• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (11): 36-45.doi: 10.3901/JME.2019.11.036

• 特邀专栏:共融机器人 • 上一篇    下一篇

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基于行人行为学习的机器人同时定位与可通行区域制图

邢志伟, 朱晓蕊, 何超   

  1. 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院 深圳 518055
  • 收稿日期:2018-04-02 修回日期:2018-11-30 出版日期:2019-06-05 发布日期:2019-06-05
  • 通讯作者: 朱晓蕊(通信作者),女,1977年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为移动机器人系统与技术,2012年获得国家科技进步二等奖。E-mail:zhuxiaorui@hotmail.com
  • 作者简介:邢志伟,男,1986年出生,博士研究生。主要研究方向为户外大尺度环境下移动机器人的自主定位与导航。E-mail:williamxing@foxmail.com;何超,男,1992年出生,硕士研究生。主要研究方向为机器人视觉定位,图像处理。E-mail:hithechao@gmail.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(91648102)。

Simultaneous Localization and Traversable Region Mapping Based on Pedestrian Behavior Learning

XING Zhiwei, ZHU Xiaorui, HE Chao   

  1. School of Mechanical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology(Shenzhen), Shenzhen 518055
  • Received:2018-04-02 Revised:2018-11-30 Online:2019-06-05 Published:2019-06-05

摘要: 在人机共融环境中,移动机器人自主移动必须解决可通行区域感知与自身定位的问题。因此提出了一种基于行人行为学习的机器人同时定位与可通行区域制图算法。该算法首先基于行人行为学习的方式对非结构化道路环境中的可通行区域进行采样,并使用区域生长算法得到连通的可通行区域。在定位与制图过程中,将视觉SLAM技术与检测到的行人信息和可通行区域信息结合起来,在匹配过程中剔除动态行人身上的特征点,并通过恒速率模型+DLT算法和贪心搜索+DLT算法结合的方式提升匹配的速度和鲁棒性,在Bundle Adjustment优化过程中针对不同特征点给予不同的权重以进一步提升精度,并在构建的环境点云地图中增量式添加所检测到的可通行区域信息。试验表明在复杂的非结构道路环境中,该算法可以在移动机器人平台上同时实现准确的自定位和包含可通行区域的环境地图。

关键词: 非结构道路, 可通行区域, 同时定位与制图, 行人行为学习

Abstract: In human-robot coexist environment, autonomous mobile robots must solve the problem of traversable region perception and self-positioning. Hence proposes an algorithm of simultaneous localization and traversable region mapping based on pedestrian behavior learning. The algorithm samples the traversable region in the unstructured road environment based on pedestrian behavior learning, and uses region growing algorithm to obtain connected traversable region. On simultaneously localization and mapping, visual SLAM technology is combined with the detected pedestrian information and traversable region information. The feature points on dynamic pedestrians are excluded in the matching process, and the constant speed model + DLT algorithm and greedy search + DLT are used to speed up the matching process and enhance the robustness. In the Bundle Adjustment optimization process, different weights are given to different feature points to further improve the accuracy. The detected traversable region information is then incrementally added into the point cloud map. Experiments show that in a complex unstructured road environment, the algorithm can achieve accurately self localization and obtain traversable region mapping on the mobile robot platform.

Key words: pedestrian behavior learning, simultaneous localization and mapping, traversable region, unstructured road

中图分类号: