[發明專利]一種移動機器人嵌入式激光SLAM方法及系統

在審

• 申請號: 201711215477.1
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107943038A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 何苗;鄭富瑜;熊德平;王成民
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

1.一種移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，包括：

在所述移動機器人中的嵌入式開發板內搭建機器人操作系統；

通過無線網絡將個人電腦遠程連接到所述嵌入式開發板，輸入命令啟動所述機器人操作系統，所述移動機器人中的機器人驅動電路板，以及所述移動機器人上安裝的激光雷達；

通過所述激光雷達，所述嵌入式開發板，所述機器人驅動電路板中的慣性測量單元，以及與所述機器人驅動電路板連接的直流電機及磁電編碼器，獲取傳感器數據；

通過獲取的所述傳感器數據結合所述嵌入式開發板中的SLAM算法進行地圖的創建，并上傳至所述個人電腦；

通過所述個人電腦觀測創建的所述地圖，并對所述地圖進行保存。

2.根據權利要求1所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，通過所述激光雷達，所述嵌入式開發板，所述機器人驅動電路板中的慣性測量單元，以及與所述機器人驅動電路板連接的直流電機及磁電編碼器，獲取傳感器數據，具體包括：

通過所述激光雷達實時采集所述移動機器人所在的室內外環境的地形地貌狀況，進行數據的提取；

通過直流電機及磁電編碼器構成的里程計對所述移動機器人所在的室內外環境的定位和位移，進行數據的提取；

通過所述機器人驅動電路板中的慣性測量單元和所述嵌入式開發板收集所述激光雷達和所述里程計提取的數據并進行信息融合，獲取傳感器數據。

3.根據權利要求2所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，通過獲取的所述傳感器數據結合所述嵌入式開發板中的SLAM算法進行地圖的創建，具體包括：

在所述嵌入式開發板中移植移動機器人編程工具箱函數庫中的最近點迭代SLAM算法；

使用所述機器人操作系統通過所述最近點迭代SLAM算法對獲取的所述傳感器數據進行處理；

在所述機器人操作系統中刪去圖像顯示部分，調整匹配方式為柵格圖匹配，生成柵格地圖，并添加在所述機器人操作系統中的軌跡顯示。

4.根據權利要求3所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，使用所述機器人操作系統通過所述最近點迭代SLAM算法對獲取的所述傳感器數據進行處理，具體包括：

使用所述機器人操作系統通過所述最近點迭代SLAM算法對獲取的所述傳感器數據進行掃描和匹配，求解出所述移動機器人的運動變化矩陣；所述運動變化矩陣包括旋轉矩陣和平移矩陣；

同時，計算出機器人的實時運動軌跡、自身定位和環境分布，進行柵格地圖的映射。

5.根據權利要求4所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，在生成柵格地圖的過程中，具體還包括：

使用所述嵌入式開發板對所述傳感器數據進行驗證；

當所述里程計提取的數據顯示所述移動機器人的位移小于設定閾值時，沿用上一次生成的柵格地圖。

6.根據權利要求1-5任一項所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，所述個人電腦中安裝有所述機器人操作系統；

所述個人電腦與所述嵌入式開發板的網絡連接方式采用所述機器人操作系統的主從機方法；

所述嵌入式開發板作為從機；所述個人電腦作為主機；所述傳感器數據通過所述主機進行顯示。

7.根據權利要求6所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，通過所述個人電腦觀測創建的所述地圖，具體包括：

在所述個人電腦中的機器人操作系統平臺上使用RVIZ圖像顯示界面結合自帶評估工具進行觀測創建的所述地圖。

8.根據權利要求7所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，對所述地圖進行保存，具體包括：

使用所述機器人操作系統中安裝的地圖保存工具對所述地圖進行保存，同時對于保存的所述地圖中黑白灰三種顏色的閾值分別進行調整。

9.根據權利要求8所述的移動機器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，所述移動機器人的直流電源與所述機器人驅動板直接連接；

由所述機器人驅動板進行電壓轉換，對所述嵌入式開發板、直流電機及磁電編碼器進行供電；

由所述嵌入式開發板對所述激光雷達進行供電。

10.一種移動機器人嵌入式激光SLAM系統，其特征在于，包括：

系統搭建模塊，用于在所述移動機器人中的嵌入式開發板內搭建機器人操作系統；

網絡連接模塊，用于通過無線網絡將個人電腦遠程連接到所述嵌入式開發板，輸入命令啟動所述機器人操作系統，所述移動機器人中的機器人驅動電路板，以及所述移動機器人上安裝的激光雷達；

數據獲取模塊，用于通過所述激光雷達，所述嵌入式開發板，所述機器人驅動電路板中的慣性測量單元，以及與所述機器人驅動電路板連接的直流電機及磁電編碼器，獲取傳感器數據；

地圖創建模塊，用于通過獲取的所述傳感器數據結合所述嵌入式開發板中的SLAM算法進行地圖的創建，并上傳至所述個人電腦；

地圖保存模塊，用于通過所述個人電腦觀測創建的所述地圖，并對所述地圖進行保存。