[發明專利]一種基于激光雷達的倉儲機器人室內建圖導航系統

有效

• 申請號: 202110378598.8
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113093761B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 高揚華;陸海良;郁鋼
• 申請（專利權）人: 浙江中煙工業有限責任公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

本發明公開了一種基于激光雷達的倉儲機器人室內建圖導航系統，包括：倉儲機器人，用于利用激光雷達自動掃描周圍環境，獲得激光數據點集，基于激光數據點集采用逼近同步定位與建圖算法構建二維柵格地圖時，利用最小二乘法或奇異值分解對激光數據點集進行位姿估計，根據位姿估計結果構建二維柵格地圖并實時更新到倉庫系統，還用于基于二維柵格地圖，運用迪杰斯特拉算法確定最優路徑，根據最優路徑進行定位導航；倉庫系統，用于接收并存儲二維柵格地圖，并向倉儲機器人發送指令信息；移動控制端，用于向倉儲機器人發送指令信息；本發明公開的室內建圖導航系統具有較高的建圖和定向導航精度，以及較低的數據處理量。

技術領域

本發明屬于倉庫建圖領域，尤其涉及一種基于激光雷達的倉儲機器人室內建圖導航系統。

背景技術

隨著科技的進步，人力資源成本的提高，自動化設備、智能型機器人已稱為各家廠商、公司重要的發展方向之一，而其中室內機器人的應用如：家庭清掃、老人照護、居家安防、人機互動等是最為常見。近年來機器人的相關研究越來越受到關注。

許多機器人相關的應用技術也得到大力發展。尤其是一些耗費人力或者一些極度危險且不適合以人力在其中工作的環境中，我們希望能利用機器人來代替人力完成工作。其中，機器人導航技術已是一個必要的研究課題。機器人自身定位、環境地圖構建、路徑規劃以及閃避障礙物的能力是移動機器人不可或缺的功能。

倉儲機器人自身的定位與環境建模問題，是其在作業環境中要實現自主定位和導航的首要問題。目前倉儲機器人導航方式主要有磁導航、視覺導航、激光導航等。

其中，倉儲機器人電磁導航方式主要有電磁、磁條、二維碼導航，以及激光導航等幾類。電磁導航在的行駛路徑上埋設金屬線，并在金屬線上加載導引頻率，通過對導引頻率的識別來實現的導航。磁條導航以在地面上貼磁條代替在地下埋線的方式，使用磁帶感應信號實現導航。二維碼導航，通過在路徑上間隔一定距離鋪設二維碼的方式，通過比對二維碼在攝像頭下的位置推算并糾正自身的位姿。機器人電磁導航方式可靠性高、技術成熟，但是路徑改變困難低效、電磁標志鋪設成本高，柔性較差。

倉儲機器人視覺導航主要通過視覺傳感器實時采集周圍的環境圖像信息，而機器人數據庫也存有預設路徑周圍環境的信息，二者進行對比，進而確定機器人位姿，視覺導航技術最終的效果無需鋪設任何路徑信息和就可以自動辨識路徑以及周圍環境信息。目前單純依靠視覺傳感器很難應用到機器人導航，需要其他設備輔助定位，并且基于視覺傳感器的數據處理往往比較龐大，機器人視覺導航還需要進一步的研究和改進。

倉儲機器人激光導航是目前機器人主流導航方式，包括有反光板的激光導航和無反光板的激光導航。有反光板的激光導航屬于傳統的激光導航，對周圍環境及光照條件有一定要求，且在動態環境下適應能力極差，只能用于室內簡單場景，柔性化程度低，而無反光板的激光導航是目前先進的機器人激光導航技術。這種激光導航方式是未來發展的趨勢。

發明內容

本發明提供一種基于激光雷達的倉儲機器人室內建圖導航系統，所述室內建圖導航系統具有較高的建圖質量和定向導航精度，以及較低的數據處理量，較少的最優路徑計算時間。

一種基于激光雷達的倉儲機器人室內建圖導航系統，包括：

倉儲機器人，用于利用激光雷達自動掃描周圍環境，獲得激光數據點集，基于激光數據點集采用逼近同步定位與建圖(Hector SLAM)算法構建二維柵格地圖時，利用最小二乘法或奇異值分解對激光數據點集進行位姿估計，根據位姿估計結果構建二維柵格地圖并實時更新到倉庫系統，還用于基于二維柵格地圖，運用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法確定最優路徑，根據最優路徑進行定位導航；

倉庫系統，用于接收并存儲二維柵格地圖，并向倉儲機器人發送指令信息；

移動控制端，用于向倉儲機器人發送指令信息；

倉儲機器人、倉儲系統和移動控制端均通過無線通訊模塊連接。