[发明专利]一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法及系统

权利要求书

1.一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，包括以下步骤：

S1：车载UWB基站接收UWB信标发出的相对位置信息；

S2：根据UWB基站和相对位置信息标定参数，并进行坐标转换；

S3：根据实时激光雷达点云数据构建机器人局部环境；

S4：规划器规划到达信标位置的初始路径；

S5：对初始路径进行约束和平滑处理；

S6：控制器根据信息进行计算得到机器人运动参数；

S7：根据机器人运动参数控制机器人运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，所述S2具体为：根据UWB基站相对机器人坐标系标定参数，并将UWB信标的位置转换到在全局坐标系下的位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，所述S3具体为：根据实时激光雷达点云数据，采用八叉树概率栅格地图进行构建机器人局部环境。

4.根据权利要求1所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，所述S4具体为：规划器D* Lite依据八叉树概率栅格地图、机器人全局位置信息和信标全局位置信息，以10Hz的频率进行初始路径的规划。

5.根据权利要求1所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，所述S5具体为：利用Elastic Band算法对初始路径进行约束处理，利用参数化路径平滑算法对初始路径进行平滑处理。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，所述S6具体为：控制器以20Hz频率工作，从处理后的路径中选取控制器DWA的局部目标点，并结合附近环境中障碍物的分布信息，计算出机器人的运动参数信息。

7.根据权利要求6所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，所述运动参数信息包括机器人的最优行进速度、远离障碍物的控制信息和角速度。

8.根据权利要求1或7所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法，其特征是，所述S7具体为：机器人运动控制模块根据机器人的最优行进速度、远离障碍物的控制信息和角速度参数控制机器人运动。

9.一种适用于权利要求1所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障方法的系统，其特征是，包括：

设置于机器人上的车载UWB基站，用于接收UWB信标发出的信息；

UWB信标，用于向UWB基站发送相对位置信息；

激光雷达，用于测量机器人一定范围内的环境并输出点云数据；

规划器，内含D* Lite算法和Elastic Band算法，规划到达信标位置的初始路径并进行路径优化；

控制器，实现计算机器人的运动参数；

机器人控制模块：根据运动参数控制机器人运动。

10.根据权利要求9所述的一种基于UWB与激光雷达的机器人跟随和避障系统，其特征是，所述UWB信标和车载UWB基站均只有一个。