[发明专利]一种智能机器人集群的同时定位与建图方法

说明书

一种智能机器人集群的同时定位与建图方法，属于机器人视觉与信息融合技术领域。本发明采用8个智能机器人集群同时对一个区域进行SLAM建模，可以解决单个智能机器人建模太慢的问题，达到对一个区域快速建模的效果。另外，本发明采用的合作二维编码定位方法与基于各个子地图数据之间的相关性来定位相应的关系的方法相比，可以解决各个智能机器人所建立的子地图具有较高的相似度时很有可能出现误匹配从而直接导致地图拼接失败的情况，具有较高的鲁棒性和较高的通用性。

技术领域

本发明涉及一种智能机器人集群的同时定位与建图方法，属于机器人视觉与信息融合技术领域。

背景技术

能够对周围环境进行建图及导航是自主智能机器人的基本技术之一。随着机器人定位理论的不断发展以及计算机视觉技术的不断进步，基于视觉的机器人同时定位与地图创建的研究成为机器人研究领域的热点。利用视觉信息进行同时定位与地图创建，获得的机器人3维位姿信息和环境信息，是智能机器人执行其他任务的基础。然而由于环境的未知性、复杂性和机器人任务的多样性，机器人对定位的鲁棒性、实时性和精确性有很高的要求。

单一的平台能够在未知环境下进行自主的定位和建图是自主智能机器人的巨大进步。近年来，机器人的研究一直朝着多智能体系统-多机器人智能系统协同完成任务的方向发展。诸如对于环境的探索这样觉的任务，机器人之间必须能够实时地传输并融合成全局的地图，这种多机器人之间的协同SLAM将允许系统根据全局的地图做出更加合理的决策并更加有效地完成任务。

在单机器人完成单机的局部SLAM后，利用多智能机器人所建立的地图进行融合，即可以获得全局的地图。在多智能机器人SLAM的研究中，地图的融合分为两种方法：第一种是基于各个子地图数据之间的相关性来定位相应的关系，如Saeedi等人利用对有重叠区域的激光雷达数据进行分割、聚类、计算法向量的直方图等处理，得到子地图的变换关系，实现地图的拼接。Michael等人利用两个机器人处于同一位置时，对它们周围的点云进行ICP匹配，来实现多子地图的融合。Mathieu Labbe利用BoW方法来获得各个片断之间的变换关系，实现了五个子地图的拼接。另一种方法是利用智能机器人之间的相互定位方法来求解子地图之间的相应关系，如Lee等利用激光雷达和单目摄像机，在室内利用红外相机对天花板上的灯进行识别和定位，实现了两个子地图之间的融合。Hyeun Jeong Min等在小车上装有红外点，然后利用kinect的红外相机对其进行捕捉和定位，但需要多机器人处于同一初始位置且轨迹保持平行。Ryo Kurazume等先利用母机器人对子机器人进行定位，然后让子机器人的位置不动的情况下移动母机器人，对母机器人进行精确的定位，最后实现直接的3D地图拼接。

在第一种方法中，如果各个智能机器人所建立的子地图具有较高的相似度，则很有可能出现误匹配的情况，直接导致地图拼接的失败。而在第二中方法问题需要一些特定的条件才能满足相互定位的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种智能机器人集群的同时定位与建图方法，本发明方法利用多机器人协同对一个矩形空间进行建模，待建模的空间的边缘没有障碍物，单个机器人的探测距离可覆盖该空间的最长边缘的长度。

本发明的技术解决方案是：一种智能机器人集群的同时定位与建图方法，包括如下步骤：

准备若干智能机器人，对全部智能机器人进行编号，并两两分为一组；所述智能机器人包括供其他智能机器人识别并获取自身位置信息和姿态信息的标识码和无线通信模块；

建立各智能机器人的机器人坐标系，将全部智能机器人布置在待建模空间的初始位置处；

控制全部智能机器人同时以相同的速度沿各分组两个智能机器人的连线、并向各智能机器人所在分组的另一个智能机器人移动，全部智能机器人各自进行探测，采集地图信息；智能机器人实时探测其视场内是否出现其他智能机器人的标识码，当任一智能机器人每次探测到有其他智能机器人的标识码出现在视场正前方时，则执行地图实时拼接方法，获取拼接的局部地图；