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专利号: 2021113106894
申请人: 中南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于主动激光SLAM的导航系统,其特征在于该系统采用主动激光SLAM实现了移动机器人在室内环境下高效率建图和高精度定位,包括在未知环境下的主动激光SLAM和已知地图时的自主导航两大部分;主动激光SLAM部分和自主导航部分都包括移动机器人模块、激光雷达模块和处理器模块,而所述主动激光SLAM部分中的处理器模块包括激光SLAM模块、主动探索模块和路径规划模块,自主导航部分中的处理器模块包括定位模块和路径规划模块;所述主动激光SLAM部分中的路径规划模块在探索未知环境时根据当前位置和目标点位置规划路径,所述自主导航部分中的路径规划模块在构建完环境地图时根据当前位置和目标位置规划路径,两者有着相同的结构和功能;

所述激光SLAM模块用于:基于激光雷达点云数据,建立室内环境的三维点云特征地图,并且对其进行平面二维处理后得到对应的二维栅格地图;

所述主动探索模块用于:根据地图信息和基于边界搜索的方法选出当前地图上有探索价值的边界点,并且在探索过程中主动寻找回环区域目标点;

所述路径规划模块包括全局路径规划和局部路径规划,其中全局路径规划用于根据机器人当前位置信息、周围环境静态障碍物信息和目标边界点信息形成一条无碰撞的导航路径;其中局部路径规划用于在导航过程中的动态避障,在局部路径规划算法中引入时间变量,根据机器人的动态约束将运动时间最小化来得到最快路径;

所述定位模块用于:根据主动SLAM模块生成的环境地图进行地图特征匹配确定机器人位置信息,从而完成导航任务;

所述激光雷达模块用于:采集周围环境的三维点云信息,获取点云数据发送至处理器模块;

所述移动机器人模块用于:按照处理后的导航路径驱动机器人移动至目标点。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述定位模块接收激光SLAM模块当前点云帧数据后进行相对位置估计,之后与位于其内部的重定位子模块进行数据融合,进行增量式图优化后推算出当前机器人在地图中的精确位置信息;所述重定位子模块用于将当前帧点云数据和已经建立的点云地图进行特征提取并匹配,进行几何性验证和重定位。