基于kinect的室内移动机器人楼梯攀爬位姿快速估计方法

摘要

楼梯是室内移动机器人面对的主要障碍之一,攀爬过程中需要估计机器人相对于楼梯的位姿.大多数室内定位的方法均应用于二维空间平面,而攀爬楼梯属于三维空间的运动,多了高度上的位移,为位姿估计带来了很大的挑战.本文提出了一种基于二维图像和部分深度信息的机器人攀爬楼梯时的位姿估计方法.该方法利用水平楼梯边沿线与楼梯台阶的高度和宽度边沿相交的特性,提出三线相交法来检测楼梯边沿点.然后结合边沿点的深度信息得到其在相机坐标系下的三维坐标,建立楼梯坐标系并求解位姿.同时,利用边沿点到相机距离的周期变化特性实现行走楼梯阶数的计数.最后利用kinect相机在楼梯上的移动模拟机器人的攀爬并对提出的方法进行测试,结果显示了其有效性和实用性.