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公开(公告)号：CN117168464A
公开(公告)日：2023-12-05
申请号：CN202311184293.9
申请日：2023-09-14
申请人： 武汉华柔机器人技术有限公司 , 清华大学深圳国际研究生院
摘要： 本发明涉及自主导航技术领域，具体涉及一种应用在植被环境下自主导航中的地形估计的方法，包括本体感知支撑平面估计、外部感知支撑平面估计、参数估计以及平面融合，所述本体感知支撑平面估计采用FAST‑LIO2.0作为里程计，其中融合了IMU和激光雷达LiDAR的信息以提高定位精度，所述外部感知支撑平面估计采用外部感知依赖于激光雷达生成的点云地图，为了得到一个新的EP‑Plane，首先拟合对应于2D节点的Surf‑Plane，与PF‑RRT*中使用的SVD方法相比，我们采用RANSAC方法来拟合平面，可以避免高大的刚性障碍物(例如高大的树木、大石头)对拟合的坡度的影响，所述参数估计为了保证MV‑GPR的精度。本发明通过对地形参数平面中心的位置和平面方向的整体估计，获得了更加精确的支撑地面的估计。
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公开(公告)号：CN115933648A
公开(公告)日：2023-04-07
申请号：CN202211486546.3
申请日：2022-11-24
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G05D1/02
摘要： 本发明公开了一种机器人动态避障方法及系统，包括：S1检测周围环境，初始化确定起始点和目标点，并生成点云；S2将点云输入同步定位与地图绘制模块，生成机器人位姿，并维护三维概率图；S3根据快速随机搜索树和三维概率图生成全局路径，根据点云生成局部地图与障碍物预测轨迹；S4根据障碍物预测轨迹和全局路径生成局部轨迹，并发送运动指令至机器人；S5机器人根据运动指令沿局部轨迹移动；本发明通过根据点云生成局部地图与障碍物预测轨迹，根据障碍物预测轨迹和全局路径生成局部轨迹的设置，预测了障碍物的轨迹，因此能够预先做出规避动作，具有更好的安全性；相比于模型预测控制+障碍物曲线拟合的方法，本发明的障碍物预测的准确性较高。
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公开(公告)号：CN114995457B
公开(公告)日：2024-10-18
申请号：CN202210743713.1
申请日：2022-06-27
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G05D1/43 , G05D1/242 , G05D1/246 , G05D1/65 , G05D1/633 , G05D1/644 , G05D1/247 , G05D1/648 , G05D109/10
摘要： 本发明公开了一种仿地形城市救援机器人的自主导航方法，包括如下步骤：S1、建立救援机器人模型；S2、为所述救援机器人的每个车轮设计控制器用于调节各轮轮速；S3、对所述控制器采用PID速度环的方式进行闭环控制来保证其控制效果的精度；S4、获取感知信息，便于后续的建图与自主导航；S5、在通用的PUTN算法的基础上，设计相应的代价函数使得所述救援机器人能够实时的规避局部障碍物同时平稳地跟随全局参考路径。本发明实现了在非结构化城市地形环境下机器人无先验实时自主导航功能，可用于危险地形下的救援任务。本发明实现了仿地形八轮车的运动学建模与仿真，可用于不同导航算法验证与调试。
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公开(公告)号：CN115167434B
公开(公告)日：2024-06-28
申请号：CN202210869565.8
申请日：2022-07-21
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G05D1/43 , G05D1/246 , G05D1/65 , G05D1/633 , G05D1/644 , G05D1/247 , G05D1/648 , G05D109/10
摘要： 本发明公开了一种局部导航避障方法，包括以下步骤：S1：生成局部高程地图对机器人周围环境表面进行建模以及障碍物表示；S2:根据基于椭圆边界控制障碍函数的模型预测控制规划算法计算机器人的控制指令，进行实时导航避障。本发明基于椭圆边界控制障碍函数的模型预测控制规划算法的设置，可以使机器人的运动规划规避障碍物最小包围椭圆，极大的加快MPC局部避障规划的速度，解决机器人导航的实时性差，不利于机器人的局部实时避障的缺点，实现机器人实时导航避障，在非平坦地形上依旧可以为机器人提供高频率规划，适应性强。
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公开(公告)号：CN117109590A
公开(公告)日：2023-11-24
申请号：CN202311134280.0
申请日：2023-09-05
申请人： 武汉华柔机器人技术有限公司 , 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G01C21/20
摘要： 本发明涉及自主导航技术领域，具体涉及一种基于采样和平面估计的安全实时路径生成方法，包括以下步骤：S1、采样：在空间中随机选择一个点作为目标位置或潜在节点；S2、引导：将树的节点从当前位置向目标位置移动的操作；S3、优化：对生成的路径进行优化，以改善路径的质量或满足特定的优化目标；S4、连接：在树的节点之间建立连接或边，以表示从一个节点到另一个节点的可行路径。本发明实现了在植被环境中安全实时路径生成，实现了在植被环境中对于不可通行的障碍物的判别以及膨胀规避，实现了基于估计平面的对于支撑平面的可通行性指标的实时路径生成。
