[发明专利]一种加装直线导轨的二维激光雷达建图装置及其建图方法

说明书

本发明属于移动机器人自主导航与定位领域，并公开了一种加装直线导轨的二维激光雷达建图装置，包括二维激光雷达、直线导轨、伺服电机、控制机箱、AGV小车主体和上位机，所述伺服电机通过滚珠丝杠机构连接所述二维激光雷达；所述二维激光雷达与上位机电连接；所述上位机能根据二维激光雷达发送的信号数据运行建图算法并建立精确的子图，然后根据子图建立的顺序和位置进行全局匹配优化，建立一幅全局地图。本发明通过直线导轨为二维激光雷达帧数据提供了一个相当精确的插入位置，即二维激光雷达帧数据在子图中的位置可以直接事先确定，故无需进行复杂的计算，且精度极高。故从算法复杂度上和子图建立的效率都有大大的改善。

技术领域

本发明属于移动机器人自主导航与定位领域，更具体地，涉及一种二维激光雷达建图装置及其建图方法。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle)小车是现代化工厂、柔性制造车间、智能化物流、无人仓储库及分拣中心的核心设备。

AGV小车的导航方式一般有布置信标的直接坐标引导方式、在路径上布置金属线的电磁引导方式、在路径上布置磁带的磁带引导方式、在路径上布置色带的光学引导方式和激光雷达(或视觉)SLAM算法构建实时地图的导航方式等。前4种AGV小车的导航都属于路径事前规划的信标预置类引导方式，该方式存在着改变和扩充路径复杂、信标铺设困难、信标维护成本高等问题。激光雷达(或视觉)SLAM算法构建地图和进行导航定位的方式越来越成为AGV小车的主流导航方式。

SLAM算法构建实时地图和定位是通过对多传感器的数据进行融合计算的结果，进行同步的建图和定位匹配。而此处则通过预先对环境构建出一幅准确的占据栅格地图，从而对AGV小车进行导航和定位。为了能够准确的对小车进行导航定位，则地图的精度必须达到一定的要求。

不同的算法和不同的传感器所构建的地图有不同的精度和效果，传统的提升地图精度的方法都是单方面算法上的优化或者传感器品质的提升。这些方法的背后都需要投入大量的时间精力去研究或者成本的大大提升。在某些意义上来讲的确可行，但是对于某些工程问题来说，需要考虑的是整体的效益，所以这些方法并对实际的应用问题来讲并不适用，在工程中的实际效益比较差。另外，在传统子图的创建过程中，传统的方式由于使用外部传感器来估计初始位置，建立的子图有误差，随着时间推移，越来越多的子图被创建后，子图间的误差累积则会越来越大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种二维激光雷达建图装置及其建图方法，通过间歇性的移动AGV小车进行建图。如此在建立子图的过程中，可以精确提供初始位置用以插入新的雷达数据，并且有效减少子图构建的过程中的累计误差，为后期的闭环优化提供更加精确可靠的子图，建立更加精确的地图。并且由于子图精度更高，所以在闭环优化时能够大大的提高优化效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种加装直线导轨的二维激光雷达建图装置，其特征在于，包括二维激光雷达、直线导轨、伺服电机、控制机箱、AGV小车主体和上位机，其中：

所述二维激光雷达、直线导轨、伺服电机和控制机箱分别安装在所述AGV小车主体上；

所述控制机箱与所述伺服电机连接，以用于控制所述伺服电机的运转和AGV小车主体的移动；

所述伺服电机通过滚珠丝杠机构连接所述二维激光雷达，以用于驱动所述二维激光雷达在所述直线导轨上移动；

所述二维激光雷达与上位机电连接，用以测量环境的距离数据并传送给上位机；

所述的上位机与控制机箱电连接，以用于收集和显示控制机箱的状态信号；

所述上位机能根据二维激光雷达发送的信号数据运行建图算法并建立精确的子图，然后根据子图建立的顺序和位置进行全局匹配优化，以此方式，建立一幅全局地图。