[發明專利]一種封閉環境下機器人自主建圖方法

在審

• 申請號: 202011608422.9
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112883128A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 華璟;俞庭;彭浩宇;胡崢
• 申請（專利權）人: 杭州圖歌科技有限公司
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06F16/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及機器人建圖技術領域，公開了一種封閉環境下機器人自主建圖方法，包括以下步驟：獲得超參數與初始地圖視野；確定搜索點集；刪除搜索點集中多余搜索點；標記執行點集；執行機器人要去的目標點，若在指定時間內到達則標記為已經到達的點，否則取消動作并標記為超時點，已到達點和超時點放入完成點集；重復前述步驟直至建圖完畢。本發明能更快完成未知區域搜索；使機器人建圖速度更快；并在較復雜環境下完成地圖自動構建。

【技術領域】

本發明涉及機器人建圖技術領域，是一種對slam(Simultaneous Localizationand Mapping)的補充。

【背景技術】

slam技術作為移動式機器人的核心技術問題，它試圖解決這樣一個問題：一個機器人在未知的環境中運動，如何通過對環境的觀測確定自身的運動軌跡，同時構建出環境的地圖。其具體的實現為：將環境中各個位置傳感器數據(激光雷達或者圖像)，轉換為點云數據，然后將各個位置的點云數據拼接為一張地圖。現在通常的獲得傳感器數據的方法有兩種：1、手持傳感器與相對應的處理器，在環境中不斷移動以獲得傳感器數據；2、將傳感器固定在機器人上，通過遙控器指揮機器人到達各個位置。我們發現，在這個過程中，機器人并沒有做到全自主的構建地圖，而這個方面的研究，也相對較少。而在商業應用中，機器人全自主建圖還是非常有必要的，如掃地機器人，用戶需要只對機器人發出一些簡單的指令而不必進行復雜的操作。機器人自動建圖技術，可以簡化為兩部分：1、確定機器人需要去采集傳感器數據的地點；2、對已經確定的需要探索的地點排序，以確保機器人以較短的時間遍歷這些地點。而考慮到現在傳感器探測的范圍比較大，我們一般會對已經得到的探索地點稀疏。

【發明內容】

為解決前述問題，本發明提供了一種封閉環境下機器人自主建圖方法，包括以下步驟：

步驟1：啟動機器人的導航模塊以及啟動建圖模塊，之后啟動自動建圖模塊，獲得超參數與初始地圖視野；

步驟2：使用隨機搜索算法確定搜索點集；

步驟3：根據過濾策略刪除搜索點集中的多余搜索點；

步驟4：根據動態坐標系策略標記從搜索點集中挑選出執行點集；

步驟5：根據距離信息確定執行點集中機器人當前需要去的執行點，所述執行點為目標點；

步驟6：控制機器人到達目標點，記錄下時間信息，等待機器人到達目標點，若機器人在指定時間內到達目標點，則標記為已經到達的點，否則，取消

此次動作，并標記該點為超時的點，已經到達的點和超時的點放入完成點集；

步驟7：重復步驟2-6,當建圖率到達手動設置閾值時，建圖完畢。

進一步的，所述步驟1獲得超參數與初始地圖視野,其步驟如下：

(1)在自動建圖模塊中創建新的柵格地圖，并讀自動取建圖模塊中的超參數配置文件，確定各個超參數的值，所述超參數包括：地圖長度Rx、地圖寬度Ry，閾值th，微調系數fine，過濾半徑r_filter，過濾閾值th_filter，完成輻射半徑r_radiation以及建圖結束閾值th_end；

(2)打開開源算法gmapping的建圖程序，向建圖程序傳輸激光雷達點云數據和機器人運動里程計信息數據，控制機器人原地旋轉，直到建圖程序初始化新的柵格地圖成功，更新里程計信息的時，所述機器人不碰撞障礙物；

(3)在自動建圖模塊中創建搜索樹，創建搜索點集，創建完成點集；

進一步的，所述隨機搜索算法步驟如下：

獲取地圖中心點的位置，如果搜索樹中沒有保存中心點的位置的節點，將該中心點的位置保存至搜索樹中；