本发明专利技术公开了一种移动机器人台阶地形识别定位方法，通过平面拟合以及平面投影来获取台阶面轮廓参数，避免对三维点云信息进行特征点的提取以及匹配，可以极大的减少计算量，从而实现的快速的定位；同时将根据台阶面轮廓参数得到的运动估计参数与基于惯性传感器所得到的姿态估计参数相融合，可以纠正惯性传感器定位的漂移，提高定位的精度，从而快速且精确的实现在台阶地形移动过程中的定位。本发明专利技术还提供了一种移动机器人台阶地形识别定位装置，一种移动机器人台阶地形识别定位设备以及一种计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。果。果。
【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人台阶地形识别定位方法及相关装置
[0001]本专利技术涉及机器人定位
，特别是涉及一种移动机器人台阶地形识别定位方法，一种移动机器人台阶地形识别定位装置，一种移动机器人台阶地形识别定位设备以及一种计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]移动机器人对未知环境的探索一直是其自主化研究的热点和难点，而SLAM(同步定位与建图)则是其中一个重要的基本问题。对于移动机器人楼梯环境的导航，需要三维地图与定位信息。目前研究主要利用雷达，双目相机，深度相机等多个传感器同时使用进行定位与建图。但是在现有技术中，机器人定位过程的速度较慢，且具有较大误差。所以在台阶地形移动过程中，如何提供一种精度较高且计算速度较快的定位方法是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供一种移动机器人台阶地形识别定位方法，可以快速且精确的实现在台阶地形移动过程中的定位；本专利技术的另一目的在于提供一种移动机器人台阶地形识别定位装置，一种移动机器人台阶地形识别定位设备以及一种计算机可读存储介质，可以快速且精确的实现在台阶地形移动过程中的定位。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种移动机器人台阶地形识别定位方法，包括：
[0005]通过深度相机获取对应目标台阶的三维点云信息；
[0006]调用平面拟合模型，根据所述三维点云信息得到水平面参数和竖直面参数；
[0007]将所述水平面参数投影至二维坐标水平面得到水平面轮廓参数，并将所述竖直面参数投影至二维坐标竖直面得到竖直面轮廓参数；
[0008]根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，机器人的位置坐标，以及预先计算的所述目标台阶的水平宽度参数和垂直高度参数，得到所述机器人的运动估计参数；
[0009]将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。
[0010]可选的，所述根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，机器人的位置坐标，以及预先计算的所述目标台阶的水平宽度参数和垂直高度参数，得到所述机器人的运动估计参数包括：
[0011]调用直线拟合模型，根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，所述位置坐标，所述水平宽度参数和所述垂直高度参数，确定所述目标台阶与所述机器人的相对移动位置信息；
[0012]根据相邻帧之间拟合的对应同一位置的直线的夹角，确定所述机器人的相对旋转运动信息；
[0013]所述将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计
参数相融合，以对所述位置坐标进行更新包括：
[0014]将包括所述相对移动位置信息以及所述相对旋转运动信息的运动估计参数，与所述姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。
[0015]可选的，所述将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新包括：
[0016]调用卡尔曼滤波模型，将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。
[0017]可选的，还包括：
[0018]当无法拟合出所述水平面参数或所述竖直面参数时，根据上一计算轮次所得到的水平面参数或竖直面参数补全本计算轮次中的水平面参数或竖直面参数。
[0019]可选的，还包括：
[0020]根据所述水平面轮廓参数和所述竖直面轮廓参数补充对应所述目标台阶的三维模型图。
[0021]本专利技术还提供了一种移动机器人台阶地形识别定位装置，包括：
[0022]获取模块，用于通过深度相机获取对应目标台阶的三维点云信息；
[0023]平面参数拟合模块，用于调用平面拟合模型，根据所述三维点云信息得到水平面参数和竖直面参数；
[0024]投影模块，用于将所述水平面参数投影至二维坐标水平面得到水平面轮廓参数，并将所述竖直面参数投影至二维坐标竖直面得到竖直面轮廓参数；
[0025]运动估计模块，用于根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，机器人的位置坐标，以及预先计算的所述目标台阶的水平宽度参数和垂直高度参数，得到所述机器人的运动估计参数；
