CN104729499A - 一种室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，包含步骤1)：室内机器人接收服务器的指令进行室内区域的场景扫描，数据回传给服务器以创建初步的室内地图；2)：服务器将蓝牙设备的图标设定在室内地图上并得到相应坐标形成标准室内地图；3)：对照地图中蓝牙设备的坐标，在实际场景的对应位置布置蓝牙设备；4)：服务器建立与蓝牙设备的关联形成对应位置的坐标关系，使室内机器人与蓝牙设备之间建立对应的关联；5)：移动终端与蓝牙设备之间建立关联并将此信息回传给服务器，服务器在标准室内地图上实时计算移动终端与蓝牙设备之间的位置关系；6)：机器人通过蓝牙设备与移动终端之间，以及与蓝牙设备之间的位置关系，定位移动终端。

Description

一种室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法

技术领域

本发明涉及室内机器人移动的方法，特别是涉及一种室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法。

背景技术

随着通讯技术的飞速发展，几乎每个人都会携带至少一种移动终端，例如，手机、Pad等，而这些移动终端内基本都可设置有蓝牙功能。同时，随着机器人技术的不断发展，越来越多的服务型机器人被广泛应用于人们的工作生活中。但是室内服务型机器人设备通常在没有或很少来自用户或操作人员操作的环境内行走。而对于许多家庭或商业用途而言，能够实现或便于室内机器人定位导航进行移动控制的要求则趋向更简便灵活。

在现有技术中，为了有效地判断位置并使移动机器人移动，需要移动机器人生成机器人正在移动的空间的地图，并需要识别机器人在空间中的位置。在工业领域，由于有严格的工作流程和工作位置，若想让机器人到达某一目标附近，一种方法是在机器人的轨迹地图上标记该目标的工作位置，让机器人到达其工作位置即可。这种方式限制了目标的移动，在类似于餐馆或车间等固定台桌的场地中是比较合适的，一旦目标位置发生了移动，机器人便无法到达指定目标。还一种解决方法是地面上贴上磁条，机器人按照磁条路径行进，到达磁条上得某一目标附近。因为无法确定目标的位置，所以根据提前设定行进距离来进行标记餐桌或工位。此外，在服务型机器人市场领域，在机器人安装声纳传感器，或是在被追踪目标身上佩戴相应的模块，以及利用机器人上的激光仪器采用激光扫描来对前方的物体进行3D检测实现定位，但上面的定位都是在已经发现被追踪目标的前提下进行的。此外，在机器人身上安装全球定位系统 (Global Positioning System，GPS)模块，被追踪目标上也设置具有GPS功能的设备，则被追踪目标上的GPS设备会将其位置坐标实时的同步到服务器上，机器人从服务器获取该被追踪目标的GPS位置坐标，结合自身的GPS位置坐标，判断移动的方向和距离。但这种方式主要用于飞行器，或在开阔的室外环境中运行的陆地机器人，在室内或建筑物比较密集的环境中会存在很大的位置误差。而室内的机器人更多的运行与室内或建筑较密集的环境中，使用GPS无法满足机器人定位被追踪目标的要求。此外现有技术中，更多的是机器人定位蓝牙设备，定位精度不高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，包含如下步骤：

步骤1)：室内机器人通过无线网络接收服务器发送的指令，基于激光测距仪进行室内区域的场景扫描，将获得的扫描数据回传给服务器以创建初步的室内地图；

步骤2)：服务器基于已创建初步的室内地图，将作为蓝牙定位标的蓝牙设备的图标设定在所获得的室内地图上，并对应计算出该蓝牙定位标在所述室内地图上的相应坐标，形成标准室内地图；

步骤3)：根据所获得的标准室内地图，对照在标准室内地图中室内蓝牙定位标的坐标位置，在实际室内场景中对应的位置上设置蓝牙设备；

步骤4)：服务器基于存储的标准室内地图建立与蓝牙设备的关联，并基于存储的标准室内地图，形成对应位置的坐标关系表，使室内机器人与蓝牙设备之间建立起对应的关联；

步骤5)：移动终端与蓝牙设备之间建立关联，并将关联信息回传给服务器，服务器在标准室内地图上实时计算移动终端与蓝牙设备之间的位置对应关系；

步骤6)：室内机器人通过服务器存储处理的标准室内地图上的蓝牙设备与移动终端之间的位置对应关系，以及机器人与蓝牙设备之间的关联位置关系，进一步定位移动终端。

所述的步骤2)进一步包括对初步的室内地图进行地图校正，比照实际场景完成去噪和优化，以形成与室内实际场景相匹配的基础室内地图，并根据所获得的基础室内地图，形成标准室内地图。

所述的移动终端和蓝牙设备是指包括至少一个移动终端，和一个蓝牙设备；或者包括至少一个移动终端，和多个蓝牙设备。

所述的移动终端设置唯一ID，移动终端实时接收蓝牙设备发出的蓝牙信号，使得移动终端可与特定的蓝牙设备对应以建立位置关系。

所述的步骤5)中移动终端与蓝牙设备建立关联，确定相对于蓝牙设备的相对坐标。

所述的移动终端与蓝牙设备之间的相对坐标实时反映两者的位置关系，即移动终端实时检测周围的蓝牙信号，并将蓝牙信息上传到服务器，服务器查找并计算移动终端的位置坐标。

所述的步骤5)中移动终端进一步可利用蓝牙指纹定位和/或蓝牙三角定位获得标准地图中的绝对坐标。

所述方法进一步包括步骤7)：随着移动终端的位置变更，为了及时获得移动终端的位置信息，每隔一段时间间隔服务器查询移动终端的当前位置，发现移动终端的位置变更且在同一地图内，则再次确定新坐标，并当需要工作时重新向机器人发送带有移动终端新坐标的指令，以使得机器人定位移动终端的新位置。

