[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

说明书

本发明公开了一种基于激光栅格的定位方法以及机器人自主充电方法，属于智能机器人技术领域。本发明包括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，即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；提取激光栅格的几何特征，即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，所述关键点为位于步骤3中所提取的栅格的序列中拐点；根据关键点与机器人间的相对位置确定机器人的坐标。采用本发明的方法，不论充电房墙壁是否平整，都可以具有很高的导航定位精度。

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种基于激光栅格的定位方法以及机器人自主充电方法。

背景技术

目前，变电站巡检机器人的自主充电多采用接触式自主充电技术。当巡检机器人需要充电时，会自动驶向指定充电区，机器人充电连接触点与充电基座的供电触点自动准确对接并实施充电。充电完成后巡检机器人自动与巡检机器人脱离并驶向工作区或待命区。

如何实现巡检机器人的定位导航是机器人实现自主充电的关键。目前常用的方案是基于磁轨道引导的导航定位方法。该方法实施的前提是铺设轨道，不仅带来了大量的基础设施建造工作，而且存在机器人行走路线不灵活的缺陷。鉴于此，激光导航定位技术被越来越多的应用到巡检机器人的导航定位作业过程中。激光导航定位技术摆脱了轨道限制，在节省成本的同时，机器人能够灵活地调整行走线路。

中国专利CN201610324865公开了一种基于激光导航的变电站巡检机器人自主充电方法，先对激光数据进行直线拟合，然后选取四条符合要求的直线对激光数据进行分割，最后利用这四条直线获取两个墙角对应拐点，对机器人进行定位。

中国专利CN2016112609096公开了一种巡检机器人定位方法及自动充电方法，首先通过快速高效的二次点集分割算法对连续的激光数据集进行分割，获取鲁棒性较高的三个边缘特征，然后对充电房模型进行重构，利用重构充电房模型对应的关键点对机器人进行定位。在保证定位准确性的同时，不直接依赖于充电房墙角拐点，对充电房建造工艺依赖较低。

上述两种方法均存在以下问题：

如果充电房左右墙壁不平整，则会导致拟合直线出现偏差，影响充电房墙角拐点位置的准确性，使机器人的导航定位精度不理想，从而出现机器人充电连接触点与充电基座的供电触点对接失败的现象。采用上述两种方法进行机器人的导航定位及自主充电时，对充电房墙壁的平整性要求较高，机器人对环境的适应能力较差。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术的不足，提供一种基于激光栅格的定位方法以及基于该定位方法的机器人自主充电方法。该方法适用于无轨式导航定位中的机器人自主充电，实现整个充电过程的自动化、智能化；不论充电房墙壁是否平整，都可以具有很高的导航定位精度。

本发明提供的基于激光栅格的定位方法包括以下步骤：

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；

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。

进一步而言，所述阈值的计算公式如下：