[发明专利]一种应用于两轮移动机器人的激光雷达除畸变方法

说明书

本发明公开了一种应用于两轮移动机器人的激光雷达除畸变方法，包括：获取一帧激光雷达中每一个激光点的原始位姿数据；获取第一时间段内里程计的第一位姿数据；获取第二时间段内IMU的加速度数据以及IMU的Z轴的角速度数据；利用IMU的Z轴的角速度数据对原始位姿数据进行第一次除畸变；利用IMU的加速度数据对里程计的第一位姿数据进行补偿得到补偿数据；利用补偿数据对第一次除畸变后的数据进行第二次除畸变，得到激光雷达最终的除畸变数据。本发明能够准确的反应激光雷达运动情况，并且能够实现激光雷达去除畸变和状态估计解耦。

技术领域

本申请属于机器人建图和定位技术领域，具体涉及一种应用于两轮移动机器人的激光雷达除畸变方法。

背景技术

移动机器人作为一种新的运输工具，表现了巨大的优越性。不仅能够减轻劳动强度，提高生产效率，而且能够从生产模式方面把人们从危险、恶劣、繁重的工作环境中解放出来。从上个世纪80年代开始，许多国家便开始对移动机器人的研究。

激光雷达对机器人在未知环境中的建图和位姿估计具有重要的作用。但是高扫描频率和多线激光雷达价格昂贵，大大限制了室内服务移动机器人的发展和应用。而单线的、低扫描频率的激光雷达价格便宜、技术成熟、应用广泛。但应用于两轮移动机器人时，在扫描地形时会出现畸变。出现畸变的原因有：激光扫描频率，激光点的数据不是瞬时获取的；激光帧率低，机器人在运动过程中的位移不能忽略；在激光点测量时，两轮机器人晃动。

里程计有很高的更新频率(串口通信可以达到200HZ)，可以准确的反应机器人在一段时间内的运动情况，IMU可以准确的测量机器人的x轴方向加速度，可以准确的反应两轮移动机器人x轴方向的晃动。但是在利用里程计对激光雷达的数据进行除畸变时存在颠簸的情况，导致除畸变的准确率不高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种应用于两轮移动机器人的激光雷达除畸变方法，能够准确的反应激光雷达运动情况，并且能够实现激光雷达去除畸变和状态估计解耦。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种应用于两轮移动机器人的激光雷达除畸变方法，所述两轮移动机器人安装有激光雷达、里程计和IMU，所述应用于两轮移动机器人的激光雷达除畸变方法，包括：

获取一帧激光雷达中每一个激光点的原始位姿数据，该帧激光雷达中起始激光点的时间为t_s、末尾激光点的时间为t_e；

获取第一时间段内里程计的第一位姿数据，所述第一时间段的起始时间为t_a、结束时间为t_b，并且t_a＜t_s＜t_e＜t_b；

获取第二时间段内IMU的加速度数据以及IMU的Z轴的角速度数据，所述第二时间段的起始时间为t_m、结束时间为t_n，并且t_m＜t_a＜t_b＜t_n；

利用IMU的Z轴的角速度数据对原始位姿数据进行第一次除畸变；

利用IMU的加速度数据对里程计的第一位姿数据进行补偿得到补偿数据；

利用补偿数据对第一次除畸变后的数据进行第二次除畸变，得到激光雷达最终的除畸变数据。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。