基于单线激光雷达的割草机器人建图方法研究*

王新彦，张凯，盛冠杰，易政洋

(江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江，212100)

0 引言

在校园草坪及别墅区草坪的日常维护中，割草机器人在花丛与树木较多环境下作业时，由于传感器的不稳定性易发生漏检及避障失效[1-2]。为了降低割草机器人的漏检率及提高其避障能力，本文对割草机器人的稳定性展开了研究。

近年来国内外研究机构和学者已经研究出各类割草机器人[3-5]，如：Friendly Machines公司设计的Friendly Robomow割草机器人、南京理工大学机械学院研究的MORO割草机器人[6]等，这些割草机器人普遍成本较高，并不适合推向市场。目前已经推向市场的割草机器人以围线割草机器人为主，通过GPS技术实现定位，但是这些方法在障碍物较多场景下定位效果较差，并且铺设电缆成本较高，效率较低，所以本文使用SLAM技术实现割草机器人定位。

相关2D激光SLAM技术方面[7-10]，尹政等[11]针对变电站等复杂环境地图构建问题，分析对比了目前几种主流激光SLAM算法[12-13]，以Cartographer SLAM作为研究基础,该方法基于双单线激光雷达互相垂直的方法实现三维建图的新系统。该方法通过增加传感器方式实现多维感知，需要一定经济成本且在导航时有一定困难，没有有效解决单线激光雷达室外多维感知问题。

针对上述问题，本文提出了一种自动调节激光雷达与SLAM融合的方法，通过Gazebo模拟器[14]与ROS[15]对割草机器人进行三维建模与仿真平台搭建来综合探究割草机器人感知形状不规则花丛的有效性。

1 自动升降装置的割草机器人设计

1.1 割草机器人总体结构设计

割草机器人总体结构设计示意图如图1所示，设计一种基于单线激光雷达自动升降装置的割草机器人，实现单线激光雷达高度的无级调节。……