(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211062086.1 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市金牛区二环路 北一段111号 (72)发明人 张目华　马磊　沈楷　孙永奎　 (74)专利代理 机构 成都信博专利代理有限责任 公司 5120 0 专利代理师 舒启龙 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (54)发明名称 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 (57)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。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115446834 A 2022.12.09 CN 115446834 A 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； 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。 2.根据权利要求1所述的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， 所述 步骤3中的单轴配准 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中的每权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115446834 A 2一个点 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E(Pt,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E(Pt,Pm)达到最大值时的平移变换 tr， tr即为输出的配准结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115446834 A 3