[发明专利]一种基于激光栅格的定位方法以及机器人自主充电方法

权利要求书

1.一种基于激光栅格的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立栅格平面的步骤：在房间正前方以及两侧墙面的指定高度上建立栅格平面；

标记激光栅格的步骤：统计每个栅格接受的激光数量，对所述栅格接受的激光数量不小于阈值的栅格进行标记；所述阈值的计算公式如下：

其中，a为激光栅格的边长，θ为激光设备的发射角度，π为圆周率，r为激光设备到墙角的距离，N为激光设备投射出的一个激光帧中激光的总条数；

提取激光栅格的几何特征的步骤：在栅格平面的左右两侧，分别提取出水平方向和竖直方向垂直的连续的已标记的栅格的序列；

获取关键点的步骤：获取在提取激光栅格的几何特征的步骤中所提取的栅格的序列中拐点的栅格，所述所提取的栅格的序列中拐点即为关键点；

确定机器人的坐标的步骤：根据关键点与机器人间的相对位置确定机器人的坐标。

2.根据权利要求1所述的基于激光栅格的定位方法，其特征在于，所述提取激光栅格的几何特征的步骤之前还包括计算置信度的步骤，所述计算置信度的步骤包括以下过程：

步骤A-1：在建立栅格平面的步骤之后、标记激光栅格的步骤之前调整激光投射角度；

步骤A-2：在标记激光栅格的步骤之后计算已标记栅格的置信度；当置信度满足置信度要求时，转入标记激光栅格的步骤；不满足要求时返回步骤A-1。

3.根据权利要求2所述的基于激光栅格的定位方法，其特征在于，所述计算已标记栅格的置信度的公式为：

其中，ρ为置信度，N'为进行了标记的栅格的数量，M为标记激光栅格的步骤中建立的栅格平面中所有栅格总数。

4.根据权利要求3所述的基于激光栅格的定位方法，其特征在于，所述置信度要求为95％≥ρ≥60％。

5.根据权利要求1所述的基于激光栅格的定位方法，其特征在于，还包括校验特征激光栅格的步骤，即：

对从提取激光栅格的几何特征的步骤中提取的两个栅格的序列中位于水平方向的各个特征栅格，判断其是否处于同一水平线上；如果处于同一水平线上，则将这些特征栅格作为标准特征栅格；如果不处于同一水平线上，则等待下一帧激光数据重新提取激光栅格的几何特征。

6.根据权利要求5所述的基于激光栅格的定位方法，其特征在于，判断所述各个特征栅格是否处于同一水平线上的标准为两个栅格的序列中水平方向的栅格是否都处于3行之内。

7.根据权利要求5所述的基于激光栅格的定位方法，其特征在于，所述关键点为两个标准特征栅格的拐点。

8.根据权利要求1所述的基于激光栅格的定位方法，其特征在于，所述机器人的坐标为机器人在全局坐标系中的坐标，为(-au-x_m cosθ+y_m sinθ，av-x_m sinθ-y_m cosθ)，

其中，a为栅格边长，u为第一关键点到全局坐标系Y轴的距离所包含的栅格数量，v为第一关键点到全局坐标系X轴的距离所包含的栅格数量，x_m为第一关键点在机器人坐标系中的X轴坐标，y_m为第一关键点在机器人坐标系中的Y轴坐标；θ为机器人的偏转角度，即坐标系Y轴相对于全局坐标系中Y轴的偏转角度。

9.一种基于激光栅格的机器人自主充电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用权利要求1～8任一所述的基于激光栅格的定位方法，得到机器人的坐标和偏转角度；

2)机器人调整自己的偏转角度到0°；

3)机器人上位机发送指令给机器人，计算机器人自己到充电桩的距离并移动到预定充电位置，开始充电。