[发明专利]一种移动机器人室外高精度自主导航系统

权利要求书

1.一种移动机器人室外高精度自主导航系统，其特征是：包括机械系统和软件系统；

所述机械系统包括GPS定位设备、3D扫描仪、视觉里程计、服务器、处理器和运算模块；在所述机械系统中：由所述3D扫描仪通过扫描和三维重现获取室外场景信息和室外物体信息；由所述视觉里程计通过图像信息处理获得移动机器人位移信息；由所述服务器在3D扫描仪和GPS定位设备之间收发指令和数据；由所述处理器对3D扫描仪和视觉里程计所述获取的图像进行格式转换以及分辨率调整；由所述运算模块对移动机器人在移动过程中所耗费的代价进行计算；所述软件系统包括机器人操作系统ROS；

将机器人开始移动之前的初始地点坐标记为坐标O，将所述初始地点坐标O存入在服务器中的close_list集合中；针对移动中的机器人，按如下步骤进行最优路径规划：

步骤1、利用所述GPS定位设备获得与机器人当前所在地点相邻且可直达的N个直达地点n的坐标集合A，n＝1,2,……N；将所述坐标集合A存入在服务器中的open_list集合中，将机器人当前所在地点坐标记为坐标B存入在服务器中的close_list集合中；

步骤2、针对服务器中存储的坐标B和坐标集合A，由所述运算模块一一对应计算获得机器人由坐标B移动到坐标集合A中的各直达地点n所需付出的代价F_n，从N个代价F_n中筛选出最低代价F_min；

步骤3、若对应于最低代价F_min的直达地点的数量为1，即对应于最低代价F_min的直达地点为唯一直达地点，则将所述唯一直达地点作为当前目标地点W，并进入步骤7；否则进入步骤4；

步骤4、对应于最低代价F_min的直达地点的数量多于1，即对应于最低代价F_min的直达地点并非为唯一直达地点，按如下方式确定当前目标地点W：

将对应于最低代价F_mjn的M个直达地点记为W_j，j＝1,2…,M；所述运算模块通过计算分别获得机器人从初始地点坐标O移动到各直达地点W_j所付出的各代价G_j，从M个代价G_j中筛选出最低代价G_min；

步骤5、若对应于最低代价G_min的直达地点的数量为1，即对应于最低代价G_min的直达地点为唯一直达地点，则将所述唯一直达地点作为当前目标地点W，并进入步骤7；否则进入步骤6；

步骤6、若对应于最低代价G_min的直达地点的数量多于1，即对应于最低代价F_min的直达地点并非为唯一直达地点，则在对应于最低代价G_min的各直达地点中任选其一作为当前目标地点W，并进入步骤7；

步骤7、机器人由当前地点向当前目标地点W移动，在机器人到达当前目标地点W时即完成当前一步移动；随后，将当前目标地点W的坐标作为机器人下一步移动的当前所在地点的坐标，返回步骤1继续下一步移动，直至机器人到达最终的目标地点，结束路径规划。

2.根据权利要求1所述的移动机器人室外高精度自主导航系统，其特征是：所述可直达地点是按如下方式进行确定：设定机器人移动步距U，且将与机器人相距为U的地点视作相邻且可直达地点。

3.根据权利要求2所述的移动机器人室外高精度自主导航系统，其特征是：所述机器人移动步距U是按如下方式获得：利用视觉里程计将由3D扫描仪扫描获得、并保存在服务器中的关于室外场景的三维图像利用处理器转化为二维图像，以所述二维图像的重心为原点建立二维直角坐标系XOY，针对在T时段内的图像变换计算获得机器人在T时段内的移动距离作为移动步距U。