[发明专利]移动机器人环境的同时定位和地图绘制的方法和设备

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求于2009年8月31日提交的题目为“Computation Optimization Techniques for Simultaneous Localization and Mapping”的共同未决美国临时申请序列号No.61/238,597的利益，该美国临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明的多个方面涉及移动机器人，更具体地讲，涉及移动机器人在其中进行操作的环境的地图绘制，以有利于移动机器人在这些环境内的移动。

背景技术

作为使得移动机器人绘制它的环境的地图并且保持它在该地图内的位置的工作数据的系统，同时定位和地图绘制(SLAM)既准确又通用。它的针对各种应用的适应性和可靠性使得它成为用于给予机器人一定级别的自主性的可用部件。

然而，通常，SLAM技术趋向于计算密集并且由此它们的有效执行常常需要一定级别的处理能力和存储容量，这对于一些消费产品应用来讲性价比不高。

针对面对在消费市场中竞争所需的低成本产品目标的那些人，经济的硬件环境不可能包括能够充分支持健壮SLAM系统的处理和存储容量。因此，需要开发者寻求有利于在它们具有的计算能力的限度内有效执行核心SLAM算法的方法。通常，这些最佳方案将谋求明智使用处理能力和系统带宽，这可能意味着以不会严重妥协它们性能的方法简化一些SLAM算法或者减少输入数据大小或带宽。

发明内容

这里列出了四个概念，每个概念意图使得当SLAM系统在提供有限处理器能力和/或存储容量的平台上操作时可以保持高效。这些最佳方法中的一些方法可以全部驻留在软件中或者可以要求一些硬件部件的支持以正确工作。

附图说明

图1是示出根据本发明的一些特征的框图。

图2是示出与图1的某些方面对应的根据本发明的一些特征的流程图。

图3是示出与图1的一些方面对应的根据本发明的一些其它特征的另一个流程图。

图4是示出根据本发明的一些其它特征的框图。

图5是针对定位迭代处理的粒子权重分布的例子。

图6是针对定位迭代处理的粒子权重分布的另一个例子。

图7是针对定位迭代处理的粒子权重分布的另一个例子。

图8是基于校验的粒子分布数据的定位和移位状态。

图9是示出根据本发明的一些其它特征的框图。

图10是示出与图6的某些方面对应的本发明的一些其它特征的流程图。

图11是移动机器人在它的物理环境的定内的例子。

图12是移动机器人在它的物理环境内的定向的另一个例子。

图13是示出与图1的某些方面对应的本发明的一些其它特征的流程图。

图14是移动机器人在它的物理环境内的移动和定向的一个场景。

图15是移动机器人在它的物理环境内的移动和定向的另一个场景。

图16是移动机器人在它的物理环境内的移动和定向的另一个场景。

具体实施方式

1.移位期间暂停机器人姿态更新

定位需要有规律地更新机器人在它的环境内的姿态(位置和角度)。执行这个操作的频率能够影响整体系统性能，这取决于作为更新操作的结果必须多么频繁地处理数据。对于提供能够在低成本硬件环境内有效工作的SLAM系统而言，最小化计算负载是重要的。

根据本发明的一个特征，可以通过当出现机器人已经变为移位时(在这种情况下，更新可能总是错误的)消除机器人位置更新来降低计算负载。