[发明专利]移动机器人、及其位姿估计方法和位姿估计装置

说明书

一种移动机器人、及其位姿估计方法和位姿估计装置，其中，所述位姿估计方法包括：通过一基于一TOF(Time of Flight，飞行时间)深度相机设备获取一场景的第一帧点云和第二帧点云，其中，所述移动机器人具有一初始位姿；构建一第一分辨率栅格地图和一第二分辨率栅格地图，其中，第二分辨率大于第一分辨率；以所述初始位姿为中心，以一预设半径，构建一搜索空间；基于一第一分辨率栅格地图和所述搜索空间对第二帧点云进行配准，获取一第一搜索位置；基于所述第一搜索位置和第二分辨率栅格地图对第二帧点云进行配准，获取估计位姿。这样，提高了移动机器人的定位精确度以及降低了算法复杂度。

技术领域

本发明涉及深度视觉领域，尤其涉及一种移动机器人、及其位姿估计方法和位姿估计装置。

背景技术

移动机器人逐渐称为目前科学技术发展最活跃的领域之一。移动机器人是将环境感知、动态决策与规划、行为控制于执行等多功能于一体的综合系统。移动机器人主要应用到传感器技术、信息处理技术、电子工程技术计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就。随着移动机器人性能的不断完善，移动机器人的应用范围不断扩展，其不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，还在城市安全、国防和空间探测领域得到很好的应用。

移动机器人为了实现自主移动，首先要具备感知所在环境和对自身位置和位姿进行准确估计的功能。现有的移动机器人主要应用基于脉冲或相位法的激光传感器进行估计。然而，激光传感器的成本普遍较高。因此，基于脉冲或相位法的激光传感器进行识别和估计的方式，会增加移动机器人的制造成本。同时，激光传感器并不能提供图像信息，以使得对移动机器人的位姿的识别和估计存在一定局限性。

现有的一些移动机器人还采用基于多个单点式TOF(Time ofFlight，飞行时间)相机通过逐点扫描进行位姿识别和估计。这种识别和估计方式，虽然通过单点式TOF相机能够提供图像信息，但是依然存在一些缺陷，导致移动机器人的性能受到限制，主要体现在以下几个方面：

首先，单点式TOF相机的视场角较小，水平方向一般只有70度，因此，单点式TOF相机扫描的范围较小，这将会限制移动机器人的扫描场景的范围；

其次，通过多个单点式TOF相机进行逐点扫描之后，对获取的图像进行处理和计算的过程十分复杂，计算量也比较大；

最后，在多个单点式TOF相机进行逐点扫描的过程中，单点式TOF相机对光照比较敏感，因此，通过单点式TOF相机进行逐点扫描的识别估计方式稳定性较差。

据此，用于识别和估计的硬件设备对整个移动机器人的性能具有重要影响。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种移动机器人，及其位姿估计方法和位姿估计装置，其中，所述位姿估计方法通过一TOF深度相机设备对所述移动机器人进行位姿估计，其中所述TOF深度相机设备能够发出一面阵光，以使得移动机器人可以通过所述面阵光获取场景的点云图像。

本发明的另一个目的在于提供一种移动机器人，及其位姿估计方法和位姿估计装置，其中，所述位姿估计方法通过所述TOF深度相机设备获取所述场景的点云图像，其中，所述激光雷达水平方向的视场角是125度，以使得移动机器人可以扫描较大范围的场景。

本发明的另一个目的在于提供一种移动机器人，及其位姿估计方法和位姿估计装置，其中，所述位姿估计方法通过所述TOF深度相机设备获取所述场景的点云图像，其中，所述TOF深度相机设备受环境光照影响较小，从而提升了移动机器人识别估计功能的稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种移动机器人，及其位姿估计方法和位姿估计装置，其中，所述位姿估计方法可以对获取的场景点云进行快速准确的配准，以对所述移动机器人的位姿进行精准估计。