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公开(公告)号：CN114993316B
公开(公告)日：2024-05-31
申请号：CN202210569964.2
申请日：2022-05-24
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
摘要： 本发明公开了一种基于平面拟合的地面机器人自主导航方法及机器人，包括如下步骤：S1、接收机器人使用激光雷达探测周围环境并返回的实时点云数据；S2、SLAM模块结合里程计信息及激光雷达各时刻返回的点云数据建立全局地图，并将其输入全局规划模块；S3、全局规划模块生成RRT树和稀疏全局路径；在基于GPR进行插值后，将一个密集的全局路径导入到局部规划模块中；S4、局部规划模块中的本地规划器向机器人产生控制输入。本发明更精确地模拟了机器人的真实运行姿态，将问题维度扩展到3维，融合地形分析与路径规划，节省计算资源，提升系统整体的运行速度，在评估地形的可通过性的同时能够用于估计机器人在通过地形时的运行姿态。
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公开(公告)号：CN115167434A
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202210869565.8
申请日：2022-07-21
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G05D1/02
摘要： 本发明公开了一种局部导航避障方法，包括以下步骤：S1：生成局部高程地图对机器人周围环境表面进行建模以及障碍物表示；S2:根据基于椭圆边界控制障碍函数的模型预测控制规划算法计算机器人的控制指令，进行实时导航避障。本发明基于椭圆边界控制障碍函数的模型预测控制规划算法的设置，可以使机器人的运动规划规避障碍物最小包围椭圆，极大的加快MPC局部避障规划的速度，解决机器人导航的实时性差，不利于机器人的局部实时避障的缺点，实现机器人实时导航避障，在非平坦地形上依旧可以为机器人提供高频率规划，适应性强。
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公开(公告)号：CN118816947A
公开(公告)日：2024-10-22
申请号：CN202411168899.8
申请日：2024-08-23
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G01C25/00
摘要： 一种基于粒子群优化的视觉惯性里程计校正方法，通过粒子群优化(PSO)提升定位精度和系统稳定性，其主要步骤包括：初始化采样空间并划分为小立方体；在立方体内生成粒子并赋予初始速度；设定粒子个人和全局最优解；通过迭代评估粒子与点云数据的匹配度，更新最优解；模拟鸟群觅食动态调整粒子速度和位置，引入随机性以探索全局最优；最终输出最优解完成校正。该方法能够有效应对动态环境变化，降低对初始位姿准确性的依赖，减少计算成本，同时处理异常值和噪声，增强系统鲁棒性。
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公开(公告)号：CN115079690A
公开(公告)日：2022-09-20
申请号：CN202210557056.1
申请日：2022-05-20
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G05D1/02
摘要： 本发明公开了一种导盲机器人系统，包括建图与定位系统、状态估计系统、运动规划系统、运动控制系统，所述建图与定位系统将建立的栅格地图传送给运动规划系统，并将机器人与使用者坐标传送给状态估计系统；所述状态估计系统将机器人、使用者坐标的状态估计值传送给运动规划系统；所述运动规划系统利用栅格地图、状态估计值求解出系统的控制变量，并传递给运动控制系统。本发明能够在复杂环境下规划出一条由使用者与机器人当前位置到目标位置的实时路径，并规划作用在人身上的力和机器人的运动速度，从而将使用者安全地、舒适地牵引至目标位置。
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公开(公告)号：CN114995457A
公开(公告)日：2022-09-02
申请号：CN202210743713.1
申请日：2022-06-27
申请人： 清华大学深圳国际研究生院
IPC分类号： G05D1/02
摘要： 本发明公开了一种仿地形城市救援机器人的自主导航方法，包括如下步骤：S1、建立救援机器人模型；S2、为所述救援机器人的每个车轮设计控制器用于调节各轮轮速；S3、对所述控制器采用PID速度环的方式进行闭环控制来保证其控制效果的精度；S4、获取感知信息，便于后续的建图与自主导航；S5、在通用的PUTN算法的基础上，设计相应的代价函数使得所述救援机器人能够实时的规避局部障碍物同时平稳地跟随全局参考路径。本发明实现了在非结构化城市地形环境下机器人无先验实时自主导航功能，可用于危险地形下的救援任务。本发明实现了仿地形八轮车的运动学建模与仿真，可用于不同导航算法验证与调试。
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