[发明专利]基于双一线激光雷达的机器人自主导航系统

说明书

本发明实现了一种全新的基于双一线激光雷达的机器人自主导航系统。相比于现有主流室内机器人导航系统，本发明仅使用了两部低成本一线激光雷达作为信息来源，但达到了明显优于现有同等成本的方案的导航和避障效果。基于双一线激光雷达的机器人自主导航系统，包括双一线雷达系统、上层导航系统、底层控制算法、运动执行系统；上层导航系统包括SLAM算法、坐标变换算法；利用SLAM算法根据水平安装的雷达采集的原始激光雷达数据动态构建当前空间的二维地图，同时解算出机器人平台的位移信息。

技术领域

本发明是一种应用于室内机器人的自主导航方案，所属机器人领域。

技术背景

随着计算机技术和信息处理技术的不断发展，以这些技术为核心的机器人技术也在各个行业中得到了广泛应用，其中包括以替代人力完成诸如家庭服务、巡逻和货物搬运等复杂度不高但需要在室内空间中的进行不断移动的工作为目的的室内移动机器人。

导航技术是移动机器人的核心技术之一，在复杂多变的室内环境中，一种稳定有效的导航方案是决定机器人能够完成其工作的关键。对于工作于开阔室外空间而对精度要求不高的移动机器人平台，通常可以借助GPS进行定位和导航，但对于工作在室内的移动机器人来说，不稳定且精度较低的民用GPS导航系统无法提供足够准确的信息供机器人在狭小封闭的空间中进行移动。

目前常见的低端室内机器人多采用雷达或红外线进行障碍检测，并在遇到障碍物时通过被动的避障来实现自主移动，其移动轨迹具有很大程度的随机性，且无法进行事先指定好目的地的定向移动。部分高端机器人方案则多采用一线激光雷达或立体视觉系统进行避障和导航，这两种方案虽然能够通过获取更多环境信息而实现定向移动和主动避障，但其在实际应用中均存在一定的局限性。通过一线激光雷达进行导航的方案虽然能够通过获取环境的二维轮廓来实现路径规划和避障，然而该方案仅能够对一线雷达所在的平面进行扫描和建模，而对于低于或高于其扫描平面的障碍物则无能为力。利用立体视觉虽然能够获取立体的环境信息，但由于摄像头的视角的限制，其扫描范围无法覆盖足够的空间区域，且该方案还存在需要处理的数据量大、噪声干扰大和有效距离短等缺点。

发明内容

为了克服上述现有方案的不足，本发明实现了一种全新的基于双一线激光雷达的机器人自主导航系统。相比于现有主流室内机器人导航系统，本发明仅使用了两部低成本一线激光雷达作为信息来源，但达到了明显优于现有同等成本的方案的导航和避障效果。

本发明采用的技术方案是：