2d激光导航AGV控制中心标定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种2d激光导航AGV控制中心标定方法，包括如下步骤：S1、构建2d激光点云地图；S2、采集标定数据：控制AGV绕控制中心做圆周运动至少一周时，实时收集2d激光传感器的位姿，放入旋转位姿集合pose_list1中，控制AGV控制中心做直线运动时，实时收集2d激光传感器的位姿，直行位姿集合pose_list2中；S3、基于直行位姿集合pose_list2计算2d激光传感器相对AGV控制中心的旋转角度angle，基于旋转位姿集合pose_list1计算2d激光传感器相对于AGV控制中心的平移量(tx,ty)；(tx,ty,angle)为2d激光传感器相对于AGV控制中心的相对位姿变换。使用额外设备控制AGV执行标定动作，减少了AGV打滑造成的误差，极大改善了2d激光导航AGV控制中心的标定高精度。心的标定高精度。心的标定高精度。

【技术实现步骤摘要】
2d激光导航AGV控制中心标定方法及系统


[0001]本专利技术属于机器人定位
，更具体地，本专利技术涉及一种2d激光导航AGV控制中心标定方法及系统。

技术介绍

[0002]随着技术的发展和生产的需求，AGV已经广泛的应用到仓储物流等行业中，而定位导航技术是AGV系统的重要组成部分，是AGV执行任务的先决条件。现阶段室内AGV大部分采用2d激光传感器来进行定位导航，在使用2d激光传感器进行定位之前，需要知道2d激光传感器与AGV控制中心之间的相对位姿变换tf(tx,ty,angle)。
[0003]CN 112731354 A，专利技术名称：AGV上激光雷达位姿的自标定方法。该方案在平坦的地面上，先控制AGV小车原地旋转，计算激光雷达的位姿值，用最小二乘法将这些AGV轨迹点拟合出圆的方程，计算出传感器在小车坐标系下的位置。再控制AGV直行，计算激光雷达的位姿值，用最小二乘法将这些AGV轨迹点拟合成直线，由直线拟合斜率k得到雷达相对底盘的偏角theta。然而该方法存在如下问题：
[0004]1)需要控制小车依靠自身动力完成旋转和直行动作，受小车自身硬件和地面条件的影响，小车直行和旋转动作会存在误差，对标定结果造成影响；
[0005]2)激光雷达位姿采用前后帧激光点云点线ICP得到的，定位精度不高；
[0006]3)激光雷达相对于小车的姿态角是通过拟合小车直行轨迹直线的斜率k得到的，受车身硬件和地面条件的影响，小车直行运动轨迹可能不是直线，导致计算的结果也不准确。
专利技术内容
[0007]本专利技术提供一种2d激光导航AGV控制中心标定方法，旨在改善上述问题。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种2d激光导航AGV控制中心标定方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0009]S1、构建2d激光点云地图；
[0010]S2、采集标定数据：控制AGV绕控制中心做圆周运动至少一周时，实时收集2d激光传感器的位姿，放入旋转位姿集合pose_list1中，控制AGV控制中心做直线运动时，实时收集2d激光传感器的位姿，直行位姿集合pose_list2中；
[0011]S3、基于直行位姿集合pose_list2计算2d激光传感器相对AGV控制中心的旋转角度angle，基于旋转位姿集合pose_list1计算2d激光传感器相对于AGV控制中心的平移量(tx,ty)；
[0012](tx,ty,angle)为2d激光传感器相对于AGV控制中心的相对位姿变换。
[0013]进一步的，旋转角度angle的获取方法具体如下：
[0014]计算直行位姿集合pose_list2中所有相邻位姿的方位角ori
i
及位姿角度均值
[0015]根据方位角ori
i
和位姿角度均值计算出2d激光传感器相对于控制中心的旋转角
度
[0016]所有的angle
i
的均值即为2d激光传感器相对AGV控制中心的旋转角度angle。
[0017]进一步的，平移量(tx,ty)的计算公式具体如下：
[0018]计算圆周位姿集合pose_list1中所有位姿的位置均值(x0,y0)，将(x0,y0)作为圆周的圆心初始坐标C0(x0,y0)，计算位姿集合pose_list1中所有位姿到圆心初始坐标C0(x0,y0)的距离均值，将距离均值作为圆周的初始半径R0；
[0019]将圆心初始坐标C0(x0,y0)和圆周的初始半径R0作为初始值，利用最小二乘法得到最小误差圆的圆心坐标C(x
c
,y
c
)与半径R
c
，即AGV控制中心在地图中的坐标；
[0020]遍历圆周位姿集合pose_list1中每一个位姿，计算AGV控制中心相对于2d激光传感器的相对位姿变换中的平移量(tx
i
,ty
i
)，进而计算2d激光传感器相对于AGV控制中心的相对位姿变换tf
i
的平移量(tx
i
,ty
i
)：
[0021]计算所有相对位姿变换tf
i
的平移量的均值，得到2d激光传感器相对于AGV控制中心的平移量(tx,ty)。
[0022]进一步的，将AGV固定于设备Equip1，AGV的控制中心C与设备Equip1的圆心重合，驱动电机带动固定平面绕圆心做圆周运动，从而带动AGV绕控制中心做圆周运动；
[0023]设备Equip1包括：用于固定AGV的固定平面以及设于固定平面底部的驱动电机，驱动电机通过传动装置与固定平面连接，驱动固定平面顺时针或逆时针转动。
