[发明专利]一种机器人地图制作方法、装置和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及机器人环境感知技术，尤其涉及一种机器人地图制作方法、装置和存储介质。

背景技术

近年来，随着各行业应用机器人的不断深入，制作可用于机器人定位和导航的环境地图越来越重要。现有方法即同步定位与地图创建(SLAM)方法，在未知场景下建图，由于受限于闭环的准确性，通常很难一次性完成大尺度下的全局地图制作并且保证全局地图的一致性；尤其是环境特征相似或较稀疏，环境中存在较多动态物体等复杂场景下，很容易因为闭环错误致使累积误差无法消除，从而导致建图过程失败。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种机器人地图制作方法，其能解决现有技术受限于闭环的准确性，通常很难一次性完成大尺度下的全局地图制作；尤其是环境特征相似或较稀疏，环境中存在较多动态物体等复杂场景下，很容易因为闭环错误致使累积误差无法消除，从而导致建图过程失败的问题。

本发明的目的之二在于提供一种机器人地图制作装置，其能解决现有技术受限于闭环的准确性，通常很难一次性完成大尺度下的全局地图制作；尤其是环境特征相似或较稀疏，环境中存在较多动态物体等复杂场景下，很容易因为闭环错误致使累积误差无法消除，从而导致建图过程失败的问题。

本发明的目的之三在于提供一种机器人地图制作装置，其能解决现有技术受限于闭环的准确性，通常很难一次性完成大尺度下的全局地图制作；尤其是环境特征相似或较稀疏，环境中存在较多动态物体等复杂场景下，很容易因为闭环错误致使累积误差无法消除，从而导致建图过程失败的问题。

本发明的目的之四在于提供一种存储介质，存储有计算机程序，其能解决现有技术受限于闭环的准确性，通常很难一次性完成大尺度下的全局地图制作；尤其是环境特征相似或较稀疏，环境中存在较多动态物体等复杂场景下，很容易因为闭环错误致使累积误差无法消除，从而导致建图过程失败的问题。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种机器人地图制作方法，包括以下步骤：

根据先验标记信息获取闭环位姿关系；

根据相邻帧位姿关系和闭环位姿关系求解最优化轨迹；

根据所述最优化轨迹将各帧观测信息拼接为全局地图。

进一步地，所述根据相邻帧位姿关系和闭环位姿关系求解最优化轨迹，具体为求解以下最优化问题：

其中，x_i,x_j,x_p,x_q表示待优化的机器人的位姿，(i,j∈C)表示i时刻与j时刻的位姿之间为相邻帧位姿关系，i时刻与j时刻的位姿的差值测量值为m_j,i；(p,q∈D)表示p时刻与q时刻的位姿之间为闭环位姿关系，p时刻与q时刻的位姿的差值测量值为m_q,p；e(x_i,x_j,m_j,i)、e(x_p,x_q,m_q,p)表示误差函数；

所述最优化轨迹包括优化后的各帧机器人的位姿。

进一步地，所述误差函数具体为：

其中，Ω_ij、Ω_pq为测量对应的信息矩阵。

进一步地，闭环位姿关系中p时刻和q时刻位姿的差值测量值为：

其中x′_p、x′_q分别表示先验标记信息坐标系下p时刻和q时刻的机器人的位姿。

进一步地，相邻帧位姿关系中i时刻和j时刻位姿的差值测量值m_j,i通过机器人里程计获取或通过迭代近邻算法匹配前后两帧的观测值计算。

进一步地，所述根据所述最优化轨迹将各帧观测信息拼接为全局地图，具体包括以下步骤：

将各帧观测信息根据对应的各帧优化后的位姿转换至全局坐标系，生成全局地图。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种机器人地图制作装置，包括：

获取模块，用于根据先验标记信息获取闭环位姿关系；

求解模块，用于根据相邻帧位姿关系和闭环位姿关系求解最优化轨迹；

拼接模块，用于根据所述最优化轨迹将各帧观测信息拼接为全局地图。

进一步地，所述求解模块具体用于求解以下最优化问题：