[发明专利]一种移动机器人嵌入式激光SLAM方法及系统

权利要求书

1.一种移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，包括：

在所述移动机器人中的嵌入式开发板内搭建机器人操作系统；

通过无线网络将个人电脑远程连接到所述嵌入式开发板，输入命令启动所述机器人操作系统，所述移动机器人中的机器人驱动电路板，以及所述移动机器人上安装的激光雷达；

通过所述激光雷达，所述嵌入式开发板，所述机器人驱动电路板中的惯性测量单元，以及与所述机器人驱动电路板连接的直流电机及磁电编码器，获取传感器数据；

通过获取的所述传感器数据结合所述嵌入式开发板中的SLAM算法进行地图的创建，并上传至所述个人电脑；

通过所述个人电脑观测创建的所述地图，并对所述地图进行保存。

2.根据权利要求1所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，通过所述激光雷达，所述嵌入式开发板，所述机器人驱动电路板中的惯性测量单元，以及与所述机器人驱动电路板连接的直流电机及磁电编码器，获取传感器数据，具体包括：

通过所述激光雷达实时采集所述移动机器人所在的室内外环境的地形地貌状况，进行数据的提取；

通过直流电机及磁电编码器构成的里程计对所述移动机器人所在的室内外环境的定位和位移，进行数据的提取；

通过所述机器人驱动电路板中的惯性测量单元和所述嵌入式开发板收集所述激光雷达和所述里程计提取的数据并进行信息融合，获取传感器数据。

3.根据权利要求2所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，通过获取的所述传感器数据结合所述嵌入式开发板中的SLAM算法进行地图的创建，具体包括：

在所述嵌入式开发板中移植移动机器人编程工具箱函数库中的最近点迭代SLAM算法；

使用所述机器人操作系统通过所述最近点迭代SLAM算法对获取的所述传感器数据进行处理；

在所述机器人操作系统中删去图像显示部分，调整匹配方式为栅格图匹配，生成栅格地图，并添加在所述机器人操作系统中的轨迹显示。

4.根据权利要求3所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，使用所述机器人操作系统通过所述最近点迭代SLAM算法对获取的所述传感器数据进行处理，具体包括：

使用所述机器人操作系统通过所述最近点迭代SLAM算法对获取的所述传感器数据进行扫描和匹配，求解出所述移动机器人的运动变化矩阵；所述运动变化矩阵包括旋转矩阵和平移矩阵；

同时，计算出机器人的实时运动轨迹、自身定位和环境分布，进行栅格地图的映射。

5.根据权利要求4所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，在生成栅格地图的过程中，具体还包括：

使用所述嵌入式开发板对所述传感器数据进行验证；

当所述里程计提取的数据显示所述移动机器人的位移小于设定阈值时，沿用上一次生成的栅格地图。

6.根据权利要求1-5任一项所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，所述个人电脑中安装有所述机器人操作系统；

所述个人电脑与所述嵌入式开发板的网络连接方式采用所述机器人操作系统的主从机方法；

所述嵌入式开发板作为从机；所述个人电脑作为主机；所述传感器数据通过所述主机进行显示。

7.根据权利要求6所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，通过所述个人电脑观测创建的所述地图，具体包括：

在所述个人电脑中的机器人操作系统平台上使用RVIZ图像显示界面结合自带评估工具进行观测创建的所述地图。

8.根据权利要求7所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，对所述地图进行保存，具体包括：

使用所述机器人操作系统中安装的地图保存工具对所述地图进行保存，同时对于保存的所述地图中黑白灰三种颜色的阈值分别进行调整。

9.根据权利要求8所述的移动机器人嵌入式激光SLAM方法，其特征在于，所述移动机器人的直流电源与所述机器人驱动板直接连接；

由所述机器人驱动板进行电压转换，对所述嵌入式开发板、直流电机及磁电编码器进行供电；

由所述嵌入式开发板对所述激光雷达进行供电。

10.一种移动机器人嵌入式激光SLAM系统，其特征在于，包括：

系统搭建模块，用于在所述移动机器人中的嵌入式开发板内搭建机器人操作系统；

网络连接模块，用于通过无线网络将个人电脑远程连接到所述嵌入式开发板，输入命令启动所述机器人操作系统，所述移动机器人中的机器人驱动电路板，以及所述移动机器人上安装的激光雷达；

数据获取模块，用于通过所述激光雷达，所述嵌入式开发板，所述机器人驱动电路板中的惯性测量单元，以及与所述机器人驱动电路板连接的直流电机及磁电编码器，获取传感器数据；

地图创建模块，用于通过获取的所述传感器数据结合所述嵌入式开发板中的SLAM算法进行地图的创建，并上传至所述个人电脑；

地图保存模块，用于通过所述个人电脑观测创建的所述地图，并对所述地图进行保存。