[发明专利]基于视觉SLAM和网络地图结合的机器人城市导航系统

权利要求书

1.基于视觉SLAM和网络地图结合的机器人城市导航系统，其特征在于，包括数据通信处理模块、视觉SLAM处理模块、三维场景重建模块、全局路径规划模块、局部路径规划模块和机器人控制指令生成模块；

所述数据通信处理模块用于获取通过轮式机器人上的双目摄像机采集的视觉深度图像、以及通过轮式机器人上的定位传感器采集的地理位置信息；

所述视觉SLAM处理模块用于实时对获取的视觉深度图像进行即时定位与地图构建处理，从而根据视觉深度图像对应区域的变化情况增量式地建立区域路径特征地图，并实时确定轮式机器人在所述区域路径特征地图中的位置状态信息和姿态信息；

所述三维场景重建模块用于实时从获取的视觉深度图像中提取环境物体三维占据信息，并基于视觉SLAM处理模块处理得到的区域路径特征地图、以及轮式机器人在区域路径特征地图中的位置状态信息和姿态信息，根据视觉深度图像对应区域的变化情况增量式地重构建立相应于区域路径特征地图的区域三维场景地图，用以呈现轮式机器人所处位置区域的环境物体三维占据情况，并实时确定轮式机器人在所述区域三维场景地图中的位置状态信息和姿态信息；

所述全局路径规划模块用于根据设定的目标地点位置以及获取到的轮式机器人的地理位置信息，实时确定轮式机器人在网络地图中的位置坐标，并在网络地图中规划确定轮式机器人达到目标地点位置的城市道路导航路径；

所述局部路径规划模块用于对三维场景重建模块处理得到的区域三维场景地图进行平面二维化处理，得到对应的用以呈现轮式机器人所处位置区域的环境物体二维平面占据情况的区域二维场景地图，进而确定轮式机器人在所述区域二维场景地图中的位置状态信息，并根据轮式机器人在网络地图中的位置坐标，建立轮式机器人在网络地图和区域二维场景地图中的位置坐标对应关系，从而根据二维场景地图中轮式机器人所处位置区域的环境物体二维平面占据情况，对网络地图中轮式机器人达到目标地点位置的城市道路导航路径进行局部避障路径优化处理；

所述机器人控制指令生成模块用于根据轮式机器人在所述区域三维场景地图中的位置状态信息和姿态信息、以及经过局部避障路径优化处理后的网络地图中轮式机器人达到目标地点位置的城市道路导航路径，生成相应的机器人运行控制指令。

2.根据权利要求1所述基于视觉SLAM和网络地图结合的机器人城市导航系统，其特征在于，所述视觉SLAM处理模块的处理过程为：

读取视觉深度图像，根据视觉深度图像中每相邻两帧图像所对应区域的运动变化情况，通过即时定位与地图构建处理，运算确定轮式机器人的位移量和姿态变化量，并基于视觉深度图像中各帧图像所呈现的区域路径特征，结合每相邻两帧图像对应的轮式机器人的位移量和姿态变化量，确定每相邻两帧图像呈现的区域路径特征的相对位移量，从而根据视觉深度图像中各帧图像增量式地持续更新建立出区域路径特征地图，并实时确定轮式机器人在所述区域路径特征地图中的位置状态信息和姿态信息。

3.根据权利要求1所述基于视觉SLAM和网络地图结合的机器人城市导航系统，其特征在于，所述三维场景重建模块的处理过程为：

读取视觉深度图像，实时地对视觉深度图像中各帧图像分别进行三维特征点识别处理，标记出各帧图像中所呈现的环境物体的三维空间特征点坐标，得到对应的环境物体三维占据特征点坐标集，从而依据各帧图像各自对应的环境物体三维占据特征点坐标集，基于视觉SLAM处理模块处理得到的区域路径特征地图、以及机器人在区域路径特征地图中的位置状态信息和姿态信息，根据视觉深度图像中各帧图像增量式地持续更新重构建立出相应于区域路径特征地图的区域三维场景地图，且在所述区域三维场景地图中通过环境物体的三维空间特征点坐标呈现出轮式机器人所处位置区域的环境物体三维占据情况，并实时确定轮式机器人在所述区域三维场景地图中的位置状态信息和姿态信息。

4.根据权利要求1所述基于视觉SLAM和网络地图结合的机器人城市导航系统，其特征在于，所述全局路径规划模块在网络地图中规划确定轮式机器人达到目标地点位置的城市道路导航路径时，通过获取网络地图中城市道路通行宽度信息、实时交通路况信息，结合轮式机器人的三维尺寸信息，规划出能够供轮式机器人顺利通过、且平均时速能够达到预定平均时速阈值条件下的路径最短的达到目标地点位置的城市道路导航路径。