[发明专利]消毒机器人及其自主导航方法

说明书

本发明提供一种消毒机器人及其自主导航方法，其中，所述自主导航方法包括如下步骤：根据激光雷达反馈的数据，计算并标定消毒机器人前方n米内连续无障碍物的所有圆弧；对标定的所有圆弧进行打分，选择分值最高的圆弧作为目标圆弧；根据选择的目标圆弧，构造路径代价图；根据构造的路径代价图，确定机器人移动的目标位置；构造障碍物代价图；根据路径代价图和障碍物代价图，确定消毒机器人当前位置到目标位置的路径。本发明通过优化自主导航方法，其根据激光雷达测量的数据选择目标位置，并选取到目标位置的最优路径，进而可克服现有技术中自主导航算法实现复杂，运算量大导致占用系统资源多的问题。

技术领域

本发明涉及自动消杀技术领域，尤其涉及一种消毒机器人及其自主导航方法。

背景技术

城市轨道交通的列车是人员密集场所，疫情传播风险较大。车厢消毒大多采用人工喷洒消毒水或者擦拭表面，效率低，消毒效果不能保证，另外可能给工作人员带来交叉感染。因此，现有技术中，借助机器人对轨道交通列车的车厢进行消杀。轨道交通列车每节车厢的结构和布局固定，由中间过道、柱子、两边座椅和扶手组成，机器人在车厢内只需沿着过道行走并喷洒雾化消毒液即可达到消毒目的。

机器人在行走消毒过程中，需要配合相应的自主导航算法。目前，已有的自主导航算法不论是三维模型处理还是点云配准算法或者其他多传感器融合算法，都存在运算量大、占用系统资源多的缺点。具体地，需要绘制三维高精度地图并根据点云信息获取机器人当前位置后，与先验地图进行匹配后进行局部路径规划，避开障碍物到达目的地。上述过程运算量大使得电量消耗快，续航能力差。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消毒机器人及其自主导航方法，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种自主导航方法，其包括如下步骤：

根据激光雷达反馈的数据，计算并标定消毒机器人前方n米内连续无障碍物的所有圆弧；

对标定的所有圆弧进行打分，选择分值最高的圆弧作为目标圆弧；

根据选择的目标圆弧，构造路径代价图；

根据构造的路径代价图，确定机器人移动的目标位置；

构造障碍物代价图；

根据路径代价图和障碍物代价图，确定消毒机器人当前位置到目标位置的路径。

作为本发明的自主导航方法的改进，根据激光雷达反馈的数据，从起始角度开始逐个计算每个角度上的距离，判断是否超过最大距离n，若出现连续多个角度的距离值超过最大距离n，则标记为一个圆弧，重复上述步骤，完成前方n米内连续无障碍物所有圆弧的标定。

作为本发明的自主导航方法的改进，通过如下公式对标定的所有圆弧进行打分：

其中，为每个圆弧中心角度，为每个圆弧的弧度，α，β为与具体场景相关联的系数。

作为本发明的自主导航方法的改进，通过激光雷达获取周围障碍物信息，将对应的三维空间坐标映射到二维平面，并储存在栅格数据结构中，形成平面栅格地图，将目标圆弧映射到平面栅格地图中，构造路径代价图。

作为本发明的自主导航方法的改进，对经过消毒机器人所在位置和目标圆弧中点的射线按照设定的比率进行膨胀，设膨胀后的射线所在的平面栅格地图网格代价值为1，其余位置为0，则射线与路径代价图边界的交点为所述目标位置。

作为本发明的自主导航方法的改进，将激光雷达形成的激光点，映射到平面栅格地图中，构造障碍物代价图。

作为本发明的自主导航方法的改进，构造障碍物代价图过程中，采用二维高斯核卷积函数对平面栅格地图中，对应的映射点做膨胀处理，所述二维高斯核卷积函数为：