[发明专利]即时定位与地图创建勘测搜救机器人

权利要求书

1.即时定位与地图创建勘测搜救机器人，其特征在于：其包括越障底盘，车身平台，三维扫描模块，主控单元，车身外壳和驱动模块；其中，越障底盘由主体框架和行走轮腿组成，使车体具有对不同地形的被动自适应性；三维扫描模块能够获得被勘测空间的三维地图信息以及可能生命体的数据。

2.根据权利要求1所述的机器人，所述越障底盘的左右两侧分别安装一个前轮退和二个后轮腿，各轮腿均采用直角梯形的四杆机构悬架，每个悬架在直角边和长边杆件间的铰链和短边与斜边杆件间的铰链处安装了一个空气减震器；每个悬架斜边杆件的末端都装有一个车轮。

3.根据权利要求1所述的机器人，所述三维扫描模块包括有三维扫描机构、激光扫描雷达、红外温度传感器、激光惯性传感器和固定支架；三维扫描机构由二个完全一样且同步动作的无急回特性的铰链四杆机构组成，铰链四杆机构中的曲柄匀速转动时，二个同步动作的铰链四杆机构可实现其中的托架以同一个平均速度往复摆动，实现激光三维扫描；激光扫描雷达正下方对应扫描范围内，均匀扇形分布若干个红外温度传感器。

4.根据权利要求1所述的机器人，所述主控单元为平板电脑，紧密镶嵌于车身外壳的顶部。

5.根据权利要求1所述的机器人，所述越障底盘、三维扫描模块的三维扫描机构均采用高强度铝型材，车身平台采用不锈钢板，车身外壳采用ABS工程塑料。

6.一种应用如权利要求1所述的即时定位与地图创建勘测搜救机器人进行地形勘测和可能生命体搜救的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)传感器数据采集：即时定位与地图创建勘测搜救机器人在狭长空间中勘测或搜救时，在低速匀速行进的过程中，三维扫描机构带动激光扫描雷达和红外温度传感器上下往复摆动来探测周围空间的数据；

(2)可能生命体数据匹配：主控单元筛选每个红外温度传感器的温度数据，判定是否为可能生命体；若是则将对应的激光点云数据标记为可能生命体；

(3)激光大地坐标下三维地图创建：根据激光惯性传感器获得的激光扫描雷达当前时刻的俯仰角、滚动角和航向角，将步骤(1)和(2)得到的数据转换到以激光扫描雷达光源为原心的激光相对坐标系中，然后再转换到激光大地坐标系中，从而创建出激光大地坐标系下的三维地图；

(4)大地坐标系下三维地图叠加：根据车体惯性传感器获得的所述机器人当前时刻的俯仰角、滚动角和航向角，将激光大地坐标系下的三维地图叠加到大地坐标系中。

(5)导航路径规划及前轮转向控制：越障底盘的运动模型简化为一个二轮运动模型，主控单元根据创建的大地坐标系三维地图横截面形心连线的曲率在越障底盘质心所在平面的投影为预期路线，遵循前后轮同一速度瞬心的原则，进行导航路径规划，并由主控单元发出指令，控制两前轮做出相应动作，实现自主导航；

(6)地图存储及无线传输：主控单元将叠加形成的大地坐标系下的三维地图，即时定位与地图创建勘测搜救机器人所有传感器的数据，以及机器人自主导航的路线及其实际行走路线存贮到数据库中，方便操作人员进行数据管理和离线地图生成；同时通过无线传输将上述信息发送给封闭空间外的接收端并实时显示。