[发明专利]一种适用于pepper机器人的室内导航方法

说明书

本发明涉及一种适用于pepper机器人的室内导航方法，将机器人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；封装数据成帧，按照固定格式利用socket通信将数据发送至上位机；上位机将接收到的信息封装成ROS系统下的工作节点，并转化为标准消息格式；上位机的AMCL节点接收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重定位，获取当前机器人在室内环境位置；基于位置信息和导航目标点，结合室内地图判断机器人所处室内房间和导航目标点所在的室内房间，规划运动路径；move_base节点根据运动规划路径和当前AMCL节点输出的定位信息获取机器人运动控制策略，将控制信号发送至机器人。本发明降低了机器人通过房门时的碰撞概率，加快了移动速度。

技术领域

本发明涉及机器人导航技术领域，尤其是涉及一种适用于pepper机器人的室内导航方法。

背景技术

导航系统为机器人最基本的功能之一，其主要包括三个功能，分别是机器人重定位，路径规划和移动控制。机器人在已知环境地图的情况下，基于地图和自身动力学模型从起始点移动到目标点，同时在移动过程中机器人不与障碍物发生碰撞，这就是导航任务。

pepper机器人是一款人形机器人，由日本软银机器人(原法国Aldebaran机器人)研发，其上搭载了多个摄像头，IMU，轮式里程计，激光雷达，红外传感器，超声波传感器等多种传感器，能够实现多种类的人机交互，是当今较完善的机器人平台。在机器人移动结构上，其拥有一个由三个万向轮组成的旋转底座结构，实现了pepper的自由移动。

现有的经典的机器人导航方法主要使用激光雷达，IMU和轮式里程计这三种传感器，同时结合已知的环境地图实现机器人自身的重定位。传统的路径规划假定机器人的控制和定位都完全准确，为了最小化机器人的移动路径，其所规划的路径常贴附于障碍物边缘，这样容易使机器人与障碍物发生碰撞；例如在机器人通过房门时，传统路径规划使其紧贴转角进行转弯，在转弯时定位的微小偏差和机器人控制的不准确非常容易使机器人与房屋边缘相撞。同时对于pepper机器人来说，其传感器精确度较低，同时旋转底座结构在转弯时控制不当容易发生漂移，使用传统的导航系统在过门转弯时容易与房门边缘相撞。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于pepper机器人的室内导航方法，该方法能够使机器人流畅的在室内进行移动，在降低了pepper通过房门时的碰撞概率的同时加快了其移动速度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于pepper机器人的室内导航方法，该方法包括如下步骤：

S1：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。

S2：将对齐后的数据封装成帧，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。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；其中，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。

S3：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。

S4：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。进一步地，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。