南京工程学院黄家才获国家专利权
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龙图腾网获悉南京工程学院申请的专利一种基于双目视觉里程计的足式机器人建图与导航方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115049910B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210321993.7,技术领域涉及:G06T17/05;该发明授权一种基于双目视觉里程计的足式机器人建图与导航方法是由黄家才;汪涛;张铎;汤文俊;唐安;高芳征设计研发完成,并于2022-03-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于双目视觉里程计的足式机器人建图与导航方法在说明书摘要公布了:本发明实施例公开了一种基于双目视觉里程计的足式机器人建图与导航方法,涉及多足移动机器人技术领域,在脱离GPS的有效信号范围后,还能够实现足式机器人的自主导航。本发明包括:通过双目相机采集图像帧;提取各个时间戳下的图像帧的特征点,并建立相机坐标系,之后利用所提取的特征点和所述相机坐标系,得到里程计信息;在所述足式机器人移动的过程中,获取关键帧;进一步建立子地图之后,根据所述子地图建立地图,并在所述地图中规划行进路线,并按照所述规划行进路线进行导航。通过所设计的图像处理的方式,避免足式机器人运动过程中起伏不定的状态所拍摄出的图像效果对计算里程计产生影响。
本发明授权一种基于双目视觉里程计的足式机器人建图与导航方法在权利要求书中公布了:1.一种基于双目视觉里程计的足式机器人建图与导航方法,其特征在于,包括: S1、通过双目相机采集图像帧; S2、提取各个时间戳下的图像帧的特征点,并建立相机坐标系,之后利用所提取的特征点和所述相机坐标系,得到里程计信息; S3、在所述足式机器人移动的过程中,获取关键帧; S4、通过扩展卡尔曼滤波器对里程计信息进行滤波估计,得到里程计修正数据; S5、通过激光雷达获取环境感知数据,所述环境感知数据包括:所述足式机器人与障碍物的距离数据; S6、利用S4所获取的里程计修正数据、S5所获取的环境感知数据和惯性测量单元IMU采集的数据,建立用于底层运动控制的子地图,其中,由惯性测量单元采集的数据包括:加速度测量数据和角速度测量数据; S7、根据所述子地图进行优化更新并得到地图;其中,最终得到的地图用于规划行进路线,并按照所述规划行进路线进行导航; 在通过扩展卡尔曼滤波器对里程计信息进行滤波估计的过程中,选用两个状态向量,包括IMU的状态向量和相机的状态向量来构建扩展卡尔曼滤波模型,输入为不同时刻的IMU状态向量和相机状态向量;其中,特征点在多个相机状态之间形成几何约束,进而利用几何约束构建观测模型对卡尔曼滤波模型进行更新,得到的最新的相机状态就是相机的预测位姿作为里程计信息;里程计的真实数据处理方式为:,其中表示最终里程计数据;,分别为基于卡尔曼滤波的里程计数据和基于非线性优化的里程计数据;n表示为单位时间内基于卡尔曼滤波的方法获取到的里程计数据个数; 其中,采用子地图的原理进行处理的过程中,每当获得一次距离数据后,便与当前最近建立的子地图进行匹配,使这一帧的距离数据插入到子地图上最优的位置,不断插入新数据帧的同时该子地图也得到更新,当不再有新的距离数据插入到子地图时,就认为这个子地图已经创建完成;用所有的子地图构建一张尺度信息不精确的全局地图,并将所述尺度信息不精确的全局地图作为S6中建立的用于底层运动控制的子地图,其中包括由5cm*5cm大小的概率栅格,栅格概率小于最小值表示该点无障碍,在与最大值之间表示未知,大于表示该点有障碍; 之后对所述尺度信息不精确的全局地图进行更新迭代,其中,对所述子地图进行优化更新,包括: 所述足式机器人利用所述子地图开始进行移动,并在移动过程中,实时检测所述足式机器人第二次路过所述地图中的同一个空间点并记录,作为修订点; 在每一个更新周期中,获取至少一个修订点后并记录在所述子地图中; 当所述子地图中的修订点停止增加后,停止更新并将最后一次更新的子地图作为所述地图。
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