[發明專利]一種機器人導航與定位方法、系統、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202011344552.6
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112629520A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 石碰;杜佳佳;周成成;蔣濤;左昉;林福宏
• 申請（專利權）人: 北京集光通達科技股份有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20;G01S17/89;G01S17/93;G06F16/29;G06K9/62;G06K17/00;G06T7/13;G06T7/73
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 趙萬凱

1.一種機器人導航與定位方法，其特征在于，包括：

獲取機器人的絕對位置信息和相對位置信息；

將所述機器人的絕對位置信息和相對位置信息融合，得到機器人的精確位置信息；

采集機器人的工作環境圖像，并結合所述機器人的精確位置信息得到導航地圖和障礙物地圖；

將所述導航地圖和障礙物地圖進行融合，獲得標注有障礙物高度信息的地形測繪圖；

根據所述地形測繪圖中的障礙物高度信息判斷機器人是否進行翻越或轉向回避。

2.根據權利要求1所述的機器人導航與定位方法，其特征在于，所述機器人的絕對位置信息的獲取過程為：

建立初始粒子集，設定每個粒子的初始位姿，其中一個粒子位姿對應一個機器人位姿；

對于每個粒子t-1時刻的位姿，預測每個粒子t時刻的位姿；

構建t時刻粒子總權重與可讀性權重和相位差權重的關系式，獲得t時刻每個粒子的總權重；

利用t時刻每個粒子的總權重和粒子位姿計算機器人t時刻的位姿，得到所述機器人的絕對位置信息。

3.根據權利要求1所述的機器人導航與定位方法，其特征在于，所述機器人的相對位置信息的獲取過程為：

獲取目標物體圖像和期望的目標物體圖像，通過活動輪廓得到實時獲取的目標物體邊緣輪廓和期望的目標物體邊緣輪廓；

根據期望的目標物體邊緣輪廓與實時獲取的目標物體邊緣輪廓的差值實時控制機器人的運動，直到所述差值最小；

根據機器人的運動速度計算目標物體圖像邊緣運動與圖像獲取設備邊緣運動之間的關系，從而得到機器人的相對位置信息。

4.根據權利要求1所述的機器人導航與定位方法，其特征在于，所述采集機器人的工作環境圖像，并結合所述機器人的精確位置信息得到導航地圖和障礙物地圖，具體包括：

采集所述機器人腳部的環境圖像得到窄基線圖像，采集所述機器人腳部以外的環境圖像得到寬基線圖像，將所述寬基線圖像和窄基線圖像進行匹配，根據匹配結果并結合所述機器人的精確位置信息，獲得以當前所述機器人的精確位置信息為導航起始點的導航地圖；

獲取全景圖像，同時通過激光雷達對周圍環境中的障礙物進行掃描，得到包含若干障礙物的掃描地圖；對周圍環境中的障礙物進行測量獲得障礙物高度信息，并將障礙物高度信息標注到掃描地圖中得到障礙物地圖。

5.根據權利要求1所述的機器人導航與定位方法，其特征在于，所述將所述導航地圖和障礙物地圖進行融合，獲得標注有障礙物高度信息的地形測繪圖，具體過程為：

對所述導航地圖和障礙物地圖進行特征點提取，然后對提取的特征點進行匹配，得到匹配點對；

利用仿射變換方法，根據所述匹配點對獲取導航地圖和障礙物地圖之間的旋轉矩陣、尺度變量和平移矢量，計算相應地仿射變換矩陣；

利用所述旋轉矩陣、尺度變量、平移矢量和仿射變換矩陣，對導航地圖和障礙物地圖進行融合，從而獲得標注有障礙物高度信息的地形測繪圖。

6.一種機器人導航與定位系統，其特征在于，包括：

定位模塊，用于獲取機器人的絕對位置信息和相對位置信息；

數據融合模塊，用于將所述機器人的絕對位置信息和相對位置信息融合，得到機器人的精確位置信息；

環境感知模塊，用于采集機器人的工作環境圖像，并結合所述機器人的精確位置信息得到導航地圖和障礙物地圖；

地圖融合模塊，用于將所述導航地圖和障礙物地圖進行融合，獲得標注有障礙物高度信息的地形測繪圖；

避障導航模塊，用于根據所述地形測繪圖中的障礙物高度信息判斷機器人是否進行翻越或轉向回避；

控制器，用于根據所述避障導航模塊的判斷結果輸出控制指令；以及，

驅動器，用于根據所述控制器輸出的控制指令驅動機器人移動。

7.根據權利要求6所述的機器人導航與定位系統，其特征在于，所述定位模塊包括：

RFID子模塊，用于通過讀取RFID標簽獲取機器人的絕對位置信息；

視覺定位子模塊，用于獲取機器人的相對位置信息。