[发明专利]大区域基于Slam和Tag标签的移动机器人导航与定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动机器人自动导航和定位的技术领域，尤其涉及的是一种大区域基于Slam和Tag标签的移动机器人导航与定位方法。

背景技术

移动机器人想要在复杂的环境下有序且智能地工作，目前，主要采用三种导航方式，具体为：(1)磁条导航，即是在机器人工作区域铺设具有一定宽度的黑色磁条，机器人根据磁传感器读取磁条信号进行控制，从而实现机器人的导航。但是，由于铺设磁条等主干道一般都是单向行驶，该种导航方式效率低下，并且无法完成机器人多任务同时调度和执行功能，因此，需要对机器人进行交通管制等额外操作。(2)Tag标签导航，在物流行业应用广泛，其用法是在机器人工作区域按一定间隔铺设二维Tag标签，由调度系统来实时调度和任务分派，该方法效率较高。但是，该种方式只能在铺设Tag标签的区域实现导航，在未布置Tag区域无法导航，且不适合环境复杂而且多变的情景。(3)slam导航，主要侧重探索未知区域，并且能够实时避障和导航，通过激光传感器或视觉传感器建立一套跟实际环境相符合的地图信息，并保存成地图数据，机器人在移动过程中需依赖存储后的地图信息，并依据实时位置所扫描的实际环境信息进行计算，最终规划出一种可以实时避障和导航的路线，并控制机器人按照计算好的路线驱动机器人行走，最终实现自动导航、实时定位以及实时避障的功能。但是，该种方式的导航精度低，并且建立地图的工作量和需要的计算资源随着实际环境的增大呈现指数级增长，所以不适合大区域空间(超过200m＊200m范围)避障和导航。

采用专利公开号为CN106272423A的《一种针对大尺度环境的多机器人协同制图与定位方法》来实现大尺度环境下的建图问题，主要是利用多机器人分别采集不同区域的地图信息最终实现大区域的建图。但是，该种方法有以下缺点：(1)多机器人的运行和协作一直是机器人领域内一个棘手的问题，多机协作不好管理和控制；(2)多机器人分别建立好的地图在拼接和融合成一个地图过程中非常困难；所以该方法实用性较差。

因此，提供一种大区域基于Slam和Tag标签的移动机器人导航与定位方法是具有重要意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种方法简单、鲁棒性好、定位精度高的大区域基于Slam和Tag标签的移动机器人导航与定位方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种大区域基于Slam和Tag标签的移动机器人导航与定位方法，包括以下步骤：

布置Tag标签的位置，设置索引Tag；

建立地图；

起始位置导航到索引Tag点；

索引Tag点导航到定位Tag点；

到达定位Tag点，启动精确定位模式，实现精确定位；

执行任务完成后返回起始点。

优选地，在布置Tag标签的位置，设置索引Tag的步骤中，还包括：

划定需要Tag标签导航的区域，并间隔一定范围分两列设定Tag；

设定需要导航到某一个区域的索引Tag；

设定对应工位的定位Tag。

优选地，在建立地图的步骤采用的是二维激光Slam中的Gmapping算法。

优选地，在建立地图的步骤中，还包括：

以索引Tag为起始点，建立一个以该Tag的ID值为索引的子地图；

扫描该区域范围下所有定位Tag点。

优选地，在扫描该区域范围下所有定位Tag点的步骤中，还包括：

当机器人读取到定位Tag时，人为调整机器人到指定的目标姿态，记录此时机器人所在地图中的位置和姿态P1；

记录此时机器人相对于Tag坐标下的姿态P2；

上传P1和P2信息至服务器。

优选地，在建立地图的步骤之后，还包括：

修改地图；

上传修改完之后的信息至Roscore服务器。

优选地，在起始位置导航到索引Tag点的步骤采用的是Tag导航方式，即从设有Tag区域上的任一点到达索引Tag点都是由Tag导航服务器去完成导航和调度功能。

优选地，在索引Tag点导航到定位Tag点的步骤中，还包括：

机器人导航到索引Tag点，以该Tag的ID值为索引获取对应区域的地图，并开启Slam导航方式；

机器人利用Navigaton导航包来完成机器人的路径规划和导航功能。

优选地，在到达定位Tag点，启动精确定位模式，实现精确定位的步骤中，还包括：