[发明专利]一种足式机器人高程估计方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种足式机器人高程估计方法、装置及系统，首先将采集到的激光雷达点云信息进行预处理，然后将点云划分为地面点和非地面点，在非地面点中提取边缘特征点和面特征点，之后通过正态分布变换匹配点云数据，通过计算得到相邻帧间足式机器人的相对位姿变换，将带有高度信息的点云数据映射到高程图中，建立可视化的栅格图。该方法能够在建立三维点云地图、获取以机器人为中心的当前环境定位信息的同时获取机器人周围环境的高度信息，并精细化的反映出局部环境中的高度变化，满足机器人足端落点规划的需求和机器人全局路径规划及实时避障需求。

技术领域

本发明涉及激光雷达环境感知技术领域，具体而言，涉及一种足式机器人高程估计方法、装置及系统。

背景技术

环境感知技术一直都是非常经典的研究热点之一，诸多学者和研究机构针对环境感知中的科学问题进行了深入研究。环境感知算法针对不同的应用场景有着不同的研究侧重点，比如测绘、AR/VR等领域，就需要将实际环境的几何、色彩等特征细节尽可能详细得展示出来，对实时性要求可以不用太高，而对于足式机器人运动规划而言，环境感知需要更侧重于实际环境中的高度信息。

足式机器人的运动行为需要多模块同时控制，包括激光雷达的环境感知模块、路径规划模块以及足端轨迹的步态控制模块。其中环境感知模块是连接环境与机器人的枢纽，能够在足式机器人行走过程中不断获取环境点云高度信息，为机器人的路径选择以及足端落脚需要提供有力保障。

为满足野外环境下足式机器人足端落点规划的需求和机器人全局路径规划及实时避障需求，需要一种能够精细化反应地面起伏高度的高程估计方法。

发明内容

为了改善上述问题，本发明提供了一种足式机器人高程估计方法、装置及系统，通过利用激光雷达来精细化反应环境高程信息，满足足式机器人足端落点规划的需求和机器人全局路径规划及实时避障需求。

本发明实施例的第一方面，提供了一种足式机器人高程估计方法，所述方法包括：

获取各传感器采集的数据，对采集到的数据进行预处理，得到预处理后的点云数据；

对点云数据分割聚类，得到分类好的点云簇；

对点云簇进行特征提取，获取对应的平面特征和边缘特征；

针对不同特征的点云簇，进行特征的帧间点云匹配，计算得到相邻帧间足式机器人的相对位姿变换信息；

将帧间变换后的足式机器人位姿信息与数据处理后的点云融合，进行高程图的实时更新。

可选地，所述各传感器采集的数据包括激光雷达的点云数据和轮式里程计数据，所述获取各传感器采集的数据，对采集到的数据进行预处理，得到预处理后的点云数据的步骤，具体包括：

获取激光雷达采集的周围环境的点云数据；

获取轮式里程计采集的机器人运动过程位姿信息,进行点云去畸变处理；

基于足式机器人的自身高度，将采集到的高于足式机器人自身高度50％的点云数据打上特定标签，进行滤除处理。

可选地，所述对点云数据分割聚类，得到分类好的点云簇的步骤，具体包括：

判断点云是否为地面点，将预处理后的点云数据分割为地面点云和非地面点云；

对分割后的非地面点云进行聚类，将代表同一环境的点云簇划分为同一类别。

可选地，判断点云是否为地面点的方法为：

计算相邻线束间的角度差，当角度差大于设定的阈值时，则将该点标记为非地面点，否则标记为地面点。

可选地，所述方法还包括：