[发明专利]一种基于激光雷达的单移动机器人室内定位方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达的单移动机器人室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：上层控制器为一个装载激光雷达的移动机器人规划在室内的移动路径，并控制其移动至路径起点，移动机器人从路径起点开始运动，沿着指定路径移动，在路径终点停止运动，设运动起始时间为t₀，终止时间为t_n和当前时刻为t，t∈[t₀，t_n]；

步骤2：在t＝t₀时刻，移动机器人以其运动起点，即路径起点，为原点建立局部坐标系，设该局部坐标系为全局坐标系，同时对其所在位置检测范围内的反光板进行扫描，并计算得到它们的全局坐标；

步骤3：在t≠t₀时刻，移动机器人对其所在位置检测范围内的反光板进行扫描，通过从t时刻和t-1时刻重复扫描到的反光板获得的测量信息，计算移动机器人当前的全局坐标；

步骤4：移动机器人在t时刻得到自身全局坐标后，进而得出全局坐标系和当前局部坐标系之间的平移矩阵，并计算全局坐标系和当前局部坐标系之间的旋转矩阵；

步骤5：移动机器人首先计算t时刻检测范围内的反光板局部坐标，再通过旋转和平移变换得到它们的全局坐标，在重复计算同一反光板的坐标时，将得到的反光板坐标记录下来；

步骤6：在下一时刻重复以上步骤，直到移动机器人运动至指定路径的终点，则停止移动和扫描，对记录的所有反光板全局坐标进行处理，以此校正室内反光板的全局坐标。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的单移动机器人室内定位方法，其特征在于，所述步骤1中，具体包括如下内容：

上层控制器为移动机器人规划在室内的移动路径，设运动起始时间为t₀，终止时间为t_n和当前时刻为t，t∈[t₀，t_n]，在t≠t₀时刻，t-1时刻和t时刻检测到的相同反光板个数至少是两个，同时必须识别出在t-1时刻和t时刻检测到的相同反光板，为了保证上述两个条件成立，在上层控制器为移动机器人规划运动路径之前，室内反光板的位置必须满足一定要求，即室内反光板不能放置得太密集以及不能放置得太稀疏，任意两个反光板之间的距离都应大于0.1L、小于0.3L，L是移动机器人装载的激光雷达的检测距离。

3.根据权利要求1所述的基于激光雷达的单移动机器人室内定位方法，其特征在于，所述步骤2中，移动机器人建立局部坐标系方法如下：移动机器人以自身位置为原点，位姿朝向为x轴正方向，逆时针旋转90°为y轴正方向，建立局部坐标系，每对其所在位置检测范围内的反光板进行一次扫描就重新建立一次局部坐标系。

4.根据权利要求1所述的基于激光雷达的单移动机器人室内定位方法，其特征在于，所述步骤2中，移动机器人借助激光雷达对其所在位置的周边环境进行扫描，在检测到反光板时，以检测到的时间先后顺序给反光板依次编号为1，2，3，4...。

5.根据权利要求1所述的基于激光雷达的单移动机器人室内定位方法，其特征在于，所述步骤3中，移动机器人计算自己的全局坐标公式如下：

其中，(x_j，y_j)，(x_k，y_k)分别是j，k在全局坐标系下的坐标，j，k是移动机器人在t-1时刻和t时刻都能检测到的两个反光板，d_j，d_k是j、k和移动机器人的距离，求解方程组时会得到两个解，依据已知的移动机器人的移动速度V，排除一个错误解，得到移动机器人的全局坐标P(t)。