[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

技術領域

本發明涉及移動機器人技術領域，特別是涉及一種移動機器人嵌入式激光SLAM方法及系統。

背景技術

近年來，移動機器人技術隨著科學技術的不斷發展，不斷拓寬機器人的應用領域，社會對于移動機器人的需求也不斷在提升，移動機器人已經逐漸融入工業、家用、商用、醫療、服務、安保等日常生活中的角色，對移動機器人的功能要求也不斷增加，技術指標隨之提升。

即時定位與構建地圖(simultaneous localization and mapping，SLAM)技術是移動機器人實現自主導航的關鍵，在未知環境中，通過傳感器對周圍進行探測，構建出環境地圖，對機器人進行定位，從而結合傳感器生成的實時地圖進行導航。在SLAM的研究過程中，傳感器不穩定的問題日益明顯，研究人員發現視覺傳感器容易受到周圍環境的影響，而且計算量大，但如果使用個人電腦(PC)作為計算處理器時，相當于提高硬件配置，且只占用PC很小一部分的功能，造成功能浪費和成本增加。

另外，機器人操作系統(Robot Operating System，ROS)是一個機器人軟件操作平臺，前身由斯坦福大學人工智能研究所(Stanford Artificial Intelligence Laboratory)所研發。由于SLAM在ROS中無法直接運行，且通過PC實現算法時，沒有高效運載計算機資源，產生資源浪費，同時降低了移動機器人系統的靈活性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種移動機器人嵌入式激光SLAM方法及系統，可以降低移動機器人的成本，提高系統靈活性，同時讓SLAM的實現更為穩定、直觀。其具體方案如下：

一種移動機器人嵌入式激光SLAM方法，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。

優選地，在本發明實施例提供的上述移動機器人嵌入式激光SLAM方法中，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。

優選地，在本發明實施例提供的上述移動機器人嵌入式激光SLAM方法中，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。

優選地，在本發明實施例提供的上述移動機器人嵌入式激光SLAM方法中，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。

優選地，在本發明實施例提供的上述移動機器人嵌入式激光SLAM方法中，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；