[發明專利]一種多樓層室內環境中配送機器人的定位方法及存儲介質

有效

• 申請號: 202010139714.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111207755B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 賴志林;李睿;李良源
• 申請（專利權）人: 廣州賽特智能科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 廣州科捷知識產權代理事務所(普通合伙) 44560
• 代理人: 袁嘉恩

1.一種多樓層室內環境中配送機器人的定位方法，其特征在于，包括：

利用二維激光雷達，通過同步定位與構圖技術獨立構建移動機器人運行的每一樓層地圖，并基于各樓層地圖坐標系map_frame，提取每一樓層環境中的特征；

在構建地圖時，利用慣性測量傳感器，通過慣性導航技術獲取各樓層地圖坐標系map_frame相對于全局坐標系global_frame的變換關系，并映射各樓層特征到全局坐標系global_frame，得到各樓層參考特征集F1；

機器人在線運行階段，利用慣性測量傳感器，通過慣性導航技術初步定位機器人，得到移動機器人第一定位結果的第一位姿P1，并確定機器人當前所在樓層；

根據機器人當前所在樓層獲取機器人當前所在樓層地圖，在機器人當前所在樓層地圖中，通過粒子濾波定位技術得到機器人第二定位結果的第二位姿P2；

根據第一位姿P1和第二位姿P2，計算得到機器人第三位姿P3，其中第三位姿P3＝α*P1+β*(P2*A2)，其中α、β分別為第一定位結果和第二定位結果的加權系數，且兩者滿足：α+β＝1，α≥0，β≥0，A2為各樓層地圖坐標系相對于全局坐標系global_frame的變換關系；所述第三位姿P3為將第一定位結果和第二定位結果進行融合后第三定位結果；

基于移動機器人本體坐標系base_frame，通過二維激光雷達提取機器人當前周圍運行環境的局部特征集F2；

利用特征間的幾何相似關系，初步匹配當前樓層參考特征集F1和局部特征集F2，并計算得到移動機器人的可能位姿集合{P}；

計算可能位姿集合{P}中各可能位姿與第三位姿P3的歐式距離，初步過濾可能位姿中誤匹配結果，得到可能位姿子集；

對可能位姿子集中每一個可能位姿進行評分，選取分數最優的可能位姿作為機器人第四位姿P4；

根據第三位姿P3和第四位姿P4，計算得到機器人第五位姿P5，以第五位姿P5為機器人定位結果；其中第五位姿P5＝η*P3+γ*P4，其中η、γ分別為兩次定位結果的加權系數，且兩者滿足：η+γ＝1，η≥0，γ≥0；所述第五位姿P5為第三位姿P3和第四位姿P4的融合結果。

2.根據權利要求1所述的多樓層室內環境中配送機器人的定位方法，其特征在于，得到各樓層參考特征集F1的步驟具體包括：

所述各樓層地圖分別基于獨立的地圖坐標系map_frame；利用慣性測量傳感器，通過積分機器人運動時的角速度和加速度，得到各樓層地圖之間的變換關系A1；

所述全局坐標系global_frame與某一樓層的地圖坐標系map_frame重合；根據各樓層地圖之間的變換關系，可以得到各樓層地圖坐標系相對于全局坐標系global_frame的變換關系A2；根據所述變換關系A2，通過坐標變換將各樓層特征映射到全局坐標系global_frame，得到各樓層參考特征集F1。

3.根據權利要求2所述的多樓層室內環境中配送機器人的定位方法，其特征在于，所述各樓層參考特征集F1基于全局坐標系global_frame；所述參考特征集F1包括角點特征集C1和直線特征集L1；所述角點特征集C1中任一角點特征參數包括：角點編號id_c、角點X軸坐標x_c和角點Y軸坐標y_c；所述直線特征集L1中任一直線特征參數包括：直線編號id_l、直線的法線方向坐標系原點與直線的距離ρ、直線長度l、起始端點X軸坐標x_s、起始端點Y軸坐標y_s、結束端點X軸坐標x_e和結束端點Y軸坐標y_e。