[发明专利]一种步长可变地图生成方法

说明书

本发明公开了一种步长可变地图生成方法，它包括如下步骤：S1：三维地图分层处理，三维地图的输入之后，根据机器人的高度，将机器人分为底盘部分，躯干部分，头部三层，将三维地图也按这种分法分为3层三维地图，分别为底盘部分地图，躯干部分地图，头部地图；S2：二维障碍点地图生成，将躯干部分地图映射到二维地图，形成二维障碍点地图；S3：非障碍点地图生成，由二维障碍点地图生成非障碍点地图；S4：建立非障碍节点间联系，构成一张完整的步长可变地图。该方法将大数据量的三维地图压缩成小数据量的二维地图，方便路径规划算法在其基础上的实现非障碍点地图是步长可变地图，数据量小，运算量小，大大简化了路径规划计算量。

技术领域

本发明属于计算机图形技术和机器人导航领域，特别是一种步长可变地图生成方法。

背景技术

机器人感知环境的一种有效方法是利用一张先验地图把环境给存储起来，然后根据传感器对机器人自身定位，从而确定机器人与环境的关系。目前地图表示主要有两种，格子地图和合成地图。

格子地图，就是将周围的环境用一个个格子表示，如果有障碍物，那就是1，如果没，那就是0。但是考虑到传感器信号不是那么精确，现在普遍使用的是Certainty GridMap(确定性格子地图)，传感器信号返回后并不是直接转换成0，1，而是一个概率值，表示这个格子有障碍物的可能性，如果几次传感器的读数都表面同一个格子里面有障碍物，则这个格子有障碍物的可能性就很高。这样做的好处是可以避免传感器误差。格子地图的好处是比较精确，对机器人周围的环境表示比较完整。但是缺点是太耗内存，比较耗计算资源。尤其是一些处理速度和存储容量都有限制的微控制器。

合成地图综合了格子地图和节点地图。在局部用格子表示，在全局用节点表示。是目前广泛使用的地图表示法。但是这种表示法有个问题就是如何有效的将格子地图和节点地图融合在一起。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种步长可变地图生成方法，该方法将大数据量的三维地图压缩成小数据量的二维地图，方便路径规划算法在其基础上的实现非障碍点地图是步长可变地图，数据量小，运算量小，提高数据处理的实时性非障碍点地图具有节点间联系，大大简化路径规划计算量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种步长可变地图生成方法，它包括如下步骤：

S1：三维地图分层处理，三维地图的输入之后，根据机器人的高度，将机器人分为底盘部分，躯干部分，头部三层，将三维地图也按这种分法分为3层三维地图，分别为底盘部分地图，躯干部分地图，头部地图；

S2：二维障碍点地图生成，将躯干部分地图映射到二维地图，形成二维障碍点地图；

S3：非障碍点地图生成，由二维障碍点地图生成非障碍点地图；

S4：建立非障碍节点间联系，构成一张完整的步长可变地图。

所述的三维地图分层处理步骤包括如下子步骤：

S11：利用坐标跟踪和转换库对三维环境地图进行坐标变换，使得三维环境地图的坐标系的xoy平面与地面平行；

S12：通过KD-tree方法对三维环境地图的数据组织和排序；

S13：根据机器人的高度将机器人分为底盘部分，躯干部分以及头部；

S14：将三维环境地图按机器人的分层进行水平切割，分成三层不同的三维环境地图。

所述的二维障碍点地图生成步骤包括如下子步骤：

S21：将步骤S1中得到的三层三维环境地图中的躯干部分三维图映射到二维平面；