，得到線點和面點，找尋每個特征點的最近鄰點，擴充特征點集；

步驟3、對于提取的特征點集進行合法性檢測，得到有效合法的特征點信息，并建立對應的與前一幀的姿態矩陣T_L；