[发明专利]基于激光雷达对移动机器人自主充电的方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达对机器人自主充电的方法，包括以下步骤：

步骤一、移动机器人到达充电桩识别点，通过激光雷达扫描充电桩信标三角板获得充电桩的一组特征点信息，转入步骤二；

步骤二、识别模块订阅激光雷达发出的scan消息，获得包括充电桩信标三角板特征点的点云信息，通过最小二乘法拟合直线，获取充电桩具体位置信息，将充电桩信标三角板的位置信息以Topic形式发布，转入步骤三；

步骤三、自动对接模块订阅充电桩的位置信息，处理得到充电桩信标三角板角平分线上的一组坐标点，这组坐标点基于激光雷达坐标系，并带有欧拉角表示方向，转入步骤四；

步骤四、将基于激光雷达坐标系的坐标点通过TF转换至地图坐标系，并把欧拉角转换成四元数，转入步骤五；

步骤五、将坐标点和四元数发送至move_base_simple/goal，移动机器人沿信标三角板角平分线方向逐点驶向充电桩，最后完成对接，转入步骤六；

步骤六、根据移动机器人的触发开关判断是否对接，若没有完成对接，返回步骤一，直至完成对接。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达对移动机器人自主充电的方法，其特征在于：步骤二中识别程序通过最小二乘法拟合直线，在line_segments节点以Topic形式发布直线信息，消息类型为自定义LineSegment类型，其中包含直线的起点坐标，终点坐标和直线角度。

3.根据权利要求1所述的基于激光雷达对移动机器人自主充电的方法，其特征在于：步骤三中自动对接程序订阅line_segments节点发布的消息，处理得到代表信标三角板的两条直线，求出信标三角形的角平分线并在角平分线上选取一组点，并根据直线处理得到点方向信息，方向信息用欧拉角表示，处理欧拉角得到四元数信息。

4.根据权利要求1所述的基于激光雷达对移动机器人自主充电的方法，其特征在于：步骤四中通过tf.TransformListener类中的waitForTransForm方法阻塞直到map frame和laser fame相通。

5.根据权利要求1所述的基于激光雷达对移动机器人自主充电的方法，其特征在于：步骤四中通过tf.TransformListener类中的transformPoint(target_frame,point_msg)方法将雷达坐标系中的点转换到地图坐标系中。

6.根据权利要求5所述的基于激光雷达对移动机器人自主充电的方法，其特征在于：步骤四中point_msg为PointStamped类型，PointStamped类型包含header和point两个类型的数据，其中header中包含时间戳和源坐标系的名字，point数据为点在源坐标系下的位置。

7.根据权利要求1所述的基于激光雷达对移动机器人自主充电的方法，其特征在于：步骤四中，四元数的值由以下公式求出：

在地图坐标系中，为物体绕z轴的旋转角度，θ为物体绕y轴的旋转角度，ψ为物体绕z轴的旋转角度。