[发明专利]一种腿足式智能星表探测机器人感知系统及其工作方法

权利要求书

1.一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于包括：三维激光传感器(1)、左目可见光相机(4)、右目可见光相机(3)、结构光测量相机(5)、惯性测量单元(2)、工控机(6)；

三维激光传感器(1)固定安装在机器人前端桅杆顶部，用于实时采集以三维激光传感器(1)为中心的三维地形地貌数据，

左目可见光相机(4)和右目可见光相机(3)共同构成双目立体视觉，二者均固定安装于机器人前端支架上，用于实时测量待采集样品相对于机械臂末端工具之间的三维位姿；

结构光测量相机(5)固定安装于机器人前端正下方的安装支架上，用于实时检测机器人行进方向近距离区域内的障碍物及其位置变化，反馈给机器人进行避障；

惯性测量单元(2)固定安装于机器人前端桅杆上，与三维激光传感器(1)固连在一起，保持与激光传感器(1)始终处于相同姿态，用于实时、精确估计三维激光传感器(1)随机器人运动过程中的运动姿态信息；

工控机固定安装于机器人本体上，能够为三维激光传感器(1)、左目可见光相机(4)、右目可见光相机(3)、结构光测量相机(5)、惯性测量单元(2)供电，并提供同步触发信号；工控机能够接收三维激光传感器(1)、结构光测量相机(5)、惯性测量单元(2)输出的原始数据，完成感知系统在线标定、地图构建、机器人定位、障碍物实时检测、路径规划；工控机能够接收来自于左目可见光相机(4)、右目可见光相机(3)的图像信息，完成双目立体视觉内外参标定、待采集样品质心三维坐标及其相对于左目可见光相机之间的瞬时空间位置姿态。

2.根据权利要求1所述的一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于：工控机(6)还能够独立实现与机械臂控制器、机器人运动控制器之间的遥控指令和遥测数据通信。

3.根据权利要求1所述的一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于：工控机(6)还能够根据接收三维激光传感器(1)、结构光测量相机(5)、惯性测量单元(2)输出的原始数据，还能够完成激光点云ICP配准与拼接、多层次语义拓扑地图构建、机器人定位、静和动态障碍物实时检测、基于机器人运动约束的路径寻优、轨迹跟踪等处理，为后续腿足式机器人运动控制器提供计算落脚点的可靠依据。

4.根据权利要求3所述的一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于：多层次语义拓扑地图，包含平面、2.5维、三维多种地图信息。

5.根据权利要求1所述的一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于：三维激光传感器(1)中心距地面高度约1.1m。

6.根据权利要求1所述的一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于：三维激光传感器(1)固定安装在机器人前端桅杆顶部，用于实时采集以三维激光传感器(1)为中心的三维地形地貌数据，具体为：采集以三维激光传感器(1)为中心半径不超过100m范围内的三维地形地貌数据，可有效覆盖近、中、远距离观测区域。

7.根据权利要求1所述的一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于：左目可见光相机(4)和右目可见光相机(3)距地面高度为0.8m，双目基线为50cm。

8.根据权利要求1所述的一种腿足式智能星表探测机器人感知系统，其特征在于：结构光测量相机(5)距地面约0.5m，安装倾角俯视15°。