[发明专利]一种基于激光扫描仪与强反光标志的移动机器人定位方法

说明书

本发明公开了一种基于激光扫描仪与强反光标志的移动机器人定位方法，包括：构建由多线激光扫描仪与强反光标志组成的移动机器人环境监测系统，通过多线激光扫描仪获取的环境光强数据与距离数据实现对强反光标志的识别与相对定位。机器人初始位置未知时，计算反射标志两两连线的距离与斜率信息，进而通过数据匹配实现反射标志的全局定位，最后通过机器人与反射标志的相对位置关系实现全局环境下机器人的位置信息获取。本发明有益效果：避免了只采用距离或方向数据时感知信息过于简单，获取目标特征较少的缺点，提高了识别稳定性。

技术领域

本发明涉及移动机器人定位技术领域，特别涉及一种基于激光扫描仪的移动机器人定位方法。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，移动机器人在仓储物流、智能巡检、移动操作等领域有着广泛的应用需求。在机器人自主执行任务时，其在环境中所处的位置信息是运动规划的关键。以变电站智能巡检机器人为例，其常采用路面嵌入有磁物质或粘贴RFID标签等方式实现机器人的定位与导航。该类方法能够满足机器人自主运行要求，但需要对现场环境做较大改动，同时出现问题时的维修工作也非常繁琐。因而随着机器人技术及智能传感器的发展，如何采用更为高效的方法实现移动机器人定位成为了迫切需要解决的问题。

目前，按照采用传感器的不同，机器人定位技术主要有两种方法：一种是采用激光传感器实现机器人的定位与导航，如中国专利文献CN202166895U公开了一种变电站智能巡检机器人的激光导航系统。该方法要求反光标志为平面形或圆柱形，固定安装于导航路径周围，并且需保证同一时刻机器人至少能检测到3个反光标志。该方法本质属于引导式导航，机器人简单的按照道路两旁反射标志的约束行走，这要求反射标志必须按规则密集安装，其实现方法较复杂，且同时检测到3个反光标志的约束条件也限制了该方法在复杂环境下的可行性。

另一种是采用机器视觉的定位方法，如中国专利文献CN105700532A公开了一种基于视觉的变电站巡检机器人导航定位控制方法。该方法需预置导航路径和停靠位置标志，然后机器人通过视觉相机识别标志线上不同形状的标志，进而实现机器人的定位。该种方式的不足之处是需提前绘出机器人的路径及标志点，且在雨雪或光照变化剧烈时，感知相机的性能会受到一定的影响。

由于移动机器人往往工作在室外环境，因而需要适应特殊的环境条件和多种工作模式，同时，不同的用户由于已经提前构建了生产现场，这要求机器人必须在尽量少的改变现场环境的条件下，实现准确、稳定的定位与导航。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种基于激光扫描仪与强反光标志的移动机器人定位方法，能够实现复杂环境下的高可靠性，高精度运行，运行方式灵活，抗干扰能力强，适用于强磁、强辐射等特殊环境。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种基于激光扫描仪与强反光标志的移动机器人定位方法，包括：

(1)构建生产现场的坐标关系{O_w}，选取特定位置作为坐标系原点，并沿东北天方向构建XYZ坐标轴；

(2)构建由多线激光扫描仪与强反光标志组成的移动机器人环境监测系统，记录每个强反光标志在生产现场的位置坐标{x_fi,y_fi,z_fl}；并计算相邻两个强反光标志位置坐标之间的距离与相邻两个强反光标志连线的斜率{L,K}；

(3)读取激光扫描仪每帧数据P＝{D,Δ,S}，其中D为距离数据，Δ为角度数据，S为反射光强度数据，根据数据P确定作为强反光标志的点；

(4)计算强反光标志在激光扫描仪探测视场下的坐标p_v；

(5)如果机器人在生产现场的初始位置已知，进入步骤(6)；否则，转入步骤(7)；