专利汇可以提供基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 机器人 导航技术领域的基于可 变形 拓扑地图的服务 机器人自主导航 方法,通过SLAM技术实时地采集机器人所在的室内外环境的地形 地貌 状况,进行环境特征提取,对采集的信息进行拓扑地图的创建,并且在此 基础 上根据服务机器人的 姿态 变化制定出所需的不同的拓扑点的尺寸,将这些不同的尺寸作为输入量,对于拓扑地图进行重构,生成符合 移动机器人 姿态变化的拓扑点自适应性的拓扑地图。,下面是基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法专利的具体信息内容。
1,一种基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法,其特征在于,包 括以下步骤:
第一步、首先依次将激光三维扫描传感器、倾斜传感器和6个超声波传感 器分别并联至服务机器人并将超声波传感器分别安装于服务机器人的周围,然 后设置激光三维扫描传感器以1毫秒为采样周期采集环境数据并进行模数转换, 得到原始三维环境数据;再设置倾斜传感器测得该倾斜传感器与地面的夹角以 及激光三维扫描传感器与地面的夹角作为夹角数据,最后记录超声波传感器测 得的服务机器人与前方障碍物的距离数据;
第二步、服务机器人通过原始三维环境数据获得相对坐标并结合夹角数据 标定出绝对坐标;然后根据距离数据进行三维场景分割,在以1毫秒为单位的 三维分割场景的基础上进行局部三维场景重建,生成局部三维场景信息;最后 通过扩展卡尔曼滤波的定位算法将局部三维场景信息通过鲁棒性的预测,每一 个时间点环境细节的匹配融合处理后生成全局三维场景;
第三步、首先以服务机器人的各种姿态所占的投影面积中的最小值作为栅 格,并以此栅格为单位将全局三维场景栅格化,然后应用腐蚀-剪裁算法在全局 三维场景中计算栅格化相关值并根据拓扑点判断的结果决定是否应该修改对应 栅格的标记值,最终生成服务机器人运动路径拓扑地图;
第四步、根据服务机器人的姿态变化在地面的投影制定出对应的栅格,然后 依据蒙特卡罗配比法生成标准栅格,此处所述的蒙特卡罗配比法是基于蒙特卡 罗算法的一种扩展算法,同时,标准栅格的另外一个作用是,能标准栅格作为 预输入量,进行全局三维场景的栅格化;
第五步、依据服务机器人的姿态变化在地面的投影制定出对应的栅格的个 数创建旋转矩阵的维数,对原有的拓扑点进行计算,在机器人导航过程中,首先 以尺寸最大的拓扑点进行导航,导航的过程中同样依靠栅格地图,但当遇到较 狭窄环境后,将机器人的尺寸变小,变为较小的拓扑点,当相应的环境变窄, 机器人的尺寸也相应变小,即标准栅格的组合数变小。
2、根据权利要求1所述的基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法, 其特征是,所述的全局三维场景栅格化是指:障碍物栅格标记为1,空白栅格标 记为0。
3、根据权利要求1所述的基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法, 其特征是,所述的栅格化相关值是指:在全局三维场景中以从上至下,从左至 右的顺序依次计算每一个栅格与该栅格周围的8个栅格之间的相关值。
4、根据权利要求1所述的基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法, 其特征是,所述的拓扑点判断是指:判断该栅格对应的拓扑点是否为服务机器 人运动路径的末端点、服务机器人运动路径方向变化的点或服务机器人运动路 径的交叉点,以此来区分关键的拓扑点与非关键的拓扑点,并且将非关键的拓 扑点去除,以拓扑线代替,得到服务机器人运动路径拓扑地图。
5、根据权利要求1所述的基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法, 其特征是,所述的腐蚀-剪裁算法是指:在一副数字化图像上的一个像素点为p1, 顺时针环绕p1的相邻的8个方向上的像素依次设置为p2至p9,然后进行以下判 断:
步骤一、当p2+p3+……+p8+p9的和小于等于6且大于等于2时,设置:
a)从p2至p9按照p2,p3,…,p8,p9的顺序从0到1的变化次数为1;
b)设置p2*p3*p4=0且设置p4*p6*p8=0;
步骤二、当p2+p3+……+p8+p9的和小于等于6且大于等于2时,设置:
a)从p2至p9按照p2,p3,…,p8,p9的顺序从0到1的变化次数为1;
b)设置p2*p4*p8=0且设置p2*p6*p8=0
步骤三、重复步骤一并反复迭代计算,计算P1与周围栅格化相关值的关系, 直至p2+p3+……+p8+p9的和大于6或小于2;
步骤四、去除多余点,保留关键拓扑点,所有拓扑点被区分为冗余点与关 键点,区分的规则为:轨迹的末端点、轨迹变化的点或是连接交叉点,利用这 些规则对于拓扑点进行区分;
步骤五、将单个拓扑线融合为完整拓扑线在实现单独点相连基础上将其发 展为关键拓扑点相连的方法,利用原本点与相近点之间短线相连,通过保留原 本冗余点的位置信息,将冗余点消除的同时,将冗余拓扑点之间的拓扑线进行 融合处理,从而得到所需要的拓扑线。
6、根据权利要求5所述的基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法, 其特征是,所述的拓扑点判断是指:判断该栅格对应的拓扑点是否为服务机器 人运动路径的末端点、服务机器人运动路径方向变化的点或服务机器人运动路 径的交叉点,以此来区分关键的拓扑点与非关键的拓扑点,并且将非关键的拓 扑点去除,以拓扑线代替,得到服务机器人运动路径拓扑地图。
本发明涉及的是一种机器人导航技术领域的方法,具体是一种基于可变形 拓扑地图的服务机器人自主导航方法。
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