[發(fā)明專利]一種加裝直線導(dǎo)軌的二維激光雷達(dá)建圖裝置及其建圖方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711402050.2
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108152829B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵文軍;劉超;黃禹;王輝;李根;章小龍
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

本發(fā)明屬于移動機(jī)器人自主導(dǎo)航與定位領(lǐng)域，并公開了一種加裝直線導(dǎo)軌的二維激光雷達(dá)建圖裝置，包括二維激光雷達(dá)、直線導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、控制機(jī)箱、AGV小車主體和上位機(jī)，所述伺服電機(jī)通過滾珠絲杠機(jī)構(gòu)連接所述二維激光雷達(dá)；所述二維激光雷達(dá)與上位機(jī)電連接；所述上位機(jī)能根據(jù)二維激光雷達(dá)發(fā)送的信號數(shù)據(jù)運(yùn)行建圖算法并建立精確的子圖，然后根據(jù)子圖建立的順序和位置進(jìn)行全局匹配優(yōu)化，建立一幅全局地圖。本發(fā)明通過直線導(dǎo)軌為二維激光雷達(dá)幀數(shù)據(jù)提供了一個相當(dāng)精確的插入位置，即二維激光雷達(dá)幀數(shù)據(jù)在子圖中的位置可以直接事先確定，故無需進(jìn)行復(fù)雜的計算，且精度極高。故從算法復(fù)雜度上和子圖建立的效率都有大大的改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動機(jī)器人自主導(dǎo)航與定位領(lǐng)域，更具體地，涉及一種二維激光雷達(dá)建圖裝置及其建圖方法。

背景技術(shù)

AGV(Automated Guided Vehicle)小車是現(xiàn)代化工廠、柔性制造車間、智能化物流、無人倉儲庫及分揀中心的核心設(shè)備。

AGV小車的導(dǎo)航方式一般有布置信標(biāo)的直接坐標(biāo)引導(dǎo)方式、在路徑上布置金屬線的電磁引導(dǎo)方式、在路徑上布置磁帶的磁帶引導(dǎo)方式、在路徑上布置色帶的光學(xué)引導(dǎo)方式和激光雷達(dá)(或視覺)SLAM算法構(gòu)建實時地圖的導(dǎo)航方式等。前4種AGV小車的導(dǎo)航都屬于路徑事前規(guī)劃的信標(biāo)預(yù)置類引導(dǎo)方式，該方式存在著改變和擴(kuò)充路徑復(fù)雜、信標(biāo)鋪設(shè)困難、信標(biāo)維護(hù)成本高等問題。激光雷達(dá)(或視覺)SLAM算法構(gòu)建地圖和進(jìn)行導(dǎo)航定位的方式越來越成為AGV小車的主流導(dǎo)航方式。

SLAM算法構(gòu)建實時地圖和定位是通過對多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計算的結(jié)果，進(jìn)行同步的建圖和定位匹配。而此處則通過預(yù)先對環(huán)境構(gòu)建出一幅準(zhǔn)確的占據(jù)柵格地圖，從而對AGV小車進(jìn)行導(dǎo)航和定位。為了能夠準(zhǔn)確的對小車進(jìn)行導(dǎo)航定位，則地圖的精度必須達(dá)到一定的要求。

不同的算法和不同的傳感器所構(gòu)建的地圖有不同的精度和效果，傳統(tǒng)的提升地圖精度的方法都是單方面算法上的優(yōu)化或者傳感器品質(zhì)的提升。這些方法的背后都需要投入大量的時間精力去研究或者成本的大大提升。在某些意義上來講的確可行，但是對于某些工程問題來說，需要考慮的是整體的效益，所以這些方法并對實際的應(yīng)用問題來講并不適用，在工程中的實際效益比較差。另外，在傳統(tǒng)子圖的創(chuàng)建過程中，傳統(tǒng)的方式由于使用外部傳感器來估計初始位置，建立的子圖有誤差，隨著時間推移，越來越多的子圖被創(chuàng)建后，子圖間的誤差累積則會越來越大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種二維激光雷達(dá)建圖裝置及其建圖方法，通過間歇性的移動AGV小車進(jìn)行建圖。如此在建立子圖的過程中，可以精確提供初始位置用以插入新的雷達(dá)數(shù)據(jù)，并且有效減少子圖構(gòu)建的過程中的累計誤差，為后期的閉環(huán)優(yōu)化提供更加精確可靠的子圖，建立更加精確的地圖。并且由于子圖精度更高，所以在閉環(huán)優(yōu)化時能夠大大的提高優(yōu)化效率。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種加裝直線導(dǎo)軌的二維激光雷達(dá)建圖裝置，其特征在于，包括二維激光雷達(dá)、直線導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、控制機(jī)箱、AGV小車主體和上位機(jī)，其中：

所述二維激光雷達(dá)、直線導(dǎo)軌、伺服電機(jī)和控制機(jī)箱分別安裝在所述AGV小車主體上；

所述控制機(jī)箱與所述伺服電機(jī)連接，以用于控制所述伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和AGV小車主體的移動；

所述伺服電機(jī)通過滾珠絲杠機(jī)構(gòu)連接所述二維激光雷達(dá)，以用于驅(qū)動所述二維激光雷達(dá)在所述直線導(dǎo)軌上移動；

所述二維激光雷達(dá)與上位機(jī)電連接，用以測量環(huán)境的距離數(shù)據(jù)并傳送給上位機(jī)；

所述的上位機(jī)與控制機(jī)箱電連接，以用于收集和顯示控制機(jī)箱的狀態(tài)信號；

所述上位機(jī)能根據(jù)二維激光雷達(dá)發(fā)送的信號數(shù)據(jù)運(yùn)行建圖算法并建立精確的子圖，然后根據(jù)子圖建立的順序和位置進(jìn)行全局匹配優(yōu)化，以此方式，建立一幅全局地圖。