[发明专利]一种基于2D激光传感器的AGV重定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于2D激光传感器的AGV重定位系统及方法，该系统包括车载设备、云端服务器、全局地图和反光柱；当AGV需要重定位时，云端服务器可提供AGV正常运行时的位姿作为模糊位姿；控制单元包括2D激光数据处理模块、粗匹配模块、精匹配模块和移动控制模块；通过2D激光数据处理模块构建局部地图；粗匹配模块根据局部地图中是否包含反光柱信息，使用不同匹配方法，获得模糊位姿；在每个模糊位姿处，使用精匹配模块获得包含得分的精确位姿，选取得分最高的位姿作为重定位结果；当得分不满足阈值时，使用移动控制模块控制AGV移动，扩大局部地图，重新进行重定位，从而实现AGV准确可靠的重定位。

技术领域

本发明属于自动控制领域，尤其涉及一种基于2D激光传感器的AGV重定位系统及方法。

背景技术

当前，移动机器人飞速发展，机器人技术渗透到了工业生产与日常生活中的方方面面。AGV通过利用自身传感器与设备在所处的环境中进行自主导航并完成给定任务。其中定位问题是实现自主导航的关键。在实际应用中，在未知位姿情况下启动AGV或者遭遇“绑架问题”时，AGV将定位出错误的位姿，轻者将不能完成相应任务，严重者甚至会影响到生产安全。目前常见的重定位方法，一般采用摄像头、UWB、GPS等辅助设备定位，需要在AGV或环境中上安装布置辅助设备，还可能对环境进行一定程度的改造，增加了各项成本。而且当前AGV一般仅仅依赖激光传感器工作的，因此需要探索一种仅依赖激光传感器，且相对比较灵活、可靠而又低成本的重定位方法实现AGV的重定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有重定位方法的不足，提高AGV的可靠性，提供一种基于2D激光传感器的AGV重定位系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于2D激光传感器的AGV重定位系统，该系统包括车载设备、云端服务器、与实际场景吻合的全局地图和铺设于场景中环境容易变化区域的若干反光柱；

所述全局地图含有与环境相符的全局栅格地图、从全局栅格地图中提取出的障碍物轮廓集合以及事先布置在环境中的反光柱集合；

所述云端服务器为AGV调度服务器，用于向AGV发送任务及存储AGV定时上报的状态，当AGV需要重定位时，可提供AGV正常运行时的位姿，作为AGV重定位的模糊位姿；

所述车载设备包括2D激光传感器和控制单元；

所述控制单元包括2D激光数据处理模块、粗匹配模块、精匹配模块和移动控制模块；

所述2D激光数据处理模块根据2D激光传感器的原始数据构建包含反光柱信息、局部栅格地图以及障碍物轮廓信息的局部地图；

所述粗匹配模块根据局部地图中是否含有反光柱信息，选择不同的匹配方法，当局部地图中含有反光柱信息时，将局部地图中的反光柱信息与全局地图中的反光柱集合进行匹配，获得单个或多个模糊位姿；当局部地图中不含反光柱信息时，将局部地图中的障碍物轮廓信息与全局地图中的障碍物轮廓集合进行匹配，获得单个或多个模糊位姿；

所述精匹配模块根据预先给定的模糊位姿，在给定的搜索窗口ω范围内，将局部栅格地图与全局栅格地图进行匹配，获得带得分的精确位姿；

所述移动控制模块判断精匹配模块最终匹配得分是否满足给定阈值，若满足给定阈值，使用该位姿作为重定位结果，若不满足给定阈值，则控制AGV移动一段距离，结合2D激光数据处理模块扩大局部地图范围，重新进行重定位，从而实现准确可靠的重定位。

进一步地，所述AGV为具有差速驱动轮的AGV，所述2D激光传感器安装于车体对角线端点处。

进一步地，所述反光柱信息为反光柱所在地图坐标系统下的坐标，所述障碍物轮廓信息为从栅格地图中提取出的障碍物坐标。

进一步地，所述2D激光数据处理模块处理激光数据包括以下步骤：