[發明專利]一種基于激光SLAM的室內機器人自主建圖導航系統

在審

• 申請號: 202110230190.6
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112985410A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 蘇建杰;閆哲
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/34;G01S17/894
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于激光SLAM的室內機器人自主建圖導航系統，涉及機器人技術領域；它的方法如下：步驟一：現狀分析；步驟二：總體設計方案；步驟三：數據預處理：輪式里程計的標定以及用二次插值對激光雷達運動畸變的校正，并對Kinect和激光雷達進行外參標定，然后進行一系列的測試，便于之后的數據融合；步驟四：多源傳感器數據融合：以Cartographer算法為基礎，用KF對2D激光雷達和深度相機數據進行融合；步驟五：路徑規劃：改進A*并融合動態窗口法，并與傳統A*路徑規劃結果進行分析對比；步驟六：實驗仿真；本發明以Cartographer算法為基礎將激光雷達和深度相機信息融合，實現更好的建圖效果。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種基于激光SLAM的室內機器人自主建圖導航系統。

背景技術

移動機器人是集計算機技術、傳感器技術、信息處理、電子工程、 自動化以及人工智能于一體的復雜系統，隨著經濟社會的高速發展和 科學技術的不斷進步，從低端產業向著高端技術產業不斷升級，移動 機器人領域也有了更為廣闊的發展。

機器人技術將人類從簡單重復的勞動中解放出來，隨著計算機技術、傳感技術的飛速發展，機器人的可應用領域也隨之擴大。為適應復雜和危險的工作需求，探測機器人、水下機器人、醫療機器人、分揀機器人、服務機器人、農業機器人等逐漸出現在大眾的視野，應用于各種不同的領域。在海洋、陸地以及空中等環境中，移動機器人都發揮著不可替代的作用，成為世界各國爭先研究的熱點。

移動機器人是由計算機技術、控制技術、傳感技術、通信技術等多學科交叉而形成的研究成果，其可移動性使得機器人的使用范圍廣、使用效率高。作為機器人技術研究中的熱點，移動機器人的感知定位和自主導航技術顯得尤為突出。

即時定位與地圖構建技術和自主導航技術是目前機器人領域研究的熱點，當機器人在室內環境中或是在信號屏蔽的環境中工作，無法通過全球定位系統(GPS)獲得絕對位置信息，很不完善的環境知識，此時SLAM技術可以很好地解決這個難題。當外界信息構建完成后，機器人便可以根據環境地圖進行自主導航，通過路徑規劃技術規劃出一條合理的路線，到達指定目標點并完成任務。而激光雷達可快速獲得周圍環境某一水平面全角度距離信息，但對于其他平面環境信息完全缺失，對一個不規則障礙物存在漏檢的問題。但深度相機可以獲得一定角度內的障礙物三維距離信息，使得漏檢的概率大大降低。因此基于激光SLAM的室內機器人自主建圖導航系統為研究的重點。

發明內容

為解決背景技術的問題；本發明的目的在于提供一種基于激光SLAM的室內機器人自主建圖導航系統。

本發明的一種基于激光SLAM的室內機器人自主建圖導航系統，它的方法如下：

步驟一：現狀分析：了解當前SLAM的發展狀況以及數據融合的流程；

步驟二：總體設計方案：搭建機器人硬件平臺，包括傳感器的選型，根據實際情況，分析現有的建圖算法，選擇最優的Cartographer激光SLAM算法進行改進，然后規劃機器人的路徑，研究A*和動態窗口法的融合，使路徑更加平滑且高效；

步驟三：數據預處理：輪式里程計的標定以及用二次插值對激光雷達運動畸變的校正，并對Kinect和激光雷達進行外參標定，然后進行一系列的測試，便于之后的數據融合；

步驟四：多源傳感器數據融合：以Cartographer算法為基礎，用KF對2D激光雷達和深度相機數據進行融合；

步驟五：路徑規劃：改進A*并融合動態窗口法，并與傳統A*路徑規劃結果進行分析對比；

步驟六：實驗仿真：在Gazebo中建立三維仿真模型，并在RVIZ中觀察建圖的效果，然后用搭建好的機器人硬件平臺多次實驗。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

以Cartographer算法為基礎將激光雷達和深度相機信息融合，實現更好的建圖效果。

具體實施方式