[发明专利]一种基于激光扫描数据定位机器人位置的方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于激光扫描数据定位机器人位置的方法和系统。该方法包括：步骤1，基于激光扫描数据获取点云集合，并获取所述点云集合在X轴、Y轴、Z轴上的直方图分布信息；步骤2，基于所述直方图分布信息获取所述点云集合的均匀采样尺度，并基于所述均匀采样尺度对所述点云集合进行均匀采样；步骤3，针对均匀采样后的所述点云集合中的每个点构造局部坐标系，并基于所述局部坐标系获取用于计算机器人位置的转换矩阵；步骤4，基于点云集合的中心点坐标、所述转换矩阵，计算机器人位置。该方法具有对光线不敏感，鲁棒性强的优势。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于激光扫描数据定位机器人位置的方法和系统。

背景技术

随着人工智能技术的发展，机器人已经应用于非常广泛的领域中。在机器人的应用中，通常需要对机器人所处位置进行定位，而机器人位置定位的精度直接影响了机器人的工作完成情况。

在机器人定位领域中，已经提出了多种定位机器人的方法，包括雷达定位、摄像头定位、超声波定位。例如，有专利文件中提供了一种基于人工路标的移动机器人定位系统及方法，包括：移动机器人和多个不同颜色的人工路标，所述不同颜色的人工路标按照优化布置方法设置在移动机器人的运行环境中的固定位置；所述移动机器人上安装的传感器对该移动机器人运行过程中所检测到的人工路标进行识别和匹配，实现移动机器人的定位。再例如，在另一专利文件中，提供了一种变电站巡检机器人定位装置，包括驱动机器人运动的轮式平台、设置在平台内的机器人运动控制器、编码器、通信模块、摄像机和云台，所述轮式平台沿圆周等间距安装有三个全向轮，三个全向轮上各安装有一个编码器，云台底部设有支撑轴，支撑轴固定安装在平台上，摄像机安装在云台的顶部，机器人运动控制器与通信模块双向通信连接，编码器与机器人运动控制器双向电连接，摄像机和云台均与通信模块双向通信连接。

因此，现有的定位技术存在以下问题：

(1)毫米波雷达主要还是用在障碍物检测方面；

(2)摄像头很难得到三维物体的模型，并且它易于受到环境的干扰，也比较依赖光照条件；

(3)超声波定位容易受天气、周围环境(镜面反射或者有限的波束角)等以及障碍物阴影、表面粗糙等外界环境的影响，并且由于超声波在空气中的传播距离比较短，所以适用范围较小，测距距离较短，采集速度慢，导航精度差。

因此，需要一种不依赖于可见光，对光线条件不敏感，并且在机器人行进过程中能精确定位的方法和系统。

发明内容

为了解决现有技术中机器人定位依赖可见光且定位精度不高的问题，本发明提供了一种基于激光扫描数据定位机器人位置的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于激光扫描数据定位机器人位置的方法，所述方法包括：

步骤1，基于激光扫描数据获取点云集合，并获取所述点云集合在X轴、Y轴、Z轴上的直方图分布信息；

步骤2，基于所述直方图分布信息获取所述点云集合的均匀采样尺度，并基于所述均匀采样尺度对所述点云集合进行均匀采样；

步骤3，针对均匀采样后的所述点云集合中的每个点构造局部坐标系，并基于所述局部坐标系获取用于计算机器人位置的转换矩阵；

步骤4，基于点云集合的中心点坐标、所述转换矩阵，计算机器人位置。

其中，所述步骤3包括：

计算所述点云集合中每个点的SHOT特征向量；

基于每个点的SHOT特征向量筛选出所述点云集合中的彼此距离小于等于距离阈值的配对点；

获取将各配对点中的一个点变换到另一个点的转换矩阵，并将该转换矩阵作为用于计算机器人位置的转换矩阵。

其中，所述步骤2还包括：