[发明专利]移动机器人空间位姿点云校正方法及系统

说明书

本发明公开了一种适用于医院场景下移动机器人空间位姿点云校正方法，包括以下步骤：建立障碍物检测模型，定位误差点区域，确定校正对象；基于误差点区域，利用三维空间位姿数据算法获得障碍物三维空间位姿数据；基于改进后的EM算法估算出人为校正因子的参数；基于估算出的人为校正因子参数，利用可视化地图编辑工具进行地图修正。本发明利用三维位姿获取方法，弥补了传统二维检测方法的不足，由此来获取环境物体三维空间位姿数据信息。

技术领域

本发明设计一种移动机器人空间位姿点云校正方法，属于机器人应用技术领域。

背景技术

应用于医院场景的服务机器人导航技术隶属室内移动机器人研究范畴，医疗服务机器人作为服务机器人代表之一，具备较高科技价值和社会价值的特点，逐渐成为行业研究的热点之一。医用物流机器人是移动机器人技术在医院服务领域的一种应用。因此提升物流机器人系统工作的稳定性以及高效性成为至关重要的任务，确保机器人不能因为系统问题，影响到医院的工作流程。目前AGV(Automated Guided Vehicle，自动引导运输车)所搭载的激光雷达SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，即使定位和建图)建图算法对特定场景地适配仍然存在一些问题，比如对于一些大范围场景下建造的地图准确程度不高，并且系统存在一定的响应延迟。此外，技术人员在对存在问题的地图进行编辑的时候没有快捷有效的可视化工具，这些问题都制约着机器人性能的稳定释放。

为了解决上述问题，现有技术专利“一种用于室内外场景的人为回环即时定位和建图方法及系统CN112697158A”利用提出的人为校正因子校准机器人产生的定位误差，此方法在初始确定机器人与环境地图初始化位姿关系时候并没有对环境特征进行分类描述，导致系统对问题点确认的加载时间过长。之前的校正方法停留在二维空间位姿数据，没有三维位姿数据准确。且技术人员在后期进行校正的时候没有便捷的环境进行操作，给校正过程带来了难度。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种移动机器人空间位姿点云校正方法，进行三维位姿获取，弥补了传统二维检测方法的不足，由此来获取环境物体三维空间位姿数据信息。

本发明具体技术方案为：

一种移动机器人空间位姿点云校正方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：建立障碍物检测模型，定位误差点区域，确定校正对象；

步骤二：基于误差点区域，利用三维空间位姿数据算法获得障碍物三维空间位姿数据；

步骤三：基于改进后的EM算法估算出人为校正因子参数；

步骤四：基于人为校正因子参数，利用可视化地图编辑工具进行地图修正。

步骤一具体包括以下步骤：

S101，基于栅格地图建模方法，定义地图上机器人的初始位置坐标为(x_rot,y_rot)，定义探测的障碍物的方向向量基于方向向量障碍物相对于机器人的角度值为θ，障碍物与机器人点位之间的距离d，通过增加d值探测障碍物，当检测到方向向量上存在障碍物，则计算障碍物的观测值平面位姿数据，其中障碍物的二维坐标信息计算公式为式(1)：

(x_obstacle,y_obstacle)表示障碍物的二维坐标信息；调整θ角度，其中0°≤θ≤90°；更新方向向量调整距离d，探测其他障碍物点位的二维坐标信息；

S102，读取激光雷达和里程计传感器数据，得到占据栅格地图，占据栅格地图的每一个单元格都存在一个占据可能性P，占据可能性P的取值范围是0≤P≤100，根据经验设定了空闲单元和占用单元边界值为P_b＝65，其中单元格的单元状态判定标准公式为式(2)：