[发明专利]全向移动机器人通道内倒行导航方法

说明书

本发明公开了一种全向移动机器人通道内倒行导航方法，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：机器人开始到行，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。

技术领域

本发明属于机器人运动规划导航技术领域，具体的为一种全向移动机器人通道内倒行导航方法，适用于仓库通道场景下根据环境信息导引机器人完成倒退行进。

背景技术

全向移动机器人在平面空间上具有三个自由度，可同时进行前后、左右以及原地旋转三个维度上的运动，在不改变自身姿态的情况下向任意方向移动。由于机器人较高的机动性和灵活性，在精度要求较高的场景有着较为广泛的应用。特别是狭窄的仓库通道环境，是该机器人的典型工作场景。

仓库通道两侧摆放有货物，机器人需要沿通道行进，以完成仓库货物的定位、盘点等工作。而仓库货物堆积较多，导致仓库通道往往只有一个出入口，同时通道的宽度较窄，机器人无法在通道内完成转向，只能倒行退出通道。因此，通道内倒行导航技术符合实际需要也是必要的。

倒行导航与正向导航有着较大的区别，正向导航时，传感器安装在机器人前侧，传感器观测方向与机器人行进方向一致；而倒行导航恰恰相反，传感器观测方向与机器人行进方向恰恰相反。倒行导航通常需要正向导航的历史数据作为参考，与正向导航相比，倒行导航计算较为复杂，实现难度较大。

当前倒行导航的方案包括环境地图匹配导航、路标导航、里程计导航。在仓库通道环境下，由于环境特征不明显，Thrun等人发现基于环境特征的地图匹配难以在这种环境下得到准确的结果。仓库的货物容易频繁变换，人工路标容易损坏，基于路标的导航不适用于该环境。邵帅等人发现里程计导航的累计误差随时间而增长，导航精度不能满足该场景要求。

在现有研究中，陈文学等人提出了环境地图匹配导航和里程计导航方法相结合的方法，使用里程计获得粗略位置信息可提升环境地图匹配的正确率，而使用环境地图匹配可减少里程计的累计误差。这种融合方法可以互相弥补两种导航方法各自的缺陷，得到较好的导航效果。但该方法仅考虑局部环境特征而非整个通道信息进行导航，这会导致行进路径的规划不合理，不适用于通道环境。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全向移动机器人通道内倒行导航方法，可适用于仓库通道场景下根据环境信息导引机器人完成倒退行进，并具有易于实现、适应性强的优点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全向移动机器人通道内倒行导航方法，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。