[发明专利]基于双目摄像头与二维激光雷达的移动机器人导航方法

摘要

本发明公开了一种基于双目摄像头与二维激光雷达的移动机器人导航方法，包括步骤：建立二维栅格地图模型；建立移动机器人位姿模型；建立激光雷达数据模型；建立双目摄像头与激光雷达的联合标定模型；利用Dijkstra算法和A‑Star算法进行路径规划与避障导航。该方法能够通过三角形联合标定法，确定双目摄像头与二维激光雷达的相对位置与相对朝向；能够在已知环境二维栅格地图环境下，使用双目摄像头探测环境中高于和低于二维激光雷达平面的障碍物，并且将障碍物映射到环境地图中，通过最短路径算法与启发式搜索优化，得到避开障碍物的导航路径线，可以使移动机器人在运动过程中沿着避开障碍的路径到达目的地。

主权项

1.基于双目摄像头与二维激光雷达的移动机器人导航方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立二维栅格地图模型：建立以二维栅格地图作为环境障碍信息的环境地图模型，建立世界坐标系与地图坐标系的转换关系；2)建立移动机器人位姿模型：建立以移动机器人中心为原点的机器人坐标系，建立二维坐标平面上的机器人位姿模型，并以坐标系转换关系的形式表示机器人在环境中的位姿；3)建立激光雷达数据模型：根据二维激光雷达的安放位置与朝向，建立激光雷达数据模型，并根据步骤1)建立的地图模型和步骤2)建立的机器人位姿模型，以及激光雷达的数据协议，实现激光雷达对环境距离的测量并将测量到的障碍物数据映射到环境地图当中；4)建立双目摄像头与激光雷达的联合标定模型：使用三角形标定法，实现对双目摄像头与激光雷达相对位置和朝向的确定，并建立双目视觉系统坐标系与激光雷达坐标系的转换模型，将步骤3)所述的激光雷达数据与双目摄像头探测到的障碍信息融合到同一坐标系进行表示；5)利用Dijkstra算法和A‑Star算法进行路径规划与避障导航：采用步骤1)所使用的环境地图与步骤4)中的双目摄像头和激光雷达融合的机器人周边的局部环境障碍数据，使用Dijkstra算法和A‑Star算法计算机器人到达目标点的导航路径线，使得移动机器人能够沿着该路径线运动到达目标点并且能避开双目摄像头和激光雷达探测到的障碍物。