1.一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的機(jī)器人導(dǎo)航方法,其特征在于,包括:
根據(jù)激光雷達(dá)傳感器采集到的數(shù)據(jù)和編碼器數(shù)據(jù),利用即時(shí)定位與地圖構(gòu)建技術(shù),構(gòu)建總體環(huán)境地圖;
實(shí)時(shí)根據(jù)所述激光雷達(dá)傳感器、加速度計(jì)傳感器、陀螺儀傳感器和磁強(qiáng)計(jì)傳感器采集的數(shù)據(jù)、所述總體環(huán)境地圖、以及編碼器數(shù)據(jù),通過(guò)視覺(jué)定位算法獲得所述機(jī)器人在所述總體環(huán)境地圖中的當(dāng)前位置;
實(shí)時(shí)根據(jù)所述總體環(huán)境地圖和所述機(jī)器人的當(dāng)前位置,通過(guò)路徑規(guī)劃算法獲得所述機(jī)器人從所述當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的規(guī)劃路線;
根據(jù)所述當(dāng)前位置和所述規(guī)劃路線,利用所述激光雷達(dá)傳感器、深度攝像頭、超聲波傳感器和紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)、以及編碼器數(shù)據(jù),通過(guò)局部路徑規(guī)劃算法控制所述機(jī)器人避開障礙物移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述實(shí)時(shí)根據(jù)所述激光雷達(dá)傳感器、加速度計(jì)傳感器、陀螺儀傳感器和磁強(qiáng)計(jì)傳感器采集的數(shù)據(jù)、所述總體環(huán)境地圖、以及編碼器數(shù)據(jù),通過(guò)視覺(jué)定位算法獲得所述機(jī)器人在所述總體環(huán)境地圖中的當(dāng)前位置,包括:
根據(jù)所述磁強(qiáng)計(jì)傳感器采集的數(shù)據(jù),對(duì)所述機(jī)器人的姿態(tài)進(jìn)行初始化;
實(shí)時(shí)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻所述加速度計(jì)傳感器和所述陀螺儀傳感器采集的數(shù)據(jù)、以及所述編碼器數(shù)據(jù),計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻相對(duì)于上一時(shí)刻所述機(jī)器人的位置和姿態(tài)變化估計(jì);
確定所述總體環(huán)境地圖中與所述位置和姿態(tài)變化估計(jì)對(duì)應(yīng)的地圖點(diǎn),獲得所述地圖點(diǎn)的地圖數(shù)據(jù);
通過(guò)將所述激光雷達(dá)傳感器當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)與所述地圖點(diǎn)的地圖數(shù)據(jù)分別進(jìn)行匹配,獲得所述機(jī)器人的當(dāng)前位置,所述機(jī)器人的當(dāng)前位置為匹配度最高的地圖點(diǎn)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述根據(jù)所述當(dāng)前位置和所述規(guī)劃路線,利用所述激光雷達(dá)傳感器、深度攝像頭、超聲波傳感器和紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)、以及編碼器數(shù)據(jù),通過(guò)局部路徑規(guī)劃算法控制所述機(jī)器人避開障礙物移動(dòng),包括:
實(shí)時(shí)根據(jù)所述超聲波傳感器數(shù)據(jù)或所述紅外傳感器采集的數(shù)據(jù),判斷所述機(jī)器人是否處于移動(dòng)受阻狀態(tài);
若所述機(jī)器人未處于移動(dòng)受阻狀態(tài),則根據(jù)所述深度攝像頭和所述激光雷達(dá)傳感器當(dāng)前采集的數(shù)據(jù),構(gòu)建局部環(huán)境地圖,并根據(jù)所述局部環(huán)境地圖、所述機(jī)器人的當(dāng)前位置和規(guī)劃路線,通過(guò)局部路徑規(guī)劃算法控制所述機(jī)器人避開障礙物移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述實(shí)時(shí)根據(jù)所述超聲波傳感器數(shù)據(jù)或所述紅外傳感器采集的數(shù)據(jù),判斷所述機(jī)器人是否處于移動(dòng)受阻狀態(tài)之后,還包括:
若所述機(jī)器人處于移動(dòng)受阻狀態(tài),則根據(jù)所述超聲波傳感器數(shù)據(jù)或所述紅外傳感器當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)及預(yù)設(shè)的方向選擇策略,控制所述機(jī)器人避開障礙物移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述根據(jù)所述深度攝像頭和所述激光雷達(dá)傳感器當(dāng)前采集的數(shù)據(jù),構(gòu)建局部環(huán)境地圖,包括:
對(duì)所述深度攝像頭當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪,并將去噪后的數(shù)據(jù)向二維平面進(jìn)行投影,獲得二維投影數(shù)據(jù);
若二維投影數(shù)據(jù)相應(yīng)位置不存在所述激光雷達(dá)傳感器采集的數(shù)據(jù),則將相應(yīng)位置的局部環(huán)境地圖數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)的二維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行填充;
