利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2019107505264
申请人: 深圳无境智能机器人有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-09-26
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于前倾2D激光雷达的地面障碍物检测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:定义障碍物类别;

S2:获取机器人当前所处环境的三维点云信息;

S3:基于S2获取的三维点云信息,分割聚类得到障碍物点云信息;

S4:基于S1定义的障碍物类别,对S3获取的每一障碍物点云信息进行分类;所述S1步骤中的定义障碍物类别包括以下步骤:S11:预设障碍物面向机器人一侧的倾斜角度阈值;

S12:将倾斜角度小于或等于倾斜角度阈值的障碍物定义为可行障碍物,将倾斜角度大于倾斜角度阈值的障碍物定义为不可行障碍物;

所述S2步骤中的获取机器人当前所处环境的三维点云信息包括以下步骤:S21:通过imu和里程计获取机器人在起始坐标系下的局部运动轨迹信息;

S22:通过激光雷达采集机器人所处环境的每一单帧的三维点云信息;

S23:基于S21获取的局部运动轨迹信息,对S22采集的每一单帧三维点云信息进行矫正;

S24:将S23获取的矫正后的每一单帧三维点云信息累加合成机器人当前所处环境的三维点云信息;

所述S21步骤中的获取机器人在起始坐标系下的局部运动轨迹信息包括以下步骤:S211:将机器人启动时所处的位姿作为起始坐标系;

S212:通过imu采集机器人运动过程中的每一时刻的姿态角度信息;

S213:通过里程计采集机器人运动过程中的每一时刻的速度信息;

S214:基于S212采集的姿态角度信息、以及S213获取的速度信息,获取机器人运动过程中每一时刻的位姿信息;

S215:将S214获取的机器人每一时刻的位姿信息累加合成局部运动轨迹信息;所述S23步骤中的对采集的每一单帧三维点云信息进行矫正包括以下步骤:S231:根据激光雷达每一单帧采集三维点云信息的时间戳,及每一单帧接收到的激光点的数量,得到每一单帧内每一激光点接收时的时间戳;

S232:基于S231得到的每一激光点接收时的时间戳及S21获取的机器人在每一单帧采集时间内的位姿信息,推算得到每一激光点接收时对应机器人的位姿信息;

S233:基于S232得到的每一激光点接收时对应机器人的位姿信息,将每一激光点接收时的点信息同步至激光雷达单帧输出的点云信息内。

2.根据权利要求1所述的基于前倾2D激光雷达的地面障碍物检测方法,其特征在于,所述S3步骤中的分割聚类障碍物点云信息包括以下步骤:S31:基于体素滤波法对S2获取的三维点云信息进行降采样处理;

S32:基于直通滤波法在降采样处理后的三维点云信息中滤除地面点云信息;

S33:基于欧几里得聚类法分割聚类得到障碍物点云信息。

3.根据权利要求2所述的基于前倾2D激光雷达的地面障碍物检测方法,其特征在于,所述S31步骤中的体素滤波法对三维点云信息降采样处理包括以下步骤:S311:将三维点云信息进行体素化;

S312:计算每一体素内的所有点的质心坐标的平均值,并将该平均值作为对应体素的质心坐标;

所述S32步骤中的直通滤波法滤除地面点云信息包括以下步骤:S321:预设地面高度阈值;

S322:将低于地面高度阈值的点云归类为在地面采集的点云,并滤除,将高于地面高度阈值的点云保留;

所述S33步骤中的欧几里得聚类法分割聚类得到障碍物点云信息包括以下步骤:S331:预设第一距离阈值;

S332:将S32保留后的点之间的距离与第一距离阈值比较,将小于第一距离阈值的点归类为障碍物点云。

4.根据权利要求3所述的基于前倾2D激光雷达的地面障碍物检测方法,其特征在于,所述S4步骤中的对每一障碍物点云信息进行分类包括以下步骤:S41:基于区域增长算法对每一障碍物点云进行平面分割;

S42:基于平面拟合算法对每一分割平面进行拟合,同时计算拟合后的分割平面的倾斜角度;

S43:将拟合后的每一分割平面的倾斜角度与倾斜角度阈值进行比较,若其中一分割平面的倾斜角度大于倾斜角度阈值,则将该障碍物点云归类为不可行障碍物,若每一分割平面的倾斜角度均小于或等于倾斜角度阈值,则将该障碍物点云归类为可行障碍物。

5.根据权利要求4所述的基于前倾2D激光雷达的地面障碍物检测方法,其特征在于,所述S41步骤中的区域增长算法进行平面分割包括以下步骤:S411:预设第一角度阈值;

S412:计算每一障碍物点云所有点的法向量,并以其中若干点作为参考点,计算每一参考点相邻的所有的点与该参考点之间法向量之间的夹角,将夹角小于第一角度阈值的相邻点归类为同一平面,进而实现对障碍物点云的平面分割。

6.根据权利要求5所述的基于前倾2D激光雷达的地面障碍物检测方法,其特征在于,所述S42步骤中的平面拟合算法拟合分割平面及计算分割平面的倾斜角度包括以下步骤:S421:预设一个平面作为参考平面;

S422:计算每一分割平面内所有点到参考平面的距离差的平方和,根据最小二乘法计算每一分割平面的最优表达式,进而实现对分割平面的拟合;

S423:计算拟合后的分割平面的法向量,进而获得拟合后分割平面的倾斜角度。