室内机器人导航定位方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及机器人，具体涉及一种室内机器人导航定位方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，服务机器人已经逐渐融入人们的日常生活，为人们提供丰富的人性化服务。服务机器人相较于其他类型的机器人，其工作环境通常更为复杂，这对其定位能力提出了更高的要求。定位是确定机器人在其运动环境中的世界坐标系的坐标，它对于服务机器人执行各种任务至关重要。准确的定位信息可以帮助机器人了解自身位置、周围环境以及目标位置，从而实现精确导航、避障和完成任务。

2、服务机器人在室内环境中运行时，主要依赖底部激光雷达进行定位和导航，激光雷达通过发射激光束并测量其反射回来的时间来计算物体与机器人之间的距离。激光雷达在服务机器人中作为主要的传感器之一，能够连续扫描周围环境，获取高精度的距离信息，形成初始点云数据。这些数据随后被用于构建机器人所在环境的地图。然而，室内物品的移动或环境的变化（如家具重新摆放、临时障碍物出现等）可能导致机器人无法准确匹配之前创建的地图，从而出现定位误差和“迷路”现象，这直接影响了服务机器人的导航精度和运行效率。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述不足，本发明提供一种室内机器人导航定位方法、系统、电子设备及存储介质，有效解决室内场景下服务机器人的导航精度和运行效率低的问题。

2、第一方面，本发明提供一种室内机器人导航定位方法，所述方法包括：

3、获取机器人采集到的室内底部的初始点云数据和室内顶部的图像数据；

4、根据所述初始点云数据构建底部环境地图，并根据所述图像数据构建顶部特征地图；

5、在所述机器人根据所述底部环境地图进行导航移动过程中，获取实时点云数据，将所述实时点云数据与所述初始点云数据进行相似度对比，获得第一相似度对比值；

6、根据所述第一相似度对比值，选择所述底部环境地图和/或所述顶部特征地图进行导航，获取导航数据；

7、根据所述导航数据和所述实时点云数据更新导航路径，根据所述导航路径控制所述机器人运动。

8、进一步的，所述根据所述第一相似度对比值，选择所述底部环境地图和/或所述顶部特征地图进行导航，获取导航数据，包括：

9、若所述第一相似度对比值大于等于第一设定阈值，则采用所述底部环境地图进行导航，获得所述导航数据；

10、若所述第一相似度对比值小于所述第一设定阈值，且所述第一相似度对比值大于第二设定阈值，则采用所述顶部特征地图结合所述底部环境地图进行导航，获得所述导航数据；

11、若所述第一相似度对比值小于所述第二设定阈值，则所述机器人停止运行，并发出报警信息。

12、进一步的，所述采用所述顶部特征地图结合所述底部环境地图进行导航之后，还包括：

13、将所述实时点云数据与所述顶部特征地图的数据进行相似度对比，获得第二相似度对比值；

14、若所述第二相似度对比值大于等于第三设定阈值，采用所述顶部特征地图结合所述底部环境地图进行导航，获得所述导航数据；

15、若所述第二相似度对比值小于第三设定阈值，则所述机器人停止运行，并发出报警信息。

16、进一步的，所述获取机器人采集到的室内底部的初始点云数据和室内顶部的图像数据，包括：

17、控制所述机器人的激光采集设备发射激光束，并接收室内底部的物体反射的激光，计算所述激光束从发射到接收的时间差，构建全局地图；

18、记录所述激光束的发射角度和距离信息，并计算所述激光束从发射到接收的时间差，形成初始点云数据；

19、控制所述机器人的图像采集设备采集室内顶部图像，根据所述室内顶部图像提取灰度值，获得所述图像数据。

20、进一步的，所述根据所述初始点云数据构建底部环境地图，包括：

21、对当前帧和前一帧的所述初始点云数据进行预处理，并提取特征点；

22、根据所述特征点将当前帧和前一帧的所述初始点云数据进行特征匹配，并计算所述机器人从前一帧到当前帧的位姿数据；

23、根据所述位姿数据优化所述初始点云数据，将优化后的所述初始点云数据融合到所述全局地图中，构建所述底部环境地图。

24、进一步的，所述将优化后的所述初始点云数据融合到全局地图中，构建底部环境地图，包括：

25、将优化后的所述初始点云数据与所述全局地图进行配准；

26、通过欧式距离方法确定所述初始点云数据与所述全局地图之间的重叠区域和非重叠区域；

27、对所述重叠区域的所述初始点云数据进行加权融合获得融合数据，对所述非重叠区域通过聚类方法进行分割筛选，获得环境信息；

28、根据所述融合数据和所述环境信息构建所述底部环境地图。

29、进一步的，所述根据所述图像数据构建顶部特征地图，包括：

30、根据所述图像数据进行特征提取，获得关键特征信息；

31、将所述图像数据进行图像分割，获得多个图像区域对象；

32、对多个所述图像区域对象进行边缘检测，获得边缘特征信息；

33、根据所述关键特征信息和所述边缘特征信息构建所述顶部特征地图。

34、第二方面，本发明提供一种室内机器人导航定位系统，所述系统包括：

35、数据获取模块，用于获取机器人采集到的室内底部的初始点云数据和室内顶部的图像数据；

36、地图构建模块，用于根据所述初始点云数据构建底部环境地图，并根据所述图像数据构建顶部特征地图；

37、数据对比模块，用于在所述机器人根据所述底部环境地图进行导航移动过程中，获取实时点云数据，将所述实时点云数据与所述初始点云数据进行相似度对比，获得第一相似度对比值；

38、地图选择模块，用于根据所述第一相似度对比值，选择所述底部环境地图和/或所述顶部特征地图进行导航，获取导航数据；

39、导航定位模块，用于根据所述导航数据和所述实时点云数据更新导航路径，根据所述导航路径控制所述机器人运动。

40、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如本发明第一方面所述的室内机器人导航定位方法。

41、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的室内机器人导航定位方法。

42、本发明提供的室内机器人导航定位方法、系统、电子设备及存储介质，通过集成室内底部的点云数据和室内顶部的图像数据，当底部的点云数据对比出现差异时，机器人会利用顶部特征信息进行对比和融合，通过优化算法调整机器人的位置估计和地图信息，实现地图的实时校正，从而机器人能够更准确地感知周围环境的变化，适应室内物品移动或环境变化等复杂情况，实现更精确的环境感知和地图构建，提高机器人的导航定位精度。同时校正后的地图不仅还为未来的导航任务提供了更可靠的参考，增强了机器人的自主性和适应性。