[发明专利]面向银行厅堂环境的服务机器人自主导航与自动充电方法

权利要求书

1.一种面向银行厅堂环境的服务机器人自主导航方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1：当需要在一个新的银行厅堂部署机器人时，首先使用上位机遥控机器人扫描厅堂的各个区域对地图进行构建，具体步骤如下：

A)：自主导航系统采集传感器信息，通过基于RGB-D相机的视觉里程计、轮式里程计、惯性测量单元估计机器人的粗略姿态；

B)：粒子滤波器基于上一步骤得到的粗略姿态，进行当前激光结构分析，寻找当前帧中的关键结构点，加大结构点的影响因子，然后基于Monte Carlo的局部迭代收敛过程，寻找机器人在局部空间下的最优姿态，同时，通过对连续匹配帧的分析，寻找出关键帧作为当前时段最优匹配结果；

C)：根据粒子滤波器得到的位姿估计结果，判断关键帧匹配结果足够优异，如果足够优异则在全局地图中加入当前帧扫描信息；

步骤S2：环境地图构建完成后，可人工通过上位机编辑地图，如增加虚拟墙等，并根据银行的实际业务需求设定若干任务点；

步骤S3：机器人工作时，具体步骤如下：

A)：加载构建好的地图，并通过RGB-D相机采集的图像识别场景，得到机器人在地图中的位置；

B)：导航系统接收银行业务系统根据用户需求分析出机器人需前往的任务目标点，综合采集到的各类传感器信息，根据任务点和自身定位，在已构建好的地图中利用基于混合状态A-star算法进行路径规划，并生成运动控制量，机器人到达目标点后，再次执行本步骤，准备接收下一个任务目标点。

2.根据权利要求1所述的一种面向银行厅堂环境的服务机器人自主导航方法，其特征在于，具体步骤如下：

A)：机器人设置有激光传感器、单目摄像头、RGB-D相机、轮式里程计、超声波传感器、惯性测量单元，自主导航系统采集传感器信息，轮式里程计模块通过航位推算获得粗略的机器人实时姿态；视觉里程计基于立体视觉前后帧特征匹配以及RANSAC算法进行特征提纯，通过最小化重投影误差获得前后帧的旋转平移矩阵，从而累计获得机器人当前姿态；通过惯性测量单元获得机器人的加速度和角速度，从而积分获得机器人姿态；

B)：利用粒子滤波器根据获得的上一步骤得到的实时粗略姿态及当前帧激光数据与地图信息匹配，消除里程计的积累误差，主要进行当前激光结构分析，寻找当前帧中的关键结构点，加大结构点的影响因子，然后基于Monte Carlo局部迭代收敛过程，寻找机器人在局部空间下的最优姿态，通过对连续匹配帧分析，寻找出当前时段最优关键帧及其匹配结果M(t)，同时，该最优匹配结果被用作反馈值，作用于下一帧粒子匹配过程；

C)：根据粒子滤波器得到的位姿估计结果，判断关键帧匹配结果足够优异，对于地图更新模块，其主要包括三类执行动作：当关键帧匹配结果足够优异时，该模块不仅在全局地图中加入当前帧扫描信息，同时会利用当前帧扫描信息消除地图中原有的错误信息；当匹配值持续优异时，进行地图更新；当关键帧匹配结果不够优异时，全局地图将保持不变，只更新机器人的姿态信息。

3.根据权利要求1所述的一种面向银行厅堂环境的服务机器人自主导航方法，其特征在于，地图构建的过程中，若某个超声波传感器返回的距离信息与激光传感器和RGBD相机数据有较大偏差时，则对数据进行校核，如果此时数据不稳定即测量方差较大，则认为该超声波传感器对应的感知范围内存在反光/透明/半透明的物体，则在地图中进行标注。