移动机器人定位导航方法、装置、移动机器人及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例适用于机器人技术领域，公开了一种移动机器人定位导航方法、装置、移动机器人及计算机可读存储介质，方法包括：获取目标区域的栅格地图；其中，目标区域预先设置有超宽带基站，移动机器人上搭载有超宽带标签；确定超宽带基站在机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标；根据第一超宽带基站坐标和移动机器人的超宽带定位信号，得到机器人在栅格地图中的绝对位置点信息；基于栅格地图，通过绝对位置点信息和传感器信号进行机器人定位导航，传感器信号包括激光雷达信号、惯性导航信号、里程计信号和视觉传感器信号中的至少一种。本申请实施例通过UWB定位信号辅助机器人定位导航，可以提高移动机器人定位导航的准确率。

Mobile robot positioning and navigation method, device, mobile robot and storage medium

【技术实现步骤摘要】
移动机器人定位导航方法、装置、移动机器人及存储介质
本申请属于机器人
，尤其涉及一种移动机器人定位导航方法、装置、移动机器人及计算机可读存储介质。
技术介绍
随着机器人技术的不断发展，机器人的应用也越来越广泛。目前，移动机器人要想在室内场合中自由、安全地移动，就需要时刻知道自己在地图中的位置以及目标点的地图位置在哪里。移动机器人的定位导航的方式包括惯性导航、激光雷达定位导航和视觉定位导航等，也有融合多个传感器数据进行定位导航的，例如，融合激光雷达、里程计和惯性导航等传感器数据，进行定位导航。但是，在像机场、仓库及商场等这些场景，激光雷达由于测距范围的限制，导致无法形成有效的定位。而视觉由于这些场景的高度相似及空旷，也会往往产生误报，定位错误。融合多个传感器的定位导航方式不仅增加了算法的复杂度，在长时间运行时还会产生较大的积累误差。也就是说，现有的移动机器人定位导航方式准确率较低。
技术实现思路
本申请实施例提供一种移动机器人定位导航方法、装置、移动机器人及计算机可读存储介质，以解决现有的移动机器人定位导航方式准确率较低的问题。第一方面，本申请实施例提供一种移动机器人定位导航方法，包括：获取目标区域的栅格地图；其中，所述目标区域预先设置有超宽带基站，移动机器人上搭载有超宽带标签；确定所述超宽带基站在机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标；根据所述第一超宽带基站坐标和所述移动机器人的超宽带定位信号，得到机器人在所述栅格地图中的绝对位置点信息；<br>基于所述栅格地图，通过所述绝对位置点信息和传感器信号进行机器人定位导航，所述传感器信号包括激光雷达信号、惯性导航信号、里程计信号和视觉传感器信号中的至少一种。可以看出，本申请实施例通过机器人栅格地图坐标系下的超宽带基站坐标，利用超宽带定位信号确定机器人在栅格地图的当前所处位置，将绝对位置点信息和其它传感器信号进行融合定位导航，即使用超宽带定位信号辅助移动机器人进行定位导航，而超宽带定位信号可以提供移动机器人当前在栅格地图中的位置，使得移动机器人在一些大场景或重复场景下仍然可准确定位，不会产生积累误差，从而提高了定位导航的准确率。在第一方面的一种可能的实现方式中，确定所述超宽带基站在机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标，包括：确定从所述栅格地图中选取的目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标；确定所述目标位置点在超宽带坐标系下的第二坐标；根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述超宽带坐标系和所述机器人栅格地图坐标系之间的变换矩阵；获取所述超宽带基站在所述超宽带坐标系下的第二超宽带基站坐标；根据所述变换矩阵，将所述第二超宽带基站坐标变换为所述机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标。在第一方面的一种可能的实现方式中，确定从所述栅格地图中选取的目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标，包括：获取所述目标位置点在图像坐标系下的像素坐标；根据所述机器人栅格地图坐标系原点的像素坐标、所述目标位置点的像素坐标和所述栅格地图的图像分辨率，计算所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标。在第一方面的一种可能的实现方式中，根据所述机器人栅格地图坐标系原点的像素坐标、所述目标位置点的像素坐标和所述栅格地图的图像分辨率，计算所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标，包括：通过计算每一个所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标；其中，(Ax,Ay)为所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标，(Au,Av)为所述目标位置点的像素坐标，(x0,y0)为所述机器人栅格地图坐标系原点的像素坐标，r为所述栅格地图的图像分辨率。在第一方面的一种可能的实现方式中，根据所述变换矩阵，将所述第二超宽带基站坐标变换为所述机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标，包括：通过N'k＝T*Nk将每个所述第二超宽带基站坐标的二维坐标变换为所述机器人地图坐标系下的第一超宽带基站坐标的二维坐标；基于每个所述第一超宽带基站坐标的二维坐标和所述第二超宽带基站坐标的高度值，得到所述机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标；其中，T为所述变换矩阵，所述第一超宽带基站坐标为N'k(x,y,z)，所述第二超宽带基站坐标为Nk(x,y,z)；N'k(x,y)为第一超宽带基站坐标的二维坐标，Nk(x,y)为第二超宽带基站坐标的二维坐标，z为所述第二超宽带基站坐标的高度值。