[发明专利]全向移动机器人通道内倒行导航方法

权利要求书

1.一种全向移动机器人通道内倒行导航方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：控制机器人在通道内完成向前行进，根据编码器估算机器人当前的位置信息；

步骤2：将机器人行进过程中激光雷达获取到的实时数据生成为局部地图；

步骤3：根据小车实时位置以及获取实时局部地图，拼接局部地图，获得通道完整的全局地图；

步骤4：根据生成的全局地图，使用最小二乘法拟合通道两边边线，通过计算得到适合小车行进的轨迹线；

步骤5：机器人开始倒行，激光雷达采集实时数据生成局部地图，将局部地图与全局地图进行匹配，获取小车的当前位置信息；

步骤6：根据机器人当前位置信息与轨迹线之间的偏差进行位姿调整，保持机器人跟随轨迹线；

所述步骤1中，记机器人几何中心到车轮的横向距离为a，纵向距离为b，机器人当前几何中心速度为v_m，则得到小车逆向运动学模型：

其中，w为机器人当前角速度；v_w1、v_w2、v_w3、v_w4分别为机器人四个轮子的线速度；v_mx、v_mu分别为机器人几何中心速度v_m在横向方向和纵向方向的速度分量；

根据逆向运动模型以及编码器数据计算机器人当前在水平方向和竖直方向的速度以及旋转速度，并通过积分得到当前位置信息：

机器人当前位置信息即为(x_m,y_m,w_m)；

其中，v_mxt为机器人当前在水平方向上的速度；v_myt为机器人当前在竖直方向上的速度；w_mt为机器人当前的旋转速度。

2.根据权利要求1所述的全向移动机器人通道内倒行导航方法，其特征在于：所述步骤2中，生成局部地图的方法如下：

步骤21：获取每个点是否存在障碍物：

计算局部地图上的点与激光雷达的距离和角度信息，并根据角度信息来计算对应的激光雷达探测该方位的激光束，根据激光束所探测的距离与地图上的距离做比较来判断该点是否存在障碍物；

步骤22：更新局部地图；

对于局部地图上的每个点，计算其是否存在障碍物。

3.根据权利要求1所述的全向移动机器人通道内倒行导航方法，其特征在于：所述步骤3中，将局部地图上的每个点，结合激光雷达当前位置信息变换到全局地图上，并更新全局地图信息。

4.根据权利要求1所述的全向移动机器人通道内倒行导航方法，其特征在于：所述步骤4中，将地图上标记为被占用的点分为左右两组，左右两组标记为被占用的点分别为通道的左边线和右边线，分别对两组标记为被占用的点的数据使用最小二乘法进行拟合；并取分别距左边线和右边线等距的点连成线，得到适合机器人行进的轨迹线。

5.根据权利要求1所述的全向移动机器人通道内倒行导航方法，其特征在于：所述步骤5中，局部地图与全局地图的匹配方法如下：

根据机器人编码器信息估计小车当前几何中心位置为(x_m,y_m,w_m)，即得到激光雷达的位置为(x_i,y_i,w_i)；

由于机器人实际位置与估计位置之间可能存在一定偏差，并记机器人实际偏角与估计偏角之间的偏差为σ，定义匹配度如下：

p＝П(1-(g_cicj-m_ij))

其中，g_cicj表示全局地图上对应局部地图上的点存在障碍物的概率，m_ij表示局部地图上的点存在障碍物的概率；

结合小车当前可能存在的位置以及偏角，分别对局部地图进行旋转变换，得到对应的匹配度，取匹配度最高的情况，即为机器人当前的位姿，并根据激光雷达和小车几何中心的位置关系，得到小车几何中心的位置。