[发明专利]AGV小车及3D激光雷达定位与导航方法

说明书

本发明涉及机器人定位导航领域，公开了一种AGV小车，包括车体和3D激光雷达；所述车体内设置有速度传感器、陀螺仪传感器工控机；所述工控机连接有显示屏或触摸屏；所述3D激光雷达设置于车体最顶端；所述3D激光雷达的探测垂直高度大于等于1米；还公开了一种AGV小车的3D激光雷达定位与导航方法，通过安装3D激光雷达，让AGV拥有了三维场景感知的能力，可以避开垂直方向上的障碍物；定位导航方案让AGV的感知能力又上了一个台阶，提高了AGV的鲁棒性，但同时又不会降低AGV的适应能力，激光雷达可以在任何场景下进行工作，具有良好的灵活性与实用性。

技术领域

本发明涉及机器人定位导航领域，特别涉及一种AGV小车及3D激光雷达定位与导航方法。

背景技术

目前AGV已经广泛应用于各个行业领域，工程师们在AGV小车上开发了许多功能，用以满足不同行业的工作需要。例如AGV顶部搭载传送带用来搬运快递的物流机器人；AGV顶部配有触摸屏与语音系统的服务机器人；AGV顶部配备有消毒喷雾或消毒灯的消毒机器人。这类机器人可以大致分为两个部分：上层功能部分与下层运动部分。下层运动部分是机器人的主要执行与控制部分，包括驱动模块、传感器模块和控制模块。上层部分则是负责开发各类实用功能，由AGV底盘带着移动。

目前AGV移动底盘的定位与导航系统主要有三种方式：磁条式、雷达式、视觉式。磁条式可以沿着预先贴好的磁条进行移动，因为不够灵活方便、维护成本高，目前已经基本淘汰；雷达式是通过激光雷达与超声波雷在所处平面内发射超声波与激光，通过计算反射回来的激光与超声波来测量周围环境的距离与位置来实现定位。视觉式通过用单目或者双目，通过拍摄图像，对所得图像进行处理得到小车所处环境，但是受光线影响大，遇到玻璃、镜子、强光照射的白墙等物体，经常无法准确判断距离。

对于采用激光雷达或者超声波雷达进行定位的AGV，由于底盘上的雷达只能识别底盘所在平面的障碍，当AGV遇到桌椅、货架等障碍物时，会出现这种情况：底盘判断前方无障碍，但是底盘上的功能部分会无法通过的情况。

发明内容

本发明提供了一种AGV小车及3D激光雷达定位与导航方法，能够解决背景中遇到的问题。

本发明的工作原理：一种AGV小车，包括车体和3D激光雷达；所述车体内设置有速度传感器、陀螺仪传感器工控机；所述工控机连接有显示屏或触摸屏；所述3D激光雷达设置于车体最顶端。

进一步的是：所述3D激光雷达的探测垂直高度大于等于1米。用来保证AGV的上层功能部分遇到的所有障碍可被感知。

一种AGV小车的3D激光雷达定位与导航方法，包括以下步骤：

S1：3D激光雷达采集周围的环境信息数据，并将数据发送给工控机；

S2：工控机内的雷达驱动程序将收集到的信息转化为三维点云数据，得到当前位置的初步点云图像；

S3：用深度学习算法提出初步点云图像的特征；

S4：AGV小车移动，在移动的过程中3D激光雷达不断对周围场景进行扫描，扫描过程中将图像信息最完整的一张作为比对点云图像，用深度学习对其进行特征提取；

S5：将比对点云图像与初始点云图像进行比对，根据两次图像中小车移动的距离和两张点云图像包括的距离、高度信息，绘制一张全局地图；由于移动距离不大、场景基本不变，两张图像中必然会出现相同的结构特征、距离特征等。

S6：重复步骤S5，将所得图像提取特征，并优化全局地图，直到将整个场景的三维地图建立完成；

S7：S6中建立完成的地图保存，并以俯瞰图上传至显示屏或触摸屏；