一種實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)、方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人地圖構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)器人全方位實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)、方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地圖繪制是一種高難度的機(jī)器人技術(shù)，尤其是對(duì)陌生環(huán)境的地圖感知與繪制，是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)基本且重要的問(wèn)題。機(jī)器人在未知環(huán)境中從一個(gè)未知的未知開(kāi)始移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中根據(jù)未知估計(jì)和傳感器觀測(cè)進(jìn)行自身定位，同時(shí)建立環(huán)境地圖。
[0003]現(xiàn)有的地圖繪制一般利用激光測(cè)距儀測(cè)量各點(diǎn)的距離后通過(guò)人為計(jì)算并繪制，效率非常低下。目前還沒(méi)有自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)地圖繪制的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種智能、自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建的系統(tǒng)、方法及其裝置。
[0005]—種實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)，包括:
激光測(cè)距模塊，用于采集目標(biāo)區(qū)域的全方位距離信息，并將距離信息傳送至地圖繪制模塊；
定位模塊，用于對(duì)目標(biāo)區(qū)域的定位及定位校準(zhǔn)，并將定位數(shù)據(jù)傳送至地圖繪制模塊； 地圖繪制模塊，用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的距離信息及定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)繪制目標(biāo)區(qū)域的地圖
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[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括視覺(jué)采集模塊，用于采集目標(biāo)區(qū)域的全方位立體視覺(jué)信息，并將視覺(jué)信息傳送至地圖繪制模塊，以繪制三維模型地圖。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光測(cè)距模塊包括激光發(fā)射器、激光接收器及旋轉(zhuǎn)底座，激光發(fā)射器及激光接收器安裝在旋轉(zhuǎn)底座上;所述激光發(fā)射器發(fā)射激光，所述激光接收器接收反射回激光，所述旋轉(zhuǎn)底座勻速旋轉(zhuǎn)，以獲得全方位距離信息。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述定位模塊包括差分GPS基站、差分GPS接收機(jī)，所述差分GPS基站與差分GPS接收機(jī)通過(guò)433MHz進(jìn)行通信。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述地圖繪制模塊接收目標(biāo)區(qū)域的距離信息及定位數(shù)據(jù)后，運(yùn)用OpenGL繪圖函數(shù)實(shí)時(shí)繪制地圖，并在⑶I界面顯示。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述GUI界面設(shè)有最大半徑值r的背景圓，以及當(dāng)前測(cè)量半徑R的當(dāng)前圓。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述GUI界面中，當(dāng)前圓在背景圓表示為R= Rl/r，Rl為當(dāng)前測(cè)量值，所述背景圓與當(dāng)前圓使用不用顏色線條表示，數(shù)據(jù)更新頻率為5Hz。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述定位模塊通過(guò)解析NMEA協(xié)議來(lái)獲得經(jīng)瑋度、高度、時(shí)間等信息，并顯示在⑶I界面。
[0013]—種實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建方法，包括以下步驟: 獲取目標(biāo)區(qū)域的全方位距離信息，并將距離信息傳送至地圖繪制模塊；
獲取目標(biāo)區(qū)域的定位及定位校準(zhǔn)，并將定位數(shù)據(jù)傳送至地圖繪制模塊；
根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的距離信息及定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)繪制目標(biāo)區(qū)域的地圖信息。
[0014]—種實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建裝置，包括移動(dòng)支撐平臺(tái)和所述實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建方法和系統(tǒng)，所述移動(dòng)支撐平臺(tái)用于實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)的安裝、固定及移動(dòng)。
[0015]上述實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)、方法和裝置，利用激光測(cè)距模塊的三角測(cè)量法及定位模塊的差分定位，結(jié)合視覺(jué)采集模塊與移動(dòng)支撐平臺(tái)，運(yùn)用OpenGL繪圖方法，可實(shí)現(xiàn)未知環(huán)境的全方位實(shí)時(shí)二維、三維地圖的構(gòu)建，具有地圖繪制精度高、繪制效率快等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為一實(shí)施例中實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為一實(shí)施例中實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)、方法和裝置進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)、方法和裝置的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)、方法和裝置可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容更加透徹全面。
[0019]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0020]在一些實(shí)施例中，如圖1所示，一種實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建系統(tǒng)100，包括:
激光測(cè)距模塊101，用于采集目標(biāo)區(qū)域的全方位距離信息，并將距離信息傳送至地圖繪制豐吳塊。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述激光測(cè)距模塊101設(shè)置在目標(biāo)區(qū)域上，包括激光發(fā)射器1011、激光接收器1012及旋轉(zhuǎn)底座1013，激光發(fā)射器1011及激光接收器1012安裝在旋轉(zhuǎn)底座1013上;所述激光發(fā)射器1011發(fā)射的激光照射到物體上后，從物體反射回，被激光接收器1012接收，利用三角測(cè)量法，通過(guò)記錄時(shí)間差，可以計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域與物體的距離，所述旋轉(zhuǎn)底座1013勻速旋轉(zhuǎn)一周，即可獲得目標(biāo)區(qū)域全方位的距離信息。
[0022]定位模塊102，用于對(duì)目標(biāo)區(qū)域的定位及定位校準(zhǔn)，并將定位數(shù)據(jù)傳送至地圖繪制模塊。
[0023]在一些實(shí)施例中，所述定位模塊102包括差分GPS基站1022、差分GPS接收機(jī)1021，所述差分GPS接收機(jī)1021設(shè)置在目標(biāo)區(qū)域上，通過(guò)433MHz與差分GPS基站1022進(jìn)行通信。通過(guò)差分定位法修正GPS信息，能夠保持定位誤差在5厘米的范圍內(nèi)。
[0024]在一些實(shí)施例中，所述定位模塊102可通過(guò)解析NMEA協(xié)議來(lái)獲得經(jīng)瑋度、高度、時(shí)間等信息，并顯示在GUI界面，同時(shí)可預(yù)留程序接口供其它開(kāi)發(fā)者使用，調(diào)用GPS信號(hào)信息。
[0025]地圖繪制模塊103，用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的距離信息及定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)繪制目標(biāo)區(qū)域的地圖信息。
[0026]在一些實(shí)施例中，所述地圖繪制模塊103的主板帶有6個(gè)RS232串口和10個(gè)USB接口，同時(shí)安裝有ROS (Robot Operating System,機(jī)器人操作系統(tǒng))，通過(guò)TTL串口轉(zhuǎn)USB串口模塊(115200bps)接受目標(biāo)區(qū)域的距離信息，通過(guò)RS232串口(9600bps)接受目標(biāo)區(qū)域的定位數(shù)據(jù);運(yùn)用OpenGL繪圖函數(shù)實(shí)時(shí)繪制地圖，并在⑶I界面顯示。
[0027]在其中一個(gè)實(shí)施例中，