[發(fā)明專(zhuān)利]多機(jī)器人激光SLAM方法、系統(tǒng)及其全向移動(dòng)SLAM裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110270384.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112987019A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯奇榮;張琨;徐鵬杰;張敬濤;崔遠(yuǎn)哲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S17/89
• 分類(lèi)號(hào): G01S17/89;G01S7/481
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

本發(fā)明公開(kāi)了一種多機(jī)器人激光SLAM方法、系統(tǒng)及其全向移動(dòng)SLAM裝置，解決了目前室內(nèi)多機(jī)器人SLAM算法對(duì)計(jì)算能力要求高、對(duì)傳輸帶寬要求高、難以實(shí)時(shí)高效處理的弊端，其技術(shù)方案要點(diǎn)是使用攜帶有激光掃描測(cè)距雷達(dá)的全向移動(dòng)SLAM裝置，每臺(tái)裝置都將獲得的局部環(huán)境地圖信息的更新增量通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)上傳到中心節(jié)點(diǎn)，然后中心節(jié)點(diǎn)對(duì)每個(gè)全向移動(dòng)SLAM裝置上傳的地圖進(jìn)行拼接，并將拼接后的地圖推送給環(huán)境中的每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置，幫助地面全向移動(dòng)SLAM裝置規(guī)劃后續(xù)路徑，本發(fā)明的一種多機(jī)器人激光SLAM方法、系統(tǒng)及其全向移動(dòng)SLAM裝置，能有效減少傳輸和處理的數(shù)據(jù)，降低對(duì)計(jì)算能力的要求，系統(tǒng)更加魯棒和高效，減少了傳輸過(guò)程的帶寬需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及群體機(jī)器人環(huán)境感知技術(shù)，特別涉及多機(jī)器人激光SLAM方法、系統(tǒng)及其全向移動(dòng)SLAM裝置。

背景技術(shù)

智能機(jī)器人領(lǐng)域研究的一個(gè)重要問(wèn)題是在不確定的環(huán)境中，機(jī)器人如何能夠?qū)崿F(xiàn)自身定位，同時(shí)對(duì)環(huán)境進(jìn)行建圖，獲取環(huán)境信息。在同時(shí)定位與地圖構(gòu)建(SimultaneousLocalization and Mapping，SLAM)問(wèn)題中，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中獲得一張環(huán)境地圖的同時(shí)確定自己相對(duì)于該地圖的位置。SLAM方法是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主定位和導(dǎo)航的有效方式。

與單機(jī)器人SLAM相比，多機(jī)器人協(xié)作完成的SLAM具有更準(zhǔn)確、更高效的優(yōu)勢(shì)，但也帶來(lái)諸多技術(shù)上的難點(diǎn)，例如多機(jī)器人之間如何有效覆蓋整個(gè)區(qū)域，如何進(jìn)行地圖拼接，現(xiàn)有多機(jī)器人SLAM算法仍存在對(duì)計(jì)算能力要求高、對(duì)傳輸帶寬要求高、難以實(shí)時(shí)高效處理的弊端。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多機(jī)器人激光SLAM方法、系統(tǒng)及其全向移動(dòng)SLAM裝置，能有效減少傳輸和處理的數(shù)據(jù)，降低對(duì)計(jì)算能力的要求，系統(tǒng)更加魯棒和高效，減少了傳輸過(guò)程的帶寬需求。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種多機(jī)器人激光SLAM方法，包括有以下步驟：

S1、將若干攜帶有激光掃描測(cè)距雷達(dá)的地面全向移動(dòng)SLAM裝置分散放置于室內(nèi)環(huán)境的不同位置；

S2、調(diào)整確保每一臺(tái)地面全向移動(dòng)SLAM裝置和中心節(jié)點(diǎn)彼此之間通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)傳輸；

S3、任務(wù)初始階段，中心節(jié)點(diǎn)發(fā)出指令，各地面全向移動(dòng)SLAM裝置開(kāi)始隨機(jī)運(yùn)動(dòng)；

S4、在每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置上運(yùn)行使用激光掃描測(cè)距雷達(dá)的單機(jī)器人激光SLAM算法，每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置將自己建立的本地地圖的增量更新傳輸給中心節(jié)點(diǎn)；

S5、中心節(jié)點(diǎn)接收每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置建立的局部地圖，通過(guò)地圖拼接算法實(shí)時(shí)將多張局部地圖拼接為一張范圍逐漸增大的全局地圖；

S6、中心節(jié)點(diǎn)在合成后的地圖中規(guī)劃每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置下一步的探索運(yùn)動(dòng)軌跡，將運(yùn)動(dòng)命令推送給每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置以保證整個(gè)環(huán)境都能被探索到；

S7、重復(fù)步驟S4-S6，中心節(jié)點(diǎn)每次依次接收局部地圖的增量更新，將局部地圖的增量更新合并至全局地圖中并進(jìn)行優(yōu)化，直至任務(wù)結(jié)束。

作為優(yōu)選，步驟S5具體為：

S501、中心節(jié)點(diǎn)接收每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置發(fā)送的局部地圖增量更新，將每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置的局部地圖增量更新添加到對(duì)應(yīng)全向移動(dòng)SLAM裝置的地圖中，并對(duì)每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置的局部柵格地圖進(jìn)行優(yōu)化；

S502、計(jì)算每臺(tái)全向移動(dòng)SLAM裝置的局部占據(jù)柵格地圖之間的變換；

S503、確定地圖之間最終的變換：

S504、對(duì)拼接得到的全局地圖進(jìn)行優(yōu)化。

作為優(yōu)選，步驟S502具體包括有：