[發明專利]AGV小車及3D激光雷達定位與導航方法

在審

• 申請號: 202010650707.2
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111781929A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 陳剛;鄔元富
• 申請（專利權）人: 蘇州索亞機器人技術有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 沈留興

本發明涉及機器人定位導航領域，公開了一種AGV小車，包括車體和3D激光雷達；所述車體內設置有速度傳感器、陀螺儀傳感器工控機；所述工控機連接有顯示屏或觸摸屏；所述3D激光雷達設置于車體最頂端；所述3D激光雷達的探測垂直高度大于等于1米；還公開了一種AGV小車的3D激光雷達定位與導航方法，通過安裝3D激光雷達，讓AGV擁有了三維場景感知的能力，可以避開垂直方向上的障礙物；定位導航方案讓AGV的感知能力又上了一個臺階，提高了AGV的魯棒性，但同時又不會降低AGV的適應能力，激光雷達可以在任何場景下進行工作，具有良好的靈活性與實用性。

技術領域

本發明涉及機器人定位導航領域，特別涉及一種AGV小車及3D激光雷達定位與導航方法。

背景技術

目前AGV已經廣泛應用于各個行業領域，工程師們在AGV小車上開發了許多功能，用以滿足不同行業的工作需要。例如AGV頂部搭載傳送帶用來搬運快遞的物流機器人；AGV頂部配有觸摸屏與語音系統的服務機器人；AGV頂部配備有消毒噴霧或消毒燈的消毒機器人。這類機器人可以大致分為兩個部分：上層功能部分與下層運動部分。下層運動部分是機器人的主要執行與控制部分，包括驅動模塊、傳感器模塊和控制模塊。上層部分則是負責開發各類實用功能，由AGV底盤帶著移動。

目前AGV移動底盤的定位與導航系統主要有三種方式：磁條式、雷達式、視覺式。磁條式可以沿著預先貼好的磁條進行移動，因為不夠靈活方便、維護成本高，目前已經基本淘汰；雷達式是通過激光雷達與超聲波雷在所處平面內發射超聲波與激光，通過計算反射回來的激光與超聲波來測量周圍環境的距離與位置來實現定位。視覺式通過用單目或者雙目，通過拍攝圖像，對所得圖像進行處理得到小車所處環境，但是受光線影響大，遇到玻璃、鏡子、強光照射的白墻等物體，經常無法準確判斷距離。

對于采用激光雷達或者超聲波雷達進行定位的AGV，由于底盤上的雷達只能識別底盤所在平面的障礙，當AGV遇到桌椅、貨架等障礙物時，會出現這種情況：底盤判斷前方無障礙，但是底盤上的功能部分會無法通過的情況。

發明內容

本發明提供了一種AGV小車及3D激光雷達定位與導航方法，能夠解決背景中遇到的問題。

本發明的工作原理：一種AGV小車，包括車體和3D激光雷達；所述車體內設置有速度傳感器、陀螺儀傳感器工控機；所述工控機連接有顯示屏或觸摸屏；所述3D激光雷達設置于車體最頂端。

進一步的是：所述3D激光雷達的探測垂直高度大于等于1米。用來保證AGV的上層功能部分遇到的所有障礙可被感知。

一種AGV小車的3D激光雷達定位與導航方法，包括以下步驟：

S1：3D激光雷達采集周圍的環境信息數據，并將數據發送給工控機；

S2：工控機內的雷達驅動程序將收集到的信息轉化為三維點云數據，得到當前位置的初步點云圖像；

S3：用深度學習算法提出初步點云圖像的特征；

S4：AGV小車移動，在移動的過程中3D激光雷達不斷對周圍場景進行掃描，掃描過程中將圖像信息最完整的一張作為比對點云圖像，用深度學習對其進行特征提取；

S5：將比對點云圖像與初始點云圖像進行比對，根據兩次圖像中小車移動的距離和兩張點云圖像包括的距離、高度信息，繪制一張全局地圖；由于移動距離不大、場景基本不變，兩張圖像中必然會出現相同的結構特征、距離特征等。

S6：重復步驟S5，將所得圖像提取特征，并優化全局地圖，直到將整個場景的三維地圖建立完成；

S7：S6中建立完成的地圖保存，并以俯瞰圖上傳至顯示屏或觸摸屏；