[发明专利]一种机器人地图构建方法

权利要求书

1.一种机器人地图构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)、机器人会在人手动控制的情况下进行数据采集；在开始阶段，机器人获取第一帧激光数据和对应时刻的imu数据；

步骤(2)、由于机器人的摆放位置或者地面的平整度不一样，因此将根据第一帧的imu获取到的的姿态角数据将第一帧激光数据矫正到重力坐标系下，并用矫正后的激光数据创建点云地图；同时对校正后的激光数据截取5米范围与机器人车身高度内的点云，投影到2d平面，初始化可视化地图；

步骤(3)、机器人获取第二帧激光数据以及在一二帧之间的多帧imu数据、多帧轮速计数据；根据imu数据的加速度信息、角速度信息与轮速计的线速度信息预测第二帧激光数据的先验位置；预测是指通过对多帧imu数据中的角速度信息积分获得角度，通过对多帧imu数据中的加速度信息与轮速计的线速度积分获得位移量；将获得的角度与位移量作为作为第二帧激光数据的先验位置；先验位置是指通过imu和轮速计预测的位置；

步骤(4)、结合第二帧数据的先验位置、第二帧激光数据、点云地图，通过算法进行匹配，获得第二帧激光数据的后验位置；此步骤中的算法是采用正态分布变换算法或基于角点平面点的最小二乘算法；后验位置是指通过激光数据与点云地图匹配后的位置；

步骤(5)、根据步骤3和步骤4以此类推，获取后续每一帧激光数据的后验位置；若后续后验位置与点云地图中最新加入的一帧激光数据的后验位置相差超过一个固定的距离或者一个固定的旋转角，则在点云地图中加入该帧激光数据；

步骤(6)、每次点云地图更新，对应的可视化地图也会更新；更新方法是将新增的点云数据截取5米范围与机器人车身高度内的点云，投影到原先的可视化地图中，生成新的可视化地图；

步骤(7)、在结束上述建图步骤后，将自动生成导航地图，导航地图为2d栅格占用地图，设置黑色区域不可通行、白色区域可通行；

导航地图的生成方法是：先创建和可视化地图一样尺寸的2D图片，并全部设置为黑色；再根据每一帧激光数据的位置、激光雷达和机器人车身的位置关系、机器人车身物理尺寸，自动擦除地图中机器人走过的正投影区域，擦除是指将黑色栅格设置为白色；最后将擦除后的图片保存下来，即为导航地图。

2.根据权利要求1中所述的一种机器人地图构建方法，其特征在于，对步骤(7)中生成的导航地图进行辅助修正：

首先载入定位地图，并手动指定机器人所在的位置和朝向；算法根据输入的信息与激光数据自动完成机器人的定位；此步骤中的算法是采用正态分布变换算法或基于角点平面点的最小二乘算法；

操作员遥控机器人在工作区域，沿着边角行走；此时算法将自动更新导航地图，将机器人走过的正投影区域设置为白色，即可通行区域；此步骤中的算法是指根据每一帧激光数据的位置、激光雷达和机器人车体的位置关系、机器人车身物理尺寸，自动擦除地图中机器人走过的正投影区域，擦除是指将黑色栅格设置为白色。

3.根据权利要求1中所述的一种机器人地图构建方法，其特征在于，对步骤(7)中生成的导航地图进行编辑、撤销及保存操作：

1、对2d栅格占用地图中黑色区域进行擦除或者增加；

2、可以撤销上一步骤的编辑操作；

3、对编辑好的导航地图进行保存。