[0026]融合模块，用于将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。
[0027]可选的，所述运动估计模块包括：
[0028]直线拟合单元：用于调用直线拟合模型，根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，所述位置坐标，所述水平宽度参数和所述垂直高度参数，确定所述目标台阶与所述机器人的相对移动位置信息；
[0029]旋转角度单元：根据相邻帧之间拟合的对应同一位置的直线的夹角，确定所述机器人的相对旋转运动信息；
[0030]所述融合模块具体用于：
[0031]将包括所述相对移动位置信息以及所述相对旋转运动信息的运动估计参数，与所述姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。
[0032]可选的，还包括：
[0033]补充模块，用于当无法拟合出所述水平面参数或所述竖直面参数时，根据上一计算轮次所得到的水平面参数或竖直面参数补全本计算轮次中的水平面参数或竖直面参数。
[0034]本专利技术还提供了一种移动机器人台阶地形识别定位设备，所述设备包括：
[0035]存储器：用于存储计算机程序；
[0036]处理器：用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述移动机器人台阶地形
识别定位方法的步骤。
[0037]本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述移动机器人台阶地形识别定位方法的步骤。
[0038]本专利技术所提供的一种移动机器人台阶地形识别定位方法，包括通过深度相机获取对应目标台阶的三维点云信息；调用平面拟合模型，根据三维点云信息得到水平面参数和竖直面参数；将水平面参数投影至二维坐标水平面得到水平面轮廓参数，并将竖直面参数投影至二维坐标竖直面得到竖直面轮廓参数；根据水平面轮廓参数，竖直面轮廓参数，机器人的位置坐标，以及预先计算的目标台阶的水平宽度参数和垂直高度参数，得到机器人的运动估计参数；将运动估计参数与机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对位置坐标进行更新。
[0039]通过平面拟合以及平面投影来获取台阶面轮廓参数，避免对三维点云信息进行特征点的提取以及匹配，可以极大的减少计算量，从而实现的快速的定位；同时将根据台阶面轮廓参数得到的运动估计参数与基于惯性传感器所得到的姿态估计参数相融合，可以纠正惯性传感器定位的漂移，提高定位的精度，从而快速且精确的实现在台阶地形移动过程中的定位。
[0040]本专利技术还提供了一种移动机器人台阶地形识别定位装置，一种移动机器人台阶地形识别定位设备以及一种计算机可读存储介质，同样具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种移动机器人台阶地形识别定位方法，其特征在于，包括：通过深度相机获取对应目标台阶的三维点云信息；调用平面拟合模型，根据所述三维点云信息得到水平面参数和竖直面参数；将所述水平面参数投影至二维坐标水平面得到水平面轮廓参数，并将所述竖直面参数投影至二维坐标竖直面得到竖直面轮廓参数；根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，机器人的位置坐标，以及预先计算的所述目标台阶的水平宽度参数和垂直高度参数，得到所述机器人的运动估计参数；将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，机器人的位置坐标，以及预先计算的所述目标台阶的水平宽度参数和垂直高度参数，得到所述机器人的运动估计参数包括：调用直线拟合模型，根据所述水平面轮廓参数，所述竖直面轮廓参数，所述位置坐标，所述水平宽度参数和所述垂直高度参数，确定所述目标台阶与所述机器人的相对移动位置信息；根据相邻帧之间拟合的对应同一位置的直线的夹角，确定所述机器人的相对旋转运动信息；所述将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新包括：将包括所述相对移动位置信息以及所述相对旋转运动信息的运动估计参数，与所述姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新包括：调用卡尔曼滤波模型，将所述运动估计参数与所述机器人中设置的惯性传感器所测量的姿态估计参数相融合，以对所述位置坐标进行更新。4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：当无法拟合出所述水平面参数或所述竖直面参数时，根据上一计算轮次所得到的水平面参数或竖直面参数补全本计算轮次中的水平面参数或竖直面参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述水平面轮廓参数...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭龙瑶，孙彩明，张爱东，
申请(专利权)人：深圳市人工智能与机器人研究院，
类型：发明
国别省市：
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