[發(fā)明專利]一種基于半球形激光雷達(dá)的建模系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010910310.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112034484B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程敏;李栗;林歡;張大偉;王翔;陳自龍;王松;王堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 億嘉和科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/89
• 分類號(hào): G01S17/89;G01S7/48;B25J19/02;B25J9/16;H02G1/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

1.一種基于半球形激光雷達(dá)的建模系統(tǒng)，其特征在于：包括安裝在機(jī)器人前方位于兩個(gè)機(jī)械臂中間位置的滑軌，在所述滑軌上滑動(dòng)安裝有滑動(dòng)電機(jī)，在所述滑動(dòng)電機(jī)上固定安裝有旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)上固定安裝有半球形激光雷達(dá)；所述滑動(dòng)電機(jī)和所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與機(jī)器人的控制系統(tǒng)連接，并根據(jù)所述機(jī)器人的指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；

旋轉(zhuǎn)電機(jī)根據(jù)左右側(cè)電線桿模式切換到對(duì)應(yīng)朝向，滑動(dòng)電機(jī)滑動(dòng)至零位；

機(jī)器人根據(jù)建模目標(biāo)位置控制滑動(dòng)電機(jī)從零位開(kāi)始水平滑動(dòng)至目標(biāo)位置，旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)角度，機(jī)器人根據(jù)滑動(dòng)電機(jī)相對(duì)于零位的移動(dòng)距離獲取半球形激光雷達(dá)實(shí)時(shí)移動(dòng)距離參數(shù)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度獲取半球形激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，然后根據(jù)半球形激光雷達(dá)實(shí)時(shí)采集得到的三維實(shí)時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，拼接成相對(duì)零位的三維點(diǎn)云，通過(guò)選擇的左右側(cè)模式，確定半球形激光雷達(dá)坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系之間的tf關(guān)系，將相對(duì)零位的三維點(diǎn)云轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系下。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建模系統(tǒng)，其特征在于：在所述滑軌兩端設(shè)置有接近開(kāi)關(guān)，所述接近開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)滑動(dòng)電機(jī)是否接近，以限定滑動(dòng)電機(jī)的滑動(dòng)距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的建模系統(tǒng)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0～180°，其默認(rèn)朝向?yàn)?°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建模系統(tǒng)，其特征在于：在所述滑軌內(nèi)設(shè)有齒槽，所述滑動(dòng)電機(jī)通過(guò)與該齒槽相對(duì)應(yīng)配合的齒輪滑動(dòng)安裝在所述滑軌上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建模系統(tǒng)，其特征在于：所述半球形激光雷達(dá)采用32線半球形激光器。

6.一種采用權(quán)利要求1～5任一所述的建模系統(tǒng)的建模方法，其特征在于：包括步驟：

(1)開(kāi)始建模，旋轉(zhuǎn)電機(jī)根據(jù)左右側(cè)電線桿模式切換到對(duì)應(yīng)朝向，滑動(dòng)電機(jī)滑動(dòng)至零位；

(2)機(jī)器人根據(jù)建模目標(biāo)位置控制滑動(dòng)電機(jī)從零位開(kāi)始水平滑動(dòng)至目標(biāo)位置，旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)角度，機(jī)器人根據(jù)滑動(dòng)電機(jī)相對(duì)于零位的移動(dòng)距離獲取半球形激光雷達(dá)實(shí)時(shí)移動(dòng)距離參數(shù)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度獲取半球形激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；

(3)半球形激光雷達(dá)采集三維實(shí)時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

(4)根據(jù)步驟(2)中得到的半球形激光雷達(dá)實(shí)時(shí)移動(dòng)距離參數(shù)和半球形激光雷達(dá)實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)以及步驟(3)得到的三維實(shí)時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，拼接成相對(duì)零位的三維點(diǎn)云；

(5)通過(guò)選擇的左右側(cè)模式，確定半球形激光雷達(dá)坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系之間的tf關(guān)系，將步驟(4)得到的三維點(diǎn)云轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系下。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的建模方法，其特征在于：記滑動(dòng)電機(jī)滑動(dòng)至接近開(kāi)關(guān)處為零位，使用零位時(shí)刻半球形激光雷達(dá)坐標(biāo)系作為地圖坐標(biāo)系，并得到相應(yīng)的地圖原點(diǎn)；第i時(shí)刻半球形激光雷達(dá)相對(duì)于地圖原點(diǎn)的坐標(biāo)變換為：?jiǎn)螏瑢?shí)時(shí)點(diǎn)云為一共N幀激光點(diǎn)云參與匹配，則匹配后地圖坐標(biāo)系下的單幀點(diǎn)云為：

那么整個(gè)拼接好的點(diǎn)云為：

最后根據(jù)左/右模式下激光的安裝位置與機(jī)器人坐標(biāo)系的參數(shù)得到在機(jī)器人坐標(biāo)系下的整個(gè)拼接好的點(diǎn)云：