基于三維激光雷達和反光柱的機器人定位*

陳新宇，雷 斌,1b，蔣 林,1b，張文俊

(1.武漢科技大學a.冶金裝備及其控制教育部重點實驗室；b.機器人與智能系統研究院，武漢 430081；2.立得空間信息技術股份有限公司，武漢 430073)

0 引言

隨著響應國家“中國制造2025”戰略規劃，移動機器人技術在實際生活中和產品應用等領域也獲到了高速的進展，如物流機器人[1-2]對貨物的搬運、服務機器人[3]在家庭、酒店和商場中的使用、巡檢機器人[4-5]在電力維修巡檢方面的運用和自動駕駛技術[6-7]的逐漸崛起。

其中移動機器人的定位就是要通過不同的傳感器獲取其在當前環境下的位姿信息。常用的傳感器如輪式里程計、GPS、IMU(慣性測量單元)、相機和激光測距儀等。基于輪式里程計的定位[8]和基于IMU(慣性測量單元)的定位方法在定位過程中會產生累計誤差，需要進行修正。基于相機的定位方法[9]主要是通過獲取環境中的視覺特征如ORB[10]特征來進行匹配定位，但是會受到光照和測距有限影響，定位魯棒性不高。基于激光雷達的定位方法是通過當前幀和上一幀數據進行搜索匹配，常用的匹配方法有：ICP[11](迭代最近點)、NDT[12](正態分布轉換)和KD樹等點云配準方法。而激光雷達不受環境光照等影響，具有精度高，測量距離遠和魯棒性更高等優點。

激光雷達也可以通過獲取環境中人工設定的特殊標簽進行定位，RONZONI等[12]通過布置的標簽進行機器人定位，但是這種利用線段進行特征匹配的方法效率不高，定位精度和定位魯棒性較差。吳波[13]提出了一種利用二維激光雷達和設置的反光板來進行移動機器人定位的方法，并結合里程計使用擴展卡爾曼濾波算法融合定位，但是該方法的使用場景有限。……