[發明專利]一種大場景下的移動機器人建圖方法

在審

• 申請號: 202010930890.1
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN111923050A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 張立;張中
• 申請（專利權）人: 武漢大友機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/02;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種大場景下的移動機器人建圖方法，以解決在大范圍復雜場景中仍然存在太多的困難與挑戰，例如機場、高鐵站、博物館、展覽館等場景下，大尺度帶來的累計誤差對于建圖算法實時性及地圖一致性的挑戰，以及環境中高相似的場景對于全局定位算法收斂速度與精度的挑戰等。本建圖方法將大范圍場景按網格劃分為若干較小的獨立區域，分別進行建圖，形成若干較小的子圖，并保存建圖過程中的數據包。匯總所有的子圖數據包，采用圖優化算法，對各子圖數據包進行對準計算，以相鄰子圖優先的順序進行計算。所有子圖對準計算完畢后，得到全場景的地圖。當對準算法產生誤差，可由人工輔助方式，調整計算中間數據，最終形成更好的計算結果。

技術領域

本發明涉及移動機器人技術領域，具體為一種大場景下的機器人建圖方法。

背景技術

近年來，移動機器人的發展突飛猛進，不僅在智能化生產線及倉儲領域得到廣泛應用，現如今在人類發展的各領域如家居生活、電力巡檢、抗震救災等領域都具有越來越廣泛的應用前景。有關移動機器人中的相關技術如建圖、定位、規劃與決策等，經過近幾十年的發展，被大多研究人員認為在室內小范圍、結構化場景中已經得到解決。但在大范圍復雜場景中仍然存在太多的困難與挑戰亟待解決，例如機場、高鐵站、博物館、展覽館等場景下，大尺度帶來的累計誤差對于建圖算法實時性及地圖一致性的挑戰，以及環境中高相似的場景對于全局定位算法收斂速度與精度的挑戰等等。為此我們提出一種大場景下的移動機器人建圖方法，用于解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大場景下的移動機器人建圖方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

建圖機器人包括移動載體以及環境探測系統。移動載體包括機械自動移動平臺或者人工輔助移動平臺;載體上裝設環境探測系統，包含激光雷達、視覺傳感器、超聲波傳感器、里程計等傳感器，用于掃描周圍環境的三維數據，以及記錄行動軌跡，并生成含有所有傳感器信息的建圖過程數據包。

進一步地，所述移動載體包含多個驅動輪，每個驅動輪均配旋轉編碼器。

進一步地，所述環境探測系統，可任意附加GPS傳感器、UWB信標、藍牙信標等設備，并配合環境中布置的UWB基站、UWB基站、地標等設備或標志物，記錄更詳細且豐富的局部區域地理信息。

進一步地，所述環境探測系統，包含激光雷達、視覺傳感器、超聲波傳感器、里程計等多種傳感器中的一種、多組或全部。

進一步地，建圖機器人可為單一一個機器人，或者多個不同機器人。

基于上述大場景下的移動機器人建圖方法，具體步驟為：

步驟一：將大范圍場景按網格劃分為若干較小的獨立區域，每個獨立網格與周邊網格間需存在部分重合區域。

步驟二：在步驟一劃分的各網格區域中，分別進行建圖，形成若干較小的子圖，并保存建圖過程中的數據包。

步驟三：匯總所有的子圖數據包，采用圖優化算法，對各子圖數據包進行對準計算，以相鄰子圖優先的順序進行計算。所有子圖對準計算完畢后，得到全場景的地圖。

進一步地，當對準算法產生誤差后，可由人工輔助方式，調整計算中間數據，最終形成更好的計算結果。

進一步地，在長走廊以及超過50米空曠無結構化特征環境下，可采用人工布置UWB基站、藍牙基站或者地標方式，增加建圖過程中的特征信息，提高建圖精度。