[发明专利]基于单线激光雷达的机器人在通道中行驶的自主导航方法

权利要求书

1.一种基于单线激光雷达的机器人在通道中行驶的自主导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，实时获取机器人在通道内行驶时其上配置的单线激光雷达扫描到通道壁面的点云数据；

S2，对点云数据进行领域聚类，将点云数据划分为多个领域；

S3，计算各领域的点云数据中的角点，根据各领域的角点分别对各领域进行分割，得到各领域分离的线段；

S4，根据各领域分离的线段和路况属性判断机器人当前所处路况；

S5，根据各领域分离的线段和点云数据判断机器人所在位置相对于通道壁面的位姿；

S6，根据机器人当前所处路况和预设路口执行动作控制机器人在通道中行驶，并在行驶过程中根据机器人所在位置相对于通道壁面的位姿对机器人进行实时纠偏；

所述S2在对点云数据进行领域聚类，将点云数据划分为多个领域时，包括如下步骤：

S21，从点云数据中筛选距离小于r_t的点云数据，并通过如下公式(1)将激光雷达极坐标系下的点云数据转换到平面直角坐标系下：

x_i＝-L_icosθ_i,y_i＝-L_isinθ_i,L_i＜r_t      (1)

其中，平面直角坐标系x_ry_r固连于机器人的底盘中心，x_r轴为机器人的前进方向，全局直角坐标系xy位于通道入口，单线激光雷达的第一个距离数据为L_0°，L_0°位于x_r轴的负向，其它数据沿逆时针方向排列，相邻激光的间隔角为χ；公式(1)中，L_i表示点云数据中的第i个距离数据，其对应的极角为θ_i，点云数据的数目总计为n，r_t表示筛选半径且w＜r_t，w表示通道宽度；

S22，初始化领域分割参数：建立矩阵DS来存放点云序号，其中，同一领域的点云数据的序号位于该矩阵DS的同一行；设置点云数据中的1号点位于矩阵DS的第一行第一列；

S23，依次判断i号点是否为点云数据中的最后一个点n；如果是否，则计算i号点与i+1号点之间的距离ρ_i；若ρ_i小于r_d，则确定i+1号与i号点属于同一领域，将i+1号记录在矩阵DS的同一行，矩阵DS的列号自增1；若ρ_i大于等于r_d，则确定i+1号与i号点属于不同领域，矩阵DS的行号自增1，列号设置为1；若i号点是最后一个点，则计算n号点与1号点之间的距离，且若这两点之间的距离小于r_d，则1号与n号点属于同一领域，矩阵DS的列号自增1；若这两点之间的距离不小于r_d，则直接跳转到S24；其中，r_d表示聚类半径，0＜r_d＜w；

S24，若1号和n号点属于同一个领域，则将预设的标志位M置1，并将第一行和最后一行合并为一行，并去掉重复的点号，用这些点号覆盖矩阵DS的第一行，接着去掉DS的最后一行；若1号和n号点属于不同领域，则将预设的标志位M置0，然后跳转至S25；

S25，将矩阵DS中非零数据数小于预设数值的行删除，并分别用不同的形状标记不同领域的点云数据。