基于手绘地图和路径的移动机器人视觉导航方法

摘要

一种基于手绘地图和路径的移动机器人视觉导航方法，首先根据较小偏差的原则提取运行路径中的关键引导点，将原始路径分成多段；然后，在各段运行过程中，对预先绘制环境地图中对应的参考图像以及机器人摄像头实时采集到的信息进行匹配，估计当前视野中最可能存在的图像，并利用SURF算法检测图像的特征，依靠KD-TREE方法快速求得匹配点，采用RANSAC算法求解参考图像与实时图像的投影变换矩阵，进而得到参考图像在实时图像中的位置，并融合里程计数据，得到机器人的参考位置。再后，根据获得的机器人参考位置，计算下一段的运行方向，直至运动到最后一个参考点。该机器人不需要精确的环境地图及精确运行路径就能运行到指定区域，并能避开动态障碍物。

主权项

1.一种基于手绘地图和路径的移动机器人视觉导航方法，其特征在于该方法包括：手绘地图的绘制与表示、基于视觉的机器人粗定位、基于预测估计的机器人导航，一.手绘地图的绘制与表示将真实地图M与不精确的手绘地图建立有效的映射关系，其手绘地图表示为其中表示路标(尺寸，位置)在手绘地图中的概略位置，即存在映射关系路标(尺寸，位置)a表示机器人的初始概略位姿，这里包含路径的起始点S，终点D，以及路径线路图，主要从所绘路径的延伸趋势出发，将原始路径分成几段，每段都有一个关键引导点，将机器人引导到关键引导点附近，然后向着下一个关键引导点运行；为了便于机器人的控制，关键引导点间的运动采用直线运行的方式，在原始路径上提取关键引导点的较小偏差原则是：既能反映出机器人原有的运动趋势，又能减少机器人整体的旋转频率，即选取的关键引导点的数目尽量少；二.基于视觉的机器人粗定位为了使机器人在导航行进的过程中，根据视觉获取的信息，粗略的定位机器人；这里给出两个必要的假设：1)原始图像的大致拍摄距离已知，且环境特征较丰富；2)原始图像里的环境信息在自身垂直平面内变化很小，即环境中具体物体在垂直方向上的高度变化不大；