[发明专利]室内移动机器人、建图方法、定位方法以及建图定位装置

权利要求书

1.一种室内移动机器人建图方法，其特征在于：包括：

获取机器人所处环境的激光点云；

基于激光点云匹配获取机器人位姿，并估计机器人的运动速度；

以所述机器人的运动速度估计下一帧激光点云匹配的初始位姿，进行平面栅格地图建图；

在机器人的位姿变化达到变化阈值时或距离上次获取视觉数据帧的时间间隔达到时间阈值时，获取视觉数据帧并参与视觉特征地图建图计算，然后获得视觉路标；

获取当前视觉关键帧，基于当前视觉数据帧获得当前视觉关键帧的视觉路标；

将视觉数据帧中的视觉路标与当前视觉关键帧匹配，若匹配度低于预设值时，则将视觉数据帧补充为新的视觉关键帧，根据新的视觉关键帧进行视觉特征地图建图；

根据新的视觉关键帧进行回环检测，若回环检测合格，获取并保存由激光点云匹配得到的平面栅格地图以及由视觉路标匹配得到的视觉特征地图。

2.根据权利要求1所述的一种室内移动机器人建图方法，其特征在于：获取机器人位姿的步骤包括：

基于激光点云匹配获取预设时间段内机器人的连续位姿变化；

基于机器人的连续位姿变化，获取机器人的运动速度；

基于机器人的运动速度，获取机器人位姿。

3.根据权利要求1所述的一种室内移动机器人建图方法，其特征在于：获取视觉数据帧的步骤包括：

根据机器人的位姿获取机器人的位姿变化和距离上次获取距离上次获取视觉数据帧的时间间隔；

在位姿变化达到变化阈值时和/或距离上次获取视觉数据帧的时间间隔达到时间阈值时，获取当前视觉数据帧并参与视觉特征地图建图计算；

在位姿变化未达到变化阈值且距离上次获取视觉数据帧的时间间隔未达到时间阈值时，忽略当前视觉数据帧。

4.根据权利要求1所述的一种室内移动机器人建图方法，其特征在于：获得视觉路标的步骤包括：

根据视觉数据帧获取机器人的当前视觉数据帧视觉图像和深度图；

根据当前视觉数据帧视觉图像获取图像特征点，结合深度图获取图像特征点在相机坐标系下的坐标；

根据相机坐标系下的图像坐标经过进行换算得到世界坐标系下的图像特征点的世界坐标，从而获得世界坐标系下由若干图像特征点组成的视觉路标。

5.根据权利要求4所述的一种室内移动机器人建图方法，其特征在于：生成新的视觉关键帧的步骤包括：

获取初始视觉数据帧，作为初始视觉关键帧；

通过不断获取的视觉数据帧，当视觉数据帧的图像特征点与初始视觉关键帧重合度低于重合度阈值时，将视觉数据帧作为新的视觉关键帧，通过将新的视觉关键帧与不断获取的视觉数据帧的重合度比较来更新补充新的视觉关键帧；

所述将视觉数据帧中的视觉路标与当前视觉关键帧匹配的步骤包括：

将视觉数据帧中的视觉路标投影到视觉关键帧上进行匹配，建立视觉数据帧中的视觉路标与视觉关键帧之间的关联关系；

基于关联关系，若连续若干视觉关键帧所对应的视觉路标的重复率超出预设值，则保留其中一个视觉关键帧，删除其余视觉关键帧；

基于关联关系，若同一个视觉路标所对应的视觉关键帧低于预设值，则删除该视觉路标。

6.根据权利要求1所述的一种室内移动机器人建图方法，其特征在于：根据新的视觉关键帧进行回环检测的步骤包括：

基于新的视觉关键帧，获取机器人的位姿，若相对上一次回环检测的位姿变化超过变化阈值及距离上次获取视觉数据帧的时间间隔超过时间阈值，则根据该视觉关键帧进行视觉回环检测获得检测结果；

基于视觉回环检测结果，若在位姿变化范围超过位姿变化阈值且连续多次的视觉回环检测结果均合格时，则利用视觉回环检测结果对激光点云进行修正；

利用激光点云的回环修正结果对视觉回环检测结果进行回环修正。

7.根据权利要求6所述的一种室内移动机器人建图方法，其特征在于：所述利用激光点云的回环修正结果对视觉回环检测结果进行回环修正的步骤包括：

获取激光点云的回环修正结果，基于激光点云的回环修正结果，利用插值法对已有的视觉特征地图进行修正。