在第一方面的一种可能的实现方式中，获取目标区域的栅格地图，包括：通过激光雷达扫描所述目标区域，获得所述目标区域的栅格地图。第二方面，本申请实施例提供一种移动机器人定位导航装置，包括：栅格地图获取模块，用于获取目标区域的栅格地图；其中，所述目标区域预先设置有超宽带基站，移动机器人上搭载有超宽带标签；确定模块，用于确定所述超宽带基站在机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标；位置点信息获得模块，用于根据所述第一超宽带基站坐标和所述移动机器人的超宽带定位信号，得到机器人在所述栅格地图中的绝对位置点信息；定位导航模块，用于基于所述栅格地图，通过所述绝对位置点信息和传感器信号进行机器人定位导航，所述传感器信号包括激光雷达信号、惯性导航信号、里程计信号和视觉传感器信号中的至少一种。在第二方面的一种可能的实现方式中，所述确定模块具体用于：确定从所述栅格地图中选取的目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标；确定所述目标位置点在超宽带坐标系下的第二坐标；根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述超宽带坐标系和所述机器人栅格地图坐标系之间的变换矩阵；获取所述超宽带基站在所述超宽带坐标系下的第二超宽带基站坐标；根据所述变换矩阵，将所述第二超宽带基站坐标变换为所述机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标。第三方面，本申请实施例提供一种移动机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面任一项所述的方法。第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一项所述的方法。第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的方法。可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人定位导航方法，其特征在于，包括：/n获取目标区域的栅格地图；其中，所述目标区域预先设置有超宽带基站，移动机器人上搭载有超宽带标签；/n确定所述超宽带基站在机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标；/n根据所述第一超宽带基站坐标和所述移动机器人的超宽带定位信号，得到机器人在所述栅格地图中的绝对位置点信息；/n基于所述栅格地图，通过所述绝对位置点信息和传感器信号进行机器人定位导航，所述传感器信号包括激光雷达信号、惯性导航信号、里程计信号和视觉传感器信号中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人定位导航方法，其特征在于，包括：
获取目标区域的栅格地图；其中，所述目标区域预先设置有超宽带基站，移动机器人上搭载有超宽带标签；
确定所述超宽带基站在机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标；
根据所述第一超宽带基站坐标和所述移动机器人的超宽带定位信号，得到机器人在所述栅格地图中的绝对位置点信息；
基于所述栅格地图，通过所述绝对位置点信息和传感器信号进行机器人定位导航，所述传感器信号包括激光雷达信号、惯性导航信号、里程计信号和视觉传感器信号中的至少一种。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述超宽带基站在机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标，包括：
确定从所述栅格地图中选取的目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标；
确定所述目标位置点在超宽带坐标系下的第二坐标；
根据所述第一坐标和所述第二坐标，计算所述超宽带坐标系和所述机器人栅格地图坐标系之间的变换矩阵；
获取所述超宽带基站在所述超宽带坐标系下的第二超宽带基站坐标；
根据所述变换矩阵，将所述第二超宽带基站坐标变换为所述机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定从所述栅格地图中选取的目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标，包括：
获取所述目标位置点在图像坐标系下的像素坐标；
根据所述机器人栅格地图坐标系原点的像素坐标、所述目标位置点的像素坐标和所述栅格地图的图像分辨率，计算所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述机器人栅格地图坐标系原点的像素坐标、所述目标位置点的像素坐标和所述栅格地图的图像分辨率，计算所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标，包括：
通过计算每一个所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标；
其中，(Ax,Ay)为所述目标位置点在所述机器人栅格地图坐标系下的第一坐标，(Au,Av)为所述目标位置点的像素坐标，(x0,y0)为所述机器人栅格地图坐标系原点的像素坐标，r为所述栅格地图的图像分辨率。


5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述变换矩阵，将所述第二超宽带基站坐标变换为所述机器人栅格地图坐标系下的第一超宽带基站坐标，包括：
通过N'k＝T*Nk将每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤煜，刘志超，赵勇胜，熊友军，庞建新，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44