[发明专利]一种适用于pepper机器人的室内导航方法

权利要求书

1.一种适用于pepper机器人的室内导航方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

1)将pepper机器人在本机上获得的当前时刻的激光雷达信息和轮式里程计信息进行时间对齐；

2)将对齐后的数据封装成帧，按照固定的消息格式，利用socket通信模块将数据发送至上位机，所述上位机设有相互连接的路径规划模块、AMCL模块、室内环境地图显示模块和socket接收端；

3)所述socket接收端将接收到的激光雷达信息和轮式里程计信息封装成ROS系统下的工作节点，将其转化为ROS系统下的标准消息格式；

4)上位机中的AMCL节点接收ROS系统下的标准消息格式的激光雷达信息，结合室内环境的已知地图进行机器人重定位，获取当前pepper机器人在室内环境的具体位置；

5)所述路径规划模块接收当前pepper机器人的具体位置信息和导航目标点信息，并结合室内地图判断pepper机器人所处的室内房间和导航目标点所在的室内房间，规划pepper机器人的运动路径；

6)move_base节点根据生成的运动规划路径和当前AMCL节点输出的定位信息计算出pepper机器人运动控制策略，通过socket通信模块将控制信号发送至pepper机器人，控制pepper机器人朝目标点运动；

步骤5)中，路径规划时，首先通过全局规划器，利用Dijkstra方法或A*算法计算栅格地图上的最小代价路径，将其作为机器人的全局路径，随后根据当前位置和目标位置判断是否添加固定锚点约束后，通过局部规划器，利用Trajectory Rollout和Dynamic WindowApproach算法实时规划局部路径，完成局部的避障和对全局路径的优化；

步骤5)中，使用矢量叉积方式判断当前pepper机器人坐标和当前机器人坐标点与期望目标点的具体房间，并判断二者所处房间是否相同，若所处房间不同则在导航的运动路径上添加导航途径点，即添加全局路径规划下的固定锚点约束，若相同则直接执行两点间路径规划算法在同一房间中进行移动；

添加全局路径规划下的固定锚点约束的具体内容为：

按照当前pepper机器人的房间门前坐标、门后坐标、需要经过的房屋门前坐标、门后坐标、目标点所在房间门后坐标及目标点的顺序，在全局路径上添加导航途径点；

步骤5)中，将添加的导航途径点压放入导航点顺序队列中，按顺序逐个发送至move_base工作节点。

2.根据权利要求1所述的适用于pepper机器人的室内导航方法，其特征在于，同时采集pepper机器人的激光雷达信息和轮式里程计信息，将pepper机器人的激光雷达的帧频率设定为6.25Hz，将pepper机器人上的轮式里程计的采样速率设定为低于于激光雷达的帧频率。

3.根据权利要求1所述的适用于pepper机器人的室内导航方法，其特征在于，步骤2)中，在数据封装成帧的过程中，将获得的激光雷达信息和轮式传感器信息按照采样时间、雷达测量范围数据、机器人相对平移数据和机器人相对旋转数据的顺序转化为socket通信协议下的数据格式。

4.根据权利要求1所述的适用于pepper机器人的室内导航方法，其特征在于，步骤2)中，将每帧采集数据转化为字节流，随后在其末尾处添加帧结束标志。

5.根据权利要求1所述的适用于pepper机器人的室内导航方法，其特征在于，步骤4)中，AMCL节点结合pepper机器人当前所在室内环境的栅格地图，利用当前帧的激光雷达数据信息获取当前pepper机器人在室内的具体位置。

6.根据权利要求1所述的适用于pepper机器人的室内导航方法，其特征在于，利用Trajectory Rollout和Dynamic Window Approach算法实时规划局部路径，完成局部的避障和对全局路径的优化的具体内容为：

不断采样pepper机器人的当前速度，计算机器人以该速度行驶一段时间后的状态，获取多条轨迹，利用标准设计评价函数对不同的轨迹进行打分，根据得分选择最优的路径。