[发明专利]三维感知传感器及其面向建筑物的主动重建方法

说明书

本发明公开了一种三维感知传感器，通过设计由云台底盘、云台支架、驱动电机构成的二轴云台来提供激光雷达的俯仰角与偏航角，从而满足主动重建的任务。同时还公开了一种面向建筑物的主动重建方法，用于解决户外场景的建筑物的主动重建问题，以地面移动机器人的运动学特性和应用场景为导向，提出并建立了一种新颖的基于移动机器人的面向建筑物的主动重建系统，从而实现了户外场景下建筑物的主动探索与重建技术的视角与路径规划，在此基础上，又进一步研究并提出了一种基于因子图优化的激光雷达‑惯性里程计的定位性能提升方案，通过本发明的方案，机器人能够有效执行基于移动机器人的户外建筑物主动重建。

技术领域

本发明属于自动驾驶领域，具体涉及一种三维感知传感器及其面向建筑物的主动重建方法。

背景技术

未知户外场景的探索与主动重建是大多数户外移动机器人的基础技术。户外清洁、灾后救援和国防军事等场景，对于未知环境的探索有很高的时效性或准确性的需求。以自动驾驶技术举例，目前的自动驾驶技术的定位几乎完全依赖于预先建立的高精度地图信息。高精度地图即是利用传感器对未知环境进行探索并采集关键信息，然后通过人工标注、提取高级特征获得。因此，目前的自动驾驶技术在面对未知环境时，其系统的稳定性与鲁棒性会受到较大的挑战，当未知环境中的某些参与物发生了变化，而高精度地图没有对该参与物进行重新采集，会使高精度地图的信息出现误差，进而影响自动驾驶或移动机器人的导航。针对上述问题，学界致力于研究与提升移动机器人在场景未知的户外场景下的主动探索与重建能力，继而实现移动机器人能够主动地探索环境，并探索环境中的未知区域，标记不可探测区域与可行驶区域。

发明专利《智能体主动构建环境场景图谱的方法、设备和探索方法》(公开号：CN113111192A)提供了智能体基于视觉信息主动构建环境场景图谱方法、环境探索方法和智能设备。采用环境场景图像及对应的环境场景图谱数据集和采集的智能体探索环境路径训练主动探索模型；基于训练好的主动探索模型生成动作，智能体采用所生成的动作探索环境，探索过程中，获得3D语义点云数据，然后利用3D语义点云数据构建环境场景图谱。

发明专利《机器人自主探索建图的方法、设备及存储介质》(公开号：CN106154285A)提供了一种机器人自主探索建图的方法、设备及存储介质，所述方法包括：获取传感器采集的环境数据，利用同步定位与地图构建SLAM算法，在当前估计的SLAM初始环境地图上识别所要访问的区域；针对识别出的访问区域，基于主动探索方式进行路径规划，并按照效用最高原则，从已规划的路径中选出探索路径，执行路径探索操作；根据路径探索结果，建立自主探索对应的环境地图；达到了通过机器人的自主探索选择移动路径并建立环境地图的目的，降低了单纯利用SLAM算法所导致的定位的不确定性，提高了环境地图的构建质量和构建效率，也进一步提高了机器人的自主性。

上述专利提到的方法均是面向完整封闭环境的主动探索系统，没有涉及到仅对户外特定建筑物的主动重建。此外，没有考虑通过主动添加点云配准约束的方式来提升整个定位系统的精度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种三维感知传感器，通过设计二轴云台来提供激光雷达的俯仰角与偏航角，从而满足主动重建的任务。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种三维感知传感器，包括：

云台底盘，所述云台底盘上安装转动件，所述转动件可相对所述云台底盘转动；

云台支架，所述云台支架安装在所述转动件上端面，以使所述转动件带动所述传感器支架转动，所述云台支架上设置连杆升降机构；

驱动电机，所述驱动电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机安装在所述云台底盘上用于驱动所述转动件转动，所述第二电机安装在所述云台支架上，所述第二电机用于驱动所述连杆升降机构运动，以使所述连杆升降机构远离所述云台底盘的一端做升降运动；