[发明专利]具有路径点匹配的自主地图遍历

说明书

机器人(100)包括被配置为围绕环境(10)操纵机器人的驱动系统以及与存储器硬件(114)和驱动系统通信的数据处理硬件(112)。存储器硬件存储指令，该指令在数据处理硬件上执行时使数据处理硬件执行操作。操作包括接收在环境中操纵的机器人的图像数据(124)并执行至少一个路径点试探法(212)。所述至少一个路径点试探法被配置为触发路径点地图上的路径点放置(200)。响应于触发路径点放置，操作包括在路径点地图上记录路径点(210)，其中路径点与至少一条路径点边(220)相关联并且包括由机器人获得的传感器数据。所述至少一条路径点边包括表达如何在两个路径点之间移动的姿态变换。

技术领域

本公开涉及具有路径点匹配的自主地图遍历。

背景技术

机器人通常被定义为可重新编程且多功能的操纵器，其被设计为通过可变的编程动作来移动材料、部件、工具或专用设备，以执行任务。机器人可以是物理锚定的操纵器(例如，工业机器臂)、在整个环境中移动的移动机器人(例如，使用腿、轮子或基于牵引的机构)，或者是操纵器和移动机器人的某种组合。机器人被用在各种的行业中，例如，制造、运输、危险环境、勘探和医疗保健。照此，用以自主操作的能力可以增强机器人的功能性，并为此类行业提供附加的好处。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种用于自主地图遍历的方法。该方法包括在数据处理硬件处接收围绕在环境中操纵的机器人的环境的传感器数据。传感器数据包括图像数据。该方法还包括由数据处理硬件基于图像数据执行至少一个路径点试探法。至少一个路径点试探法被配置为触发路径点地图上的路径点放置。响应于至少一个路径点试探法触发路径点放置，该方法包括由数据处理硬件在路径点地图上记录路径点。该路径点与至少一条路径点边相关联，并且包括由机器人获得的传感器数据中的至少一些。该至少一条路径点边包括表达如何在两个路径点之间移动的姿态变换。

本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，图像数据包括由三维立体图像传感器捕获的三维点云数据。这里，三维立体图像传感器可以包括立体相机、扫描光检测和测距(LIDAR)传感器或扫描激光检测和测距(LADAR)传感器中的一个或多个。路径点试探法可以被配置为在机器人的当前位置处检测图像数据内的阈值特征检测。

在一些示例中，路径点的传感器数据包括由三维立体图像传感器捕获的三维点云数据和姿态数据，该姿态数据包括由机器人的惯性测量单元(IMU)测得的惯性测量数据。对于给定的路径点，该方法可以包括识别到给定的路径点的邻居路径点，并识别给定的路径点和邻居路径点的三维点云数据的三维点以作为三维点集合。对于给定的路径点，该方法还可以包括确定三维点集合中的三维点是否与由三维点云数据表示的图像的视觉边相对应，并将与由三维点云数据表示的图像的视觉边相对应的、三维点集合中的三维点与给定的路径点关联。

在一些配置中，路径点包括机器人姿态约束，该机器人姿态约束被配置为使机器人在路径点处实现定向的姿态。路径点地图可以与邻居路径点是本地一致的。路径点边可以包括指示环境的空间特征的注释。在路径点地图上记录路径点包括记录路径点周围的盆地区，该盆地区指定了与该路径点相邻的、机器人在其中被配置为使用迭代最近点(ICP)算法的区域。

本公开的另一方面提供了一种机器人。机器人包括被配置为围绕环境操纵机器人的驱动系统，以及与驱动系统通信的数据处理硬件。机器人还包括与数据处理硬件通信的存储器硬件。存储器硬件存储指令，这些指令在数据处理硬件上执行时使数据处理硬件执行操作。操作包括接收在环境中操纵的机器人的传感器数据。传感器数据包括图像数据。操作还包括基于图像数据执行至少一个路径点试探法。至少一个路径点试探法被配置为触发路径点地图上的路径点放置。响应于至少一个路径点试探法触发路径点放置，操作包括在路径点地图上记录路径点。路径点与至少一条路径点边相关联，并且包括由机器人获得的传感器数据。至少一条路径点边包括表达如何在两个路径点之间移动的姿态变换。