[0024]进一步的，将AGV安装在设备Equip2上，AGV控制中心处于设备Equip2的中线上，且AGV的车身与设备Equip2两边平行，驱动电机带动设备Equip2做直线运动，AGV控制中心随着设备Equip2做直线运动；
[0025]设备Equip2包括：固定平面及设于固定平面底部的驱动电机，驱动电机通过传动装置与固定平面连接。
[0026]进一步的，高精度地图的构建方法具体如下：
[0027](1)令激光叉车停在面板包围区域的中间，启动2d激光雷达后开始扫描，每一帧扫描到的点云数据为curr_points；
[0028](2)将扫描到的点云curr_points按雷达扫描角排入容器list_points中；
[0029](3)判断当前扫描的次数是否满足次数阈值，若不满足，返回步骤(2)，若满足，则执行步骤(4)；
[0030](4)计算容器list_points每个扫描角θ
i
点集中有效点的测距标准差σ
i
，若当前扫描角θ
i
的点集中的有效点数大于数量阈值，且σi＜max_error_d，其中max_error_d为允许的最大测距偏差，则执行步骤(5)；
[0031](5)计算有效点在2d激光点云地图中的坐标并将计算好的点存入2d激光点云地图中。
[0032]进一步的，步骤S2中2d激光传感器的位姿的获取方法具体如下：
[0033]扫描当前环境获取当前帧点云数据point_cloud，将上一时刻的位姿作为当前的初始位姿pose(x,y,θ)，计算当前状态下AGV的精确位姿。
[0034]进一步的，精准位姿的计算过程具体如下：
[0035](1)扫描当前环境获取当前帧点云数据point_cloud，顺序遍历当前的点云point_
cloud，针对当前点云point_cloud中的每个点p
i
(x,y)执行如下步骤；
[0036](2)以上一时刻的位姿作为当前的初始位姿pose(x,y,θ)，将点p
i
(x,y)投影到高精地图map_points后获取投影点p
′
i
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2d激光导航AGV控制中心标定方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：S1、构建2d激光点云地图；S2、采集标定数据：控制AGV绕控制中心做圆周运动至少一周时，实时收集2d激光传感器的位姿，放入旋转位姿集合pose_list1中，控制AGV控制中心做直线运动时，实时收集2d激光传感器的位姿，直行位姿集合pose_list2中；S3、基于直行位姿集合pose_list2计算2d激光传感器相对AGV控制中心的旋转角度angle，基于旋转位姿集合pose_list1计算2d激光传感器相对于AGV控制中心的平移量(tx,ty)；(tx,ty,angle)为2d激光传感器相对于AGV控制中心的相对位姿变换。2.如权利要求1所述2d激光导航AGV控制中心标定方法，其特征在于，旋转角度angle的获取方法具体如下：计算直行位姿集合pose_list2中所有相邻位姿的方位角ori
i
及位姿角度均值θ
i
：根据方位角ori
i
和位姿角度均值计算出2d激光传感器相对于控制中心的旋转角度所有的angle
i
的均值即为2d激光传感器相对AGV控制中心的旋转角度angle。3.如权利要求1所述2d激光导航AGV控制中心标定方法，其特征在于，平移量(tx,ty)的计算公式具体如下：计算圆周位姿集合pose_list1中所有位姿的位置均值(x0,y0)，将(x0,y0)作为圆周的圆心初始坐标C0(x0,y0)，计算位姿集合pose_list1中所有位姿到圆心初始坐标C0(x0,y0)的距离均值，将距离均值作为圆周的初始半径R0；将圆心初始坐标C0(x0,y0)和圆周的初始半径R0作为初始值，利用最小二乘法得到最小误差圆的圆心坐标C(x
c
,y
c
)与半径R
c
，即AGV控制中心在地图中的坐标；遍历圆周位姿集合pose_list1中每一个位姿，计算AGV控制中心相对于2d激光传感器的相对位姿变换中的平移量(tx
i
,ty
i
)，进而计算2d激光传感器相对于AGV控制中心的相对位姿变换tf
i
的平移量(tx
i
,ty
i
)：计算所有相对位姿变换tf
i
的平移量的均值，得到2d激光传感器相对于AGV控制中心的平移量(tx,ty)。4.如权利要求1所述2d激光导航AGV控制中心标定方法，其特征在于，将AGV固定于设备Equip1，AGV的控制中心C与设备Equip1的圆心重合，驱动电机带动固定平面绕圆心做圆周运动，从而带动AGV绕控制中心做圆周运动；设备Equip1包括：用于固定AGV的固定平面以及设于固定平面底部的驱动电机，驱动电机通过传动装置与固定平面连接，驱动固定平面顺时针或逆时针转动。5.如权利要求1所述2d激光导航AGV控制中心标定方法，其特征在于，将AGV安装在设备Equip2上，AGV控制中心处于设备Equip2的中线上，且AGV的车身与设备Equip2两边平行，驱动电机带动设备Equip2做直线运动，AGV控制中心随着设备Equip2做直线运动；设备Equip2包括：固定平面及设于固定平面底部的驱动电机，驱动电机通过传动装置与固定平面连接。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智君，郝奇，郑亮，曹雏清，赵立军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：