[发明专利]一种基于激光滤波的移动机器人室内定位方法

说明书

本发明提出一种基于激光滤波的移动机器人室内定位方法。激光传感器发射的扫描激光与地面具有的大小为θ的夹角；将激光传感器测得的机器人与墙壁之间的距离乘以cosθ获得机器人与墙壁之间的实际距离；根据机器人与墙壁之间的实际距离完成机器人室内定位，将大于d且小于最大有效测距距离d₂的测距数据作为有效测距数据，剔除其他测距数据，将有效测距数据乘以cosθ获得机器人与墙壁之间的实际距离；将激光传感器测距数据转换为平面距离后，使用HectorSLAM方法进行机器人定位。本发明定位导航精度高，具有较高的适应性和稳定性。

技术领域

本发明属于机器人导航技术领域，具体涉及一种基于激光滤波的移动机器人室内定位方法。

背景技术

随着机器人、智能设备在生活、生产中的广泛应用，人们对于其要求也越来越高，实现自主定位和导航是移动机器人基本要求和核心技术。其中定位问题一直是机器人研究的重点和难点，而室内定位由于无法使用GPS，存在非结构化环境特征，定位精度要求较高等特点和限制，给机器人定位提出了更高的要求。

传统的机器人室内定位方法主要包括自包含传感器定位，如惯性导航定位，里程计航迹推算定位；人工轨迹定位，如磁导轨定位，红外巡线定位；无线定位，如超声波定位，WLAN定位；扫描匹配定位，如激光定位和其他定位方法，如视觉定位等。这些方法都存在一些缺陷，难以直接运用于室内定位。自包含的传感器通常会存在累积误差的问题。人工轨迹定位需要人工铺设或绘制轨迹，路径单一且影响美观。无线定位通常需要设置发射源或接收器作为参考，且会存在多路径效应或信号不稳定等情况。扫描匹配受环境特征影响较大，例如，目前的激光定位通常只能实现静态环境下的定位，当室内存在可移动的障碍物时吗，例如存在移动的人时，传统的激光定位会存在误匹配的可能，导致无法正确定位。视觉方法受光线等因素影响较大，且精度和效率都相对较低。特别是在存在半结构化特征的环境中，如餐厅等，更是增加了定位的难度，使得一些传统的定位方法难以适用。

发明内容

本发明提出一种基于激光滤波的移动机器人室内定位方法，室内定位导航精度高，具有较高的适应性和稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于激光滤波的移动机器人室内定位方法，激光传感器发射的扫描激光与地面具有的大小为θ的夹角；将激光传感器测得的机器人与墙壁之间的距离乘以cosθ获得机器人与墙壁之间的实际距离；根据机器人与墙壁之间的实际距离完成机器人室内定位。

进一步，假设避障距离为d、室内墙壁高度为h₁，移动障碍物的最大高度为h₂，激光传感器的最大有效测距距离为d₂，则通过求解以下方程组来获得激光传感器的安装高度x，

避障距离d是指当激光传感器测得的移动物体与机器人之间的实际距离小于d时，则认为该物体为障碍物。

进一步，将大于d且小于d₂的测距数据作为有效测距数据，剔除其他测距数据，将有效测距数据乘以cosθ获得机器人与墙壁之间的实际距离。

进一步，将激光传感器测距数据转换为平面距离后，使用HectorSLAM方法进行机器人定位。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明所述的基于激光滤波的室内定位方法不需要另外在室内铺设磁导轨或放置超声波发射器等辅助设备，通用性更强，灵活性更高。

(2)传统定位通常只能实现静态环境下的定位。本发明所述的基于激光滤波的室内定位方法通过结构设计和对激光测距数据的滤波与处理，将室内智能服务机器人的定位问题转换为静态环境下的定位问题。从而使得在人机共融的动态环境下，也能实现自主定位。

附图说明

图1为本发所述基于激光滤波的机器人室内定位方法流程图；