恭喜哈尔滨工业大学(深圳)陈浩耀获国家专利权
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龙图腾网恭喜哈尔滨工业大学(深圳)申请的专利三维感知传感器及其面向建筑物的主动重建方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114708311B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210290830.7,技术领域涉及:G06T7/30;该发明授权三维感知传感器及其面向建筑物的主动重建方法是由陈浩耀;曹明;李鸣航;楼云江设计研发完成,并于2022-03-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本三维感知传感器及其面向建筑物的主动重建方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种三维感知传感器,通过设计由云台底盘、云台支架、驱动电机构成的二轴云台来提供激光雷达的俯仰角与偏航角,从而满足主动重建的任务。同时还公开了一种面向建筑物的主动重建方法,用于解决户外场景的建筑物的主动重建问题,以地面移动机器人的运动学特性和应用场景为导向,提出并建立了一种新颖的基于移动机器人的面向建筑物的主动重建系统,从而实现了户外场景下建筑物的主动探索与重建技术的视角与路径规划,在此基础上,又进一步研究并提出了一种基于因子图优化的激光雷达‑惯性里程计的定位性能提升方案,通过本发明的方案,机器人能够有效执行基于移动机器人的户外建筑物主动重建。
本发明授权三维感知传感器及其面向建筑物的主动重建方法在权利要求书中公布了:1.一种面向建筑物的主动重建方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1.通过机器人的激光雷达对建筑物进行扫描,并将扫描区域中获取的每帧点云进行坐标转换,将每帧点云用于更新建筑物的地图,以完成重建建筑物的地图,建筑物重建的地图为栅格地图;步骤S2.对于步骤S1建筑物重建的地图,采用点云更新栅格地图中建筑物的占据栅格和占据栅格设定半径范围内的非占据栅格;步骤S3.每当步骤S2中的每一帧点云被用于更新栅格地图的占据栅格和非占据栅格后,计算该点云的轴对齐包围框,在轴对齐包围框内提取在空间上与建筑物的占据栅格毗邻,并且与未知栅格毗邻的栅格作为边境栅格,并且删除任何与轴对齐包围框有交集的边境栅格聚类,以完成对边境栅格的提取;步骤S4.在步骤S3提取得到边境栅格后,利用区域增长算法对边境栅格进行聚类,使得空间上相连的边境栅格组成边境栅格聚类,通过设置阈值对边境栅格聚类进行筛选,筛选出符合设定阈值范围内的边境栅格聚类;步骤S5.通过步骤S4提取边境栅格并将其根据空间位置关系进行聚类,设边境栅格聚类的集合为Cfrt,机器人对边境栅格聚类进行观测,直到环境中没有边境栅格聚类或者所有边境栅格聚类都不能在机器人的可行驶区域内被看见;对于每一个边境栅格聚类Cfrt,通过在机器人可行驶区域内对边境栅格聚类进行视角采样,从而获得其对应的视角集合VPi;步骤S6.在得到边境栅格聚类的视角集合VPi后,根据边境栅格聚类所能观测到的信息以及边境栅格聚类到当前机器人的位置给视角打分,以获得当前环境下每个边境栅格聚类的最佳观测视角,进而得到最高得分视角集合;步骤S7.在得到最高得分视角集合后,进行旅行商问题求解,求出下一个最佳视角,根据下一个最佳视角完成机器人的路径规划与导航;步骤S8.在完成步骤S7的路径规划后,机器人的主动探索与路径规划模式为规划-执行-观测循环,机器人执行规划好的路径,且在行走过程中,通过定位模块中的激光雷达对建筑物进行扫描,并将建筑物的占据栅格按照设定半径进行膨胀,获取膨胀后的位于占据栅格周围的自由栅格,以补全自由栅格,完成地图更新,同时完成步骤S5的视角采样,以使机器人通过路径规划完成对建筑物的主动探索与地图重建;步骤S7中的所述定位模块包括三维感知传感器和惯性测量单元IMU,所述三维感知传感器包括激光雷达和用于调整激光雷达偏航角和俯仰角的驱动电机。
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