[发明专利]一种基于单折角板的移动机器人定位方法及系统

说明书

本发明适用于机器人定位技术领域，提供了一种单折角板的移动机器人定位方法及系统，该方法包括如下步骤：S1、提取激光雷达当前帧扫描数据中的折角板；S2、读取折角板在激光雷达坐标系中的位置，基于折角板在路标地图中的位置来计算移动机器人在路标地图中的位姿P(x,y,theta)，(x,y)为移动机器人在路标地图中的位置，theta为移动机器人的偏航角；其中，折角板由两个呈一定角度的面板组成，折角板位置由两面板交线的投影点坐标及两面板的投影线段的单位矢量构成。仅基于激光雷达和折角板进行定位，不依赖其它传感器和安装环境，降低环境改装的成本，提高了定位精度和效率。

技术领域

本发明属于机器人定位技术领域，提供了一种基于单折角板的移动机器人定位方法及系统。

背景技术

随着移动机器人在服务和仓储物流领域有着越来越广泛的应用，其自主定位导航技术也越发重要。现主要技术有二维码导航、磁导航、视觉SLAM和激光SLAM，因为激光SLAM不需要对环境进行大幅更改，受环境的影响比较小，所以激光SLAM在工业应用越来越广。然而激光SLAM存在一个问题，因为其导航地图的分辨率普遍在0.02m-0.05m之间，导致激光SLAM定位精度难以超过地图的分辨率精度。为了解决上述问题，现有的方案主要包含如下三种：1)视觉辅助精定位。使用单目、双目或深度相机对标记物体进行识别与定位，推算出机器人的坐标数据。2)多超声波传感器辅助精定位。通过在移动机器人的四个朝向上安装超声波传感器，通过超声波传感器测距形成定位坐标，定位精度可达厘米级。3)光电传感器辅助精定位。在机器人需要局部高精度定位的目标位置安装光电传感器，当检测到机器人到达目标位置时发送停止信号。

以上方法不仅让机器人多安装了其它传感器，提高了机器人的成本，还需要对环境中的标记物和安装的传感器进行精度标定，操作繁杂，影响工作效率，而且定位精度不高。

发明内容

本发明实施例提供一种基于单折角板的移动机器人定位方法，基于激光雷达和折角板进行定位，在不影响定位精度和效率的前提下，降低环境改装的成本。

本发明是这样实现的，一种单折角板的移动机器人定位方法，所述方法具体包括如下步骤：

S1、提取激光雷达当前帧扫描数据中的折角板；

S2、读取折角板在激光雷达坐标系中的位置，基于折角板在路标地图中的位置来计算移动机器人在路标地图中的位姿P(x,y,theta)，(x,y)为移动机器人在路标地图中的位置，theta为移动机器人的偏航角；

其中，折角板由两个呈一定角度的面板组成，折角板位置由两面板交线的投影点坐标及两面板的投影线段的单位矢量构成。

进一步的，折角板的提取方法具体包括如下步骤：

S11、当前帧扫描数据从最小扫描角到最大扫描角顺序输出，依次顺序提取N条满足长度阈值的线段；

S12、遍历N条线段，计算任意相邻两条线段的长度L1、L2及两条线段的首尾距离Dist，将满足L1-L2小于阈值，且Dist小于预设阈值的两相邻线段点集执行步骤S13；

S13、计算两相邻线段间的夹角θ，并计算夹角θ与折角板实际夹角的差值，若该差值位于允许的偏差范围内，则认定该相邻线段即为折角板两面板的投影线段；

S14、计算第一条线段的剔除比例系数div，基于剔除比例系数div在第一点段的尾部来剔除属于第二线段的点集；

S15、对两相邻线段分别进行RANSAC内点提取，找到内点最多的两条直线，对内点进行直线拟合，形成折角板两面板的投影线段，计算折角板两面板投影线段的交点及折角板两面板投影线段的单位矢量

进一步的，所述线段提取方法具体如下：

S111、基于当前帧的前两点来计算线段L；