若所述二維投影數(shù)據(jù)相應(yīng)位置存在所述激光雷達(dá)傳感器采集的數(shù)據(jù),則將所述二維投影數(shù)據(jù)和所述激光雷達(dá)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均,以獲得相應(yīng)位置的局部環(huán)境地圖數(shù)據(jù)。
6.一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的機(jī)器人導(dǎo)航裝置,其特征在于,包括:
地圖構(gòu)建模塊,用于根據(jù)激光雷達(dá)傳感器采集到的數(shù)據(jù)和編碼器數(shù)據(jù),利用即時(shí)定位與地圖構(gòu)建技術(shù),構(gòu)建總體環(huán)境地圖;
實(shí)時(shí)定位模塊,用于實(shí)時(shí)根據(jù)所述激光雷達(dá)傳感器、加速度計(jì)傳感器、陀螺儀傳感器和磁強(qiáng)計(jì)傳感器采集的數(shù)據(jù)、所述總體環(huán)境地圖、以及編碼器數(shù)據(jù),通過(guò)視覺(jué)定位算法獲得所述機(jī)器人在所述總體環(huán)境地圖中的當(dāng)前位置;
路線規(guī)劃模塊,用于實(shí)時(shí)根據(jù)所述總體環(huán)境地圖和所述機(jī)器人的當(dāng)前位置,通過(guò)路徑規(guī)劃算法獲得所述機(jī)器人從所述當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的規(guī)劃路線;
控制模塊,用于根據(jù)所述當(dāng)前位置和所述規(guī)劃路線,利用所述激光雷達(dá)傳感器、深度攝像頭、超聲波傳感器和紅外傳感器采集的數(shù)據(jù)、以及編碼器數(shù)據(jù),通過(guò)局部路徑規(guī)劃算法控制所述機(jī)器人避開障礙物移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述實(shí)時(shí)定位模塊,包括:
初始化單元,用于根據(jù)所述磁強(qiáng)計(jì)傳感器采集的數(shù)據(jù),對(duì)所述機(jī)器人的姿態(tài)進(jìn)行初始化;
估計(jì)單元,用于實(shí)時(shí)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻所述加速度計(jì)傳感器和所述陀螺儀傳感器采集的數(shù)據(jù)、以及所述編碼器數(shù)據(jù),計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻相對(duì)于上一時(shí)刻所述機(jī)器人的位置和姿態(tài)變化估計(jì);
獲取單元,用于確定所述總體環(huán)境地圖中與所述位置和姿態(tài)變化估計(jì)對(duì)應(yīng)的地圖點(diǎn),獲得所述地圖點(diǎn)的地圖數(shù)據(jù);
匹配單元,用于通過(guò)將所述激光雷達(dá)傳感器當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)與所述地圖點(diǎn)的地圖數(shù)據(jù)分別進(jìn)行匹配,獲得所述機(jī)器人的當(dāng)前位置,所述機(jī)器人的當(dāng)前位置為匹配度最高的地圖點(diǎn)的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,所述控制模塊,包括:
檢測(cè)單元,用于實(shí)時(shí)根據(jù)所述超聲波傳感器數(shù)據(jù)或所述紅外傳感器采集的數(shù)據(jù),判斷所述機(jī)器人是否處于移動(dòng)受阻狀態(tài);
第一控制單元,用于若所述檢測(cè)單元檢測(cè)到所述機(jī)器人未處于移動(dòng)受阻狀態(tài),則根據(jù)所述深度攝像頭和所述激光雷達(dá)傳感器當(dāng)前采集的數(shù)據(jù),構(gòu)建局部環(huán)境地圖,并根據(jù)所述局部環(huán)境地圖、所述機(jī)器人的當(dāng)前位置和規(guī)劃路線,通過(guò)局部路徑規(guī)劃算法控制所述機(jī)器人避開障礙物移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置,其特征在于,所述控制模塊,還包括:
第二控制單元,用于若所述檢測(cè)單元檢測(cè)到所述機(jī)器人處于移動(dòng)受阻狀態(tài),則根據(jù)所述超聲波傳感器數(shù)據(jù)或所述紅外傳感器當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)及預(yù)設(shè)的方向選擇策略,控制所述機(jī)器人避開障礙物移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置,其特征在于,所述第一控制單元,包括:
投影子單元,用于對(duì)所述深度攝像頭當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪,并將去噪后的數(shù)據(jù)向二維平面進(jìn)行投影,獲得二維投影數(shù)據(jù);
處理子單元,用于若二維投影數(shù)據(jù)相應(yīng)位置不存在所述激光雷達(dá)傳感器采集的數(shù)據(jù),則將相應(yīng)位置的局部環(huán)境地圖數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)的二維投影數(shù)據(jù)進(jìn)行填充;
所述處理子單元,還用于若所述二維投影數(shù)據(jù)相應(yīng)位置存在所述激光雷達(dá)傳感器采集的數(shù)據(jù),則將所述二維投影數(shù)據(jù)和所述激光雷達(dá)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均,以獲得相應(yīng)位置的局部環(huán)境地圖數(shù)據(jù)。