顧輝　丁亞峰　何興臣

中圖分類號：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0293-01

在機(jī)器人路徑規(guī)劃中，一般用到的有三種地圖，分別為特征地圖、拓?fù)涞貓D和柵格地圖。

機(jī)器人使用的三維激光雷達(dá)方案，因?yàn)閽呙桀l率高，在短時間內(nèi)，掃描得到的點(diǎn)的數(shù)據(jù)十分龐大，所以對每個柵格來說，都可以用大量點(diǎn)的數(shù)據(jù)來推測它的屬性（是不可通行的障礙物還是可通行的平地、陡坡、高臺）。

建立一個柵格地圖，根據(jù)本機(jī)器人整體技術(shù)指標(biāo)的需要和激光雷達(dá)精度的性能，柵格地圖的精度為500×500（mm），即每個柵格的長和寬都為500mm，整個地圖包含10×10個方格，即地圖長度為10個柵格，寬度為10個柵格。本系統(tǒng)通過激光雷達(dá)掃描環(huán)境后一般產(chǎn)生十幾萬個三維點(diǎn)坐標(biāo)，所以將這些點(diǎn)根據(jù)它們的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)映射到平面上的柵格中，同時保留這些點(diǎn)的高度信息。

由于反恐防暴機(jī)器人在野外環(huán)境執(zhí)行任務(wù)時，會遇到凹凸不行的路面，此時運(yùn)用激光雷達(dá)測量的環(huán)境高度會出現(xiàn)較大誤差，另外有時測的高度確實(shí)超出了機(jī)器人所能通過的閾值高度，但是如果是斜坡地形，則機(jī)器人同樣有可能通過（斜坡角度小于機(jī)器人能通過的斜坡角度閾值），所以本論文采用檢測一個柵格內(nèi)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的梯度差來判斷一個柵格的屬性。

將掃描到的點(diǎn)云環(huán)境按照平面二維坐標(biāo)虛擬成一個個規(guī)定大小的柵格，每個柵格中有若干個坐標(biāo)點(diǎn)。在每一個柵格中，計算此柵格中最高高度和最低高度的高度差h，如果高度差h小于機(jī)器人能通過的高度的閾值H，則認(rèn)為此柵格為平地或可通行的高臺、坡面地形。如果高度差h大于機(jī)器人能通過的高度的閾值H，則繼續(xù)檢測坡度。對這個柵格內(nèi)的點(diǎn)運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行擬合，擬合的平面模型為：

ax+by-z+c=0（1）

本文應(yīng)用最小二乘法進(jìn)行平面的擬合，根據(jù)最小二乘法的原理，要想得到最符合所有點(diǎn)的平面，則要滿足：

如果坡度θ小于機(jī)器人能通過的坡度的閾值，則機(jī)器人就可以以上坡姿態(tài)通過此柵格；而如果坡度大于機(jī)器人能通過的坡度閾值，則此柵格的屬性被標(biāo)記為不能通過的障礙。

收稿日期：2018-9-10