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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明公开了一种基于占据栅格配准的车底巡检机器人单轴重定位方法，具体为：机器人再部署期间进行模板采集；机器人运行期间，机器人依据重定位点编号，从SQL数据库中取出采集配置，根据采集配置中的采集时间累积当前点云数据，并对点云数据进行直通滤波；取出模板点云数据，对当前点云与模板点云进行下采样与统计学滤波，并使用单轴配准算法计算当前点云与模板点云之间在x轴方向的平移变换关系；再将当前点云与模板点云的平移变换关系叠加到模板位姿上，使用该新位姿重置机器人里程计。本发明提升了在复杂车底点云下点云相似程度计算效率，降低了在重复的检修地沟特征下算法陷入局部最优的失效概率，提升了算法在多个场景下的适用性。

主权项：1.一种基于占据栅格配准的车底巡检机器人单轴重定位方法，其特征在于，包括机器人部署期间模板采集和运行期间基于模板重定位两部分；机器人部署期间模板采集具体步骤为：步骤A：选取重定位点，生成重定位点编号，并基于外部准确测量将机器人移动到巡检地沟中对应位置上；步骤B：根据现实情况确定点云累积时间、点云所需空间区域与点云下采样分辨率，根据编号生成采集配置；使用3D激光雷达累积点云数据，根据编号生成模板点云数据，同时将外部准确测量距离结果根据编号生成模板位姿，以重定位点编号为主键，插入到SQL数据库中；步骤C：在机器人的业务流程中加入重定位部分，并给定重定位点编号，使得机器人自行从SQL数据库中读取采集配置、模板点云数据与模板位姿，并根据实际状况运行定位修正；机器人运行期间基于模板重定位具体步骤为：步骤1：机器人根据业务流程，依据重定位点编号，从SQL数据库中取出重定位点模板位姿，并以里程计定位信息作为参考，行驶到里程计认为已到达模板位姿的位置上停车，准备开始采集当前点云；步骤2：机器人依据重定位点编号，从SQL数据库中取出采集配置，并调用3D激光雷达，根据采集配置中的采集时间累积当前点云数据，并根据采集配置中的所需空间区域对点云数据进行直通滤波，使其仅保留所需的部分；步骤3：考虑到机器人在巡检地沟内仅具有前后行驶的单自由度，将机器人运行方向定义为x轴正方向，从SQL数据库中取出模板点云数据，对当前点云与模板点云进行下采样与统计学滤波，并使用单轴配准算法计算当前点云与模板点云之间在x轴方向的平移变换关系；单轴配准算法步骤具体为：步骤3.1：生成x方向上的平移搜索空间，平移搜索空间表示为： 式中，dx为搜索间隔，为x轴负方向上的最大搜索范围，即代数值最小的搜索距离，为x轴正方向上的最大搜索范围，即代数值最大的搜索距离，n为搜索空间的大小，表示为： 从而搜索空间中第i项对应的x轴上的平移表示为： 步骤3.2：枚举平移搜索空间Tx，将当前点云Pc根据ti变换为搜索点云Pt，点云Pt中的每一个点表示为： 其中，为当前点云Pc中的每一个点；步骤3.3：将搜索点云Pt与模板点云Pm以一定分辨率转换为八叉树空间占据栅格Mt与Mm，从而可以查询Mm中标记为占据的栅格，其对应栅格在Mt中是否为占据状态，而这一查询是在栅格编号层面连续的；步骤3.4：定义测度函数EPt,Pm，用于评估搜索点云与模板点云的相似程度，考虑到点云均已被转换为八叉树空间占据栅格，因此测度函数表示为： 而配准问题则转化为了求函数最大值的问题，表示为： 使用平移空间搜索的方式，即可计算出当测度函数EPt,Pm达到最大值时的平移变换tr，tr即为输出的配准结果；步骤4：将当前点云与模板点云的平移变换关系叠加到模板位姿上，使用该新位姿重置机器人里程计。

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百度查询： 西南交通大学 一种基于占据栅格配准的车底巡检机器人单轴重定位方法