[發(fā)明專利]基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)的路徑規(guī)劃及避障的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011179495.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112611374A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭彥彬;王國(guó)平;劉迎賓;葉韶華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)鄂州工業(yè)技術(shù)研究院;華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/16
• 分類號(hào): G01C21/16;G01C21/20;G01C21/00;G01S17/894;G01S17/93;G01S17/931;G01S19/42
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 梁凱

本發(fā)明提供了一種基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)的路徑規(guī)劃及避障的方法及系統(tǒng)，包括，將激光雷達(dá)和深度相機(jī)裝置在AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，并根據(jù)所述AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)內(nèi)預(yù)設(shè)的中央處理系統(tǒng)，獲取AGV小車運(yùn)動(dòng)軌跡模型；根據(jù)所述激光雷達(dá)，對(duì)位置環(huán)境進(jìn)行重建，并獲取環(huán)境布局?jǐn)?shù)據(jù)；根據(jù)所述深度相機(jī)，監(jiān)控所述AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的周圍環(huán)境的整體運(yùn)行情況；基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)，根據(jù)所述環(huán)境布局?jǐn)?shù)據(jù)和整體運(yùn)行情況，構(gòu)建所述AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自主避障算法，確定目標(biāo)最優(yōu)路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光SLAM、路徑最優(yōu)化算法、自主避障算法等眾多領(lǐng)域技術(shù)，致力于開發(fā)一種基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)的路徑規(guī)劃及避障的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，同時(shí)定位與地圖構(gòu)建，通常是指在AGV小車或者其他載體上，通過對(duì)各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和計(jì)算，生成對(duì)其自身位置姿態(tài)的定位和場(chǎng)景地圖信息的系統(tǒng)。SLAM技術(shù)對(duì)于AGV小車或其他智能體的行動(dòng)和交互能力至為關(guān)鍵，它在自動(dòng)駕駛、服務(wù)型AGV小車、無人機(jī)、AR/VR等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，可以說凡是擁有一定行動(dòng)能力的智能體都擁有某種形式的SLAM系統(tǒng)。激光雷達(dá)的出現(xiàn)和普及使得測(cè)量更快更準(zhǔn)，信息更豐富，激光雷達(dá)距離測(cè)量比較準(zhǔn)確，誤差模型簡(jiǎn)單，在強(qiáng)光直射以外的環(huán)境中運(yùn)行穩(wěn)定，點(diǎn)云的處理也比較容易。同時(shí)，激光SLAM理論研究也相對(duì)成熟，落地產(chǎn)品更豐富。但隨著數(shù)字化工業(yè)的發(fā)展，單純的SLAM建圖已無法滿足工業(yè)各場(chǎng)景下對(duì)AGV小車自主化、智能化等高水平功能的需求，例如在無人車間中，不僅要求AGV小車需按照固定軌跡進(jìn)行貨物運(yùn)輸、調(diào)配，更要求小車可在出現(xiàn)意外情況時(shí)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整調(diào)度，盡可能減小由于意外發(fā)生發(fā)來的經(jīng)濟(jì)損失，這就要求AGV小車具備路徑自主規(guī)劃、自主避障、智能控制等全方位智能化的功能。

鑒于以上對(duì)AGV小車自主化、智能化的要求，本發(fā)明旨在開發(fā)一種基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)的路徑規(guī)劃及避障的方法與方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在開發(fā)一種基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)的路徑規(guī)劃及避障的方法與方法，所述系統(tǒng)包括激光雷達(dá)、深度相機(jī)、AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、中央處理器組成，激光雷達(dá)可對(duì)位置環(huán)境進(jìn)行重建，為AGV小車的安全運(yùn)行提供環(huán)境布局?jǐn)?shù)據(jù)；深度相機(jī)實(shí)時(shí)獲取不同視角下的場(chǎng)景圖片，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的整體運(yùn)行狀況；AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要功能為搭載深度相機(jī)與激光雷達(dá)，提供所有硬件使用的電源、剎車、轉(zhuǎn)向等核心功能。上述所有模塊共同實(shí)現(xiàn)AGV運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在未知環(huán)境下的地圖重建、路徑規(guī)劃及動(dòng)態(tài)避障。

作為本發(fā)明的一種實(shí)施例，一種基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)的路徑規(guī)劃及動(dòng)態(tài)避障方法，其特征在于，包括：

將激光雷達(dá)和深度相機(jī)裝置在AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，并根據(jù)所述AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)內(nèi)預(yù)設(shè)的中央處理系統(tǒng)，獲取AGV小車運(yùn)動(dòng)軌跡模型；

根據(jù)所述激光雷達(dá)，對(duì)位置環(huán)境進(jìn)行重建，并獲取環(huán)境布局?jǐn)?shù)據(jù)；

根據(jù)所述深度相機(jī)，監(jiān)控所述AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的周圍環(huán)境的整體運(yùn)行情況；

基于激光雷達(dá)和深度相機(jī)，根據(jù)所述環(huán)境布局?jǐn)?shù)據(jù)和整體運(yùn)行情況，構(gòu)建所述AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自主避障算法，確定目標(biāo)最優(yōu)路徑。

作為本發(fā)明的一種實(shí)施例，所述將激光雷達(dá)和深度相機(jī)裝置在AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，并根據(jù)所述AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)內(nèi)預(yù)設(shè)的中央處理系統(tǒng)，獲取AGV小車運(yùn)動(dòng)軌跡模型，包括：

將激光雷達(dá)和深度相機(jī)裝置在AGV小車運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上；其中，

所述激光雷達(dá)由單束窄帶激光器和接收器構(gòu)成，并安置在AGV小車的頂部平臺(tái)區(qū)域；其中，

所述單束窄帶激光器用于發(fā)射光脈沖，獲取發(fā)射時(shí)間t1；

所述接收器用于接收光脈沖，獲取接收時(shí)間t2；

所述深度相機(jī)由一個(gè)RGB攝像頭和一個(gè)深度攝像頭組成；其中，

所述RGB攝像頭用于采集所述被拍攝物品的光線圖像；