一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法和装置与流程

技术特征：
1.一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，其特征在于，包括以下过程：获取阀厅场地中机器人作业待机点的uwb坐标，并将此uwb坐标作为阀厅场地的二维栅格地图的原点坐标；获取机器人在阀厅场地移动过程中的里程计数据及包含空间障碍物的二维激光雷达点云数据，构建阀厅场地的二维栅格地图；响应于灭火请求，获取目标点在二维栅格地图中坐标；获取作业起点的uwb坐标，基于作业起点的uwb坐标和二维栅格地图的原点坐标，计算得到作业起点在二维栅格地图的坐标；对二维栅格地图中作业起点到目标点的路径进行规划，得到对应的规划路径；在机器人沿规划路径移动过程中，若判断行进方向有障碍物且此障碍物对应的代价大于设定阈值，则等待消除障碍物后继续沿规划路径向目标点移动。2.根据权利要求1所述的一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，其特征在于，还包括：在机器人返程时以待机作业点为目标点进行路径规划，获得对应的规划路径，以供机器人沿规划路径倒向返回。3.根据权利要求1所述的一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，其特征在于，还包括：在机器人沿规划路径移动过程中，通过amcl定位算法基于里程计数据及二维激光雷达数据进行定位。4.根据权利要求1所述的一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，其特征在于，所述获取阀厅场地中机器人作业待机点的uwb坐标，包括：采用uwb传感器组件来获取阀厅场地中机器人作业待机点的uwb坐标，所述uwb传感器组件包括多个基站和uwb标签，所述基站放置在阀厅场地的四角，所述uwb标签放置于机器人上。5.根据权利要求1所述的一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，其特征在于，所述构建阀厅场地的二维栅格地图，包括：采集机器人前向的多线激光雷达点云数据，通过立体空间垂直平面投影方式转为二维激光点云数据；采集里程计数据及imu数据，通过ekf算法融合得到融合后的里程计数据；基于融合后的里程计数据及二维激光雷达点云数据，通过slam算法构建阀厅场地的二维栅格地图。6.根据权利要求1或2所述的一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，其特征在于，所述对二维栅格地图中作业起点到目标点的路径进行规划，包括：利用a*算法对二维栅格地图中作业起点到目标点的路径进行全局路径规划，获得作业起点到目标点的全局规划路径；利用ftc算法对全局规划路径中的点作为局部目标进行局部路径规划，获得对应的局部规划路径。7.根据权利要求1所述的一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，其特征在于，所述障碍物对应的代价的计算过程为：
在二维栅格地图中截取机器人周边区域的局部栅格地图作为局部静态层，并在局部静态层上叠加车道层和障碍物层；根据每个栅格到障碍物的距离确定每个栅格的代价值；基于机器人当前位置到障碍物之间所有栅格的代价值，计算得到障碍物对应的代价。8.一种阀厅消防机器人自动导航及避障装置，其特征在于，包括：地图原点定位模块，用于获取阀厅场地中机器人作业待机点的uwb坐标，并将此uwb坐标作为阀厅场地的二维栅格地图的原点坐标；地图构建模块，用于获取机器人在阀厅场地移动过程中的里程计数据及包含空间障碍物的二维激光雷达点云数据，构建阀厅场地的二维栅格地图；目标点获取模块，用于响应于灭火请求，获取目标点在二维栅格地图中坐标；导航初定位模块，用于获取作业起点的uwb坐标，基于作业起点的uwb坐标和二维栅格地图的原点坐标，计算得到作业起点在二维栅格地图的坐标；路径规划模块，用于对二维栅格地图中作业起点到目标点的路径进行规划，得到对应的规划路径；空间避障模块，用于在机器人沿规划路径移动过程中，若判断行进方向有障碍物且此障碍物对应的代价大于设定阈值，则等待消除障碍物后继续沿规划路径向目标点移动。

技术总结
本发明公开了一种阀厅消防机器人自动导航及避障方法，通过激光雷达、IMU、里程计多种传感器数据融合，实现对阀厅场景的立体感知，采用SLAM算法构建含有空间障碍物的高精二维地图；利用UWB技术实现精准初定位，全局路径规划采用A*算法规划合理最短路径，局部路径规划利用FTC算法，使阀厅机器人能实现平滑的前进后退的路径规划，结合多线激光雷达和超声波传感器感知障碍物，实现对空间的障碍物避障。实现对空间的障碍物避障。实现对空间的障碍物避障。


技术研发人员：黄国方 杨明鑫 钟亮民 陈向志 单超 刘晓铭 张静 张斌 吴圣和 王文政 甘志坚 谢永麟 彭奕 汤济民 谢芬 郝永奇 廖志勇 周兴俊 薛栋良 侯建国 温祥青 童宇辉 张丛丛 吴嵩青 蒋轩
受保护的技术使用者：国电南瑞科技股份有限公司
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2021/10/26