[发明专利]一种双目相机和激光雷达联合的机器人定位方法

说明书

本发明提供了一种双目相机和激光雷达联合的机器人定位方法，环境识别传感器将采集的外部环境信息传递给工控机并绘制环境地图，通过相互之间的配合来判断机器人自身的位姿以及是否移动到目标的区域，通过传感器数据的配合使用可以对机器人进行良好的定位。通过双目相机和激光雷达的配合使用，向机器人传达了更丰富的环境信息，解决了二维激光环境信息少，三维激光成本高的问题，同时也提供了更加准确的室外定位信息。

技术领域

本发明涉及一种机器人定位方法，具体涉及双目相机和激光雷达联合的机器人定位方法。

背景技术

随着计算能力和传感器等技术的不断增强，室外巡逻型和安防型机器人的功能也变得日益增大，与此同时，多传感器数据的混合使用也变得日益多样。此时，机器人不再局限于单一的传感器的使用，而可以通过多传感器数据的相互配合从而获得更加准备的环境以及位姿信息。多传感器数据的相互配合使用做位机器人定位的重要手段，需要比较强的计算能力，现在计算机的发展正好为此条件提供了良好的基础。

现有的机器人定位方法大多使用多个二维传感器获取环境信息，多个二维传感器配合使用的必然缺陷导致机器人定位精度不是很高，这样的机器人会出现在导航定位中的效果相对较差，且可拓展性也不足的问题；获取三维环境信息的三维激光成本又高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双目相机和激光雷达联合的机器人定位方法，通过双目相机和激光雷达的配合使用，向机器人传达了更丰富的环境信息，解决了二维激光环境信息少，三维激光成本高的问题，同时也提供了更加准确的室外定位信息。

一种双目相机和激光雷达联合的机器人定位方法，定位步骤如下：

步骤一：将双目相机和激光雷达联合标定，得到双目相机的内参、外参以及双目相机相对于激光雷达的旋转和平移阵以纠正双目相机的畸变偏差；

步骤三：工控机对离线二维环境栅格地图和离线三维特征环境信息进行映射匹配处理，得到激光雷达和双目相机的匹配关系K₁；

步骤四：将激光雷达扫描的实时二维环境信息S₁传递给工控机，工控机利用激光雷达和双目相机的匹配关系K₁对实时二维环境信息S₁进行处理，得到关键帧位姿信息S₁′；

将双目相机扫描的实时三维环境信息S₂传递给工控机；

步骤五：对关键帧位姿信息S₁′和实时三维环境信息S₂进行加权处理，得到机器人的当前定位姿态信息S。

进一步地，所述映射匹配为非线性化映射匹配或局部线性映射匹配。

进一步地，所述激光雷达的扫描角度满足不能扫描到机器人本体。

进一步地，所述激光雷达和双目相机的扫描频率一致。

有益效果：

1、本发明中双目相机使机器人可以获取三维环境信息，激光雷达可以获取二维环境信息，通过双目相机和激光雷达数据的配合使用，向机器人传达了更丰富的环境信息，解决了二维激光环境信息少，三维激光成本高的问题，并且可以在单一传感器失效的情况下另外一个传感器也能继续完成任务，能够满足室外安防机器人定位的需要，同时也提供了更加准确的室外定位信息。

2、本发明采用多样性的算法应用与双目相机结合起来，使得其对机器人定位有一定的可扩展性。

3、本发明采用非线性映射匹配或局部线性映射，是为了保证位于同一个坐标系下，并且提高了鲁棒性。

4、本发明设置激光雷达的扫描角度保证获取外部环境信息的精确性。