[发明专利]一种基于激光SLAM的室内AGV自适应定位方法

说明书

本发明涉及了一种基于激光SLAM的室内AGV自适应定位方法，涉及激光SLAM、里程计和IMU多种传感器融合的定位技术领域。室内AGV自适应定位系统包括上位机、下位机、电机驱动装置、2D激光雷达、里程计和惯性测量单元。利用激光雷达对AGV的工作环境构建二维栅格地图，根据工作环境中不同的结构特征，在基于特征点的ICP匹配算法和基于优化的匹配算法之间进行自适应的切换，从而提高AGV在复杂工作环境中的定位精度和速度，实现能够有效克服现有技术存在的AGV定位精度低、定位灵活性差和成本高的问题。

技术领域

本发明涉及机器人定位技术领域，具体涉及了2D激光雷达、里程计和惯性测量单元多传感器融合的自适应切换的激光SLAM定位方法。

背景技术

随着社会的飞速发展，近年来网络购物的人越来越多，使得物流行业朝着更加智能化和高效化的方向发展。自动导引车(Automated Guided Vehicle，AGV)是一种在工作环境中沿指定路径自动行进的车辆，通常用于工业生产或仓库货物的运输。它是目前物流行业应用最为广泛的机器人之一。AGV在现代工业生产中发挥着越来越重要的作用，并得到了广泛的应用。

AGV作为一种具有自主定位与导航功能的小车，是一个集环境感知、路径规划、智能决策与控制等功能于一体的复杂系统。在对自主移动机器人的各项相关技术研究中，定位技术是自主导航中关键的技术之一，其定位精度直接影响AGV后续建图和导航任务的执行。因此，如何保证AGV能够快速准确地进行定位是个技术难点，一直以来备受研究人员关注。

AGV常用的定位方法为磁带定位、二维码定位、惯导定位，这些定位方法虽然定位精度较高、简单易行，但定位的灵活性差，当工作环境发生改变时，需要重新铺设定位设备，增加额外的成本。

现有的2D激光SLAM定位算法仍然存在一定的缺陷，无法提供一致、稳定的定位信息。但是，基于特征点的ICP和基于优化的匹配算法优缺点各不相同，可以相互补充。因此，为了提高AGV的定位精度和鲁棒性，本发明提出了一种基于Sigmoid函数的自适应切换的定位算法，在改进的ICP匹配算法和基于优化的匹配算法之间进行切换。将环境的角度值和运行时的通道宽窄度值设为切换阈值条件，从而达到提高AGV在复杂工作环境中的定位精度。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种基于激光SLAM的室内AGV自适应定位方法，即首先利用2D激光雷达建立工作环境的栅格地图，然后在已经建立好的地图上采用自适应切换的方法在基于特征点的ICP和基于优化的匹配算法之间进行切换。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于激光SLAM的室内AGV自适应定位方法，包括2D激光雷达、里程计、惯性测量单元、NVIDIA TX2嵌入式开发板、STM32单片机和远程监控终端；

2D激光雷达与NVIDIA TX2上位机通过USB线进行连接，激光雷达对环境信息进行扫描，将扫描的每一帧数据传送给上位机进行处理；

惯性测量单元(IMU)采用的是USB-TTL转接线与上位机NVIDIA TX2进行连接，用于采集AGV的车体姿态信息；

AGV的里程计与STM32单片机通过GPIO接口连接，里程计采集AGV的运行里程和行驶速度信息，将采集到的信息传递给STM32下位机；

上位机NVIDIA TX2和下位机STM32通过串口进行双向连接，AGV的电机驱动模块通过STM32单片机的IO口进行连接，上位机NVIDIA TX2使用局域网与远程监控终端进行通讯连接；

下位机STM32单片机将采集到的AGV里程计的速度和行驶里程信息通过串口传递给上位机，并接受上位机发出的AGV电机驱动信息；