[发明专利]多机器人激光SLAM方法、系统及其全向移动SLAM装置

权利要求书

1.一种多机器人激光SLAM方法，其特征是，包括有以下步骤：

S1、将若干携带有激光扫描测距雷达的地面全向移动SLAM装置分散放置于室内环境的不同位置；

S2、调整确保每一台地面全向移动SLAM装置和中心节点彼此之间通过无线通信网络进行指令和数据传输；

S3、任务初始阶段，中心节点发出指令，各地面全向移动SLAM装置开始随机运动；

S4、在每台全向移动SLAM装置上运行使用激光扫描测距雷达的单机器人激光SLAM算法，每台全向移动SLAM装置将自己建立的本地地图的增量更新传输给中心节点；

S5、中心节点接收每台全向移动SLAM装置建立的局部地图，通过地图拼接算法实时将多张局部地图拼接为一张范围逐渐增大的全局地图；

S6、中心节点在合成后的地图中规划每台全向移动SLAM装置下一步的探索运动轨迹，将运动命令推送给每台全向移动SLAM装置以保证整个环境都能被探索到；

S7、重复步骤S4-S6，中心节点每次依次接收局部地图的增量更新，将局部地图的增量更新合并至全局地图中并进行优化，直至任务结束。

2.根据权利要求1所述的多机器人激光SLAM方法，其特征是，步骤S5具体为：

S501、中心节点接收每台全向移动SLAM装置发送的局部地图增量更新，将每台全向移动SLAM装置的局部地图增量更新添加到对应全向移动SLAM装置的地图中，并对每台全向移动SLAM装置的局部栅格地图进行优化；

S502、计算每台全向移动SLAM装置的局部占据栅格地图之间的变换；

S503、确定地图之间最终的变换：

S504、对拼接得到的全局地图进行优化。

3.根据权利要求2所述的多机器人激光SLAM方法，其特征是：步骤S502具体包括有：

提取每一张局部栅格地图的ORB特征；

对每对局部栅格地图之间的特征进行特征匹配；

求解每对局部栅格地图之间的坐标变换矩阵，使用RANSAC方法对特征进行筛选，使用SVD方法进行坐标变换矩阵的求解，并计算对应匹配的置信度；

形成一张匹配拓扑图，图的顶点为局部栅格地图，边为局部栅格地图之间的变换矩阵和匹配置信度。

4.根据权利要求3所述的多机器人激光SLAM方法，其特征是，对应的两张局部占据栅格地图的置信度的计算具体为：

confidence＝inliers_number/(a+b*matched_features_number)

其中，inliers_number表示RANSAC获取的内点数量，以matched_features_number表示两张占据栅格地图之间匹配成功的特征点数量；

a，b为非负数，在特定任务中为定值，a根据任务中RANSAC获取的内点数量对置信度的影响确定，RANSAC获取的内点数量影响越大a数值越小，b根据任务中成功匹配的特征点数量对置信度的影响确定，成功匹配的特征点数量影响越大b数值越小。

5.根据权利要求4所述的多机器人激光SLAM方法，其特征是，步骤S503具体包括有：

剔除置信度小于阈值的匹配，即删掉匹配图中的一些置信度不高的边；

在匹配图中寻找加权最大连通分量，即匹配的局部栅格地图数量最多的区域；

在加权最大连通分量中建立最大生成树；

将其中一张局部地图的参考系视为全局参考系，遍历生成树以获得其他地图相对于全局参考系的坐标变换矩阵，实现地图的拼接。

6.一种全向移动SLAM装置，其特征是：包括有

上安装板及下安装板，相互之间平行，通过铜柱进行支撑连接；

激光扫描测距雷达，通过螺柱安装在上安装板的上表面，对运动轨迹经过的室内环境进行探测获取对应局部地图；

驱动组件，包括有四个垂直抵接于地面的全向轮；连接于下安装板和全向轮之间对全向轮进行连接安装的连接机构；还包括设置有四个对应于各全向轮，转子固定连接至全向轮轴心的电机；

减振机构，设置有四组对应于各全向轮，一端连接安装于下安装板，另一端连接安装于连接机构靠近全向轮的一端。