所述蓝牙设备实时向外界发出蓝牙信号，所述蓝牙信号信息中包括各蓝牙设备的唯一ID即设备ID，设备场强值RSSI，设备电量值。

所述方法进一步包括步骤8)：将用户唯一ID与所述移动终端设置的唯一ID建立对应关联，服务器根据标准室内地图内的移动终端的位置，使得机器人确定用户的位置。

本发明的有益的技术效果在于：使得室内机器人基于蓝牙技术在室内实现定位移动终端的目的。同时，进一步地，将移动终端和用户一一对应，从而也能实现室内机器人定位用户的目的，在应用方面更便于例如公司企业内部的机器人与工作人员之间的人机交互和操作管理，此外，与现有技术不同的是，本发明的室内机器人通过服务器与蓝牙设备的关 联关系，以及蓝牙设备与移动终端的关联关系，最终实现室内机器人对移动终端的定位，比现有技术中实现的机器人定位蓝牙设备的方法中的定位精度更高。

附图说明

图1是本发明室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法的流程图。

图2是本发明涉及的方法中步骤2)进一步的流程图。

图3复本发明涉及的方法中步骤5)进一步的流程图。

图4是本发明涉及的服务器、蓝牙设备、移动终端和机器人之间关系的示意图。

图5是本发明涉及的实施例中服务器生成的室内标准地图的示意图。

图6是本发明涉及的实施例中对照室内标准地图的实际场景的示意图。

图7是本发明涉及的实施例中根据扫描数据生成的初步的室内地图的图示。

图8是本发明涉及的实施例中在初步的室内地图的基础上设置蓝牙设备的标准室内地图的图示。

图9是本发明涉及的实施例中根据标准室内地图反映的移动终端所在的位置的图示。

具体实施方式

下面对本发明的实施例结合附图作详细说明，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例中的移动终端和蓝牙设备是指包括至少一个移动终端，和一个蓝牙设备；或者包括至少一个移动终端，和多个蓝牙设备。具体的方法包括如下步骤：

步骤S1：室内机器人通过无线网络接收服务器发送的指令，基于激光测距仪进行室内区域的场景扫描，将获得的扫描数据回传给服务器以创建 初步的室内地图；

步骤S2：服务器基于已创建初步的室内地图，将作为蓝牙定位标的蓝牙设备的图标设定在所获得的室内地图上，并对应计算出该蓝牙定位标在所述室内地图上的相应坐标，形成标准室内地图；

步骤S3：根据所获得的标准室内地图，对照在标准室内地图中室内蓝牙定位标的坐标位置，在实际室内场景中对应的位置上设置蓝牙设备；

步骤S4：服务器基于存储的标准室内地图建立与蓝牙设备的关联，并基于存储的标准室内地图，形成对应位置的坐标关系，使室内机器人与蓝牙设备之间建立起对应的关联；

步骤S5：移动终端与蓝牙设备之间建立关联，并将关联信息回传给服务器，服务器在标准室内地图上实时计算移动终端与蓝牙设备之间的位置对应关系；

步骤S6：室内机器人通过服务器存储处理的标准室内地图上的蓝牙设备与移动终端之间的位置对应关系，以及机器人与蓝牙设备之间的关联位置关系，进一步定位移动终端。

如图2所示，进一步地，上述步骤S2中具体的包括：

步骤S201:服务器基于已创建的初步的室内地图，进行地图校正，比照实际场景完成去噪和优化过程；

步骤S202:形成与室内实际场景相匹配的基础室内地图，并根据所获得的基础室内地图，最终形成标准室内地图。

并且，在实际应用时，在标准室内地图中布置蓝牙设备并设定坐标，具体为：如图5、6所示，初始化室内智能机器人，通过服务器操控机器人在场所内走一遍，机器人内置的激光摄像头传感器进行激光测距并得到周围距离并生成如图7所示的地图数据，地图数据然后回传到服务器。可通过人工方式如图8、9所示的在地图上标记所有蓝牙设备的坐标点(横纵坐标)，并把坐标值也存入服务器。即，可人为放置蓝牙设备，并在地图中标记出来。

如图3所示，进一步地，上述步骤S5中具体的包括：

步骤S501:移动终端与蓝牙设备建立关联，并将关联信息回传服务器，确 定相对于蓝牙设备的相对坐标。

步骤S502:蓝牙设备实时发送蓝牙信号，移动终端实时检测蓝牙设备，两者之间的相对坐标实时反映两者位置关系。

步骤S503:移动终端可利用蓝牙指纹定位或蓝牙三角定位获得标准地图中移动终端的绝对坐标。

所述的移动终端设置唯一ID，移动终端实时接收蓝牙设备发出的蓝牙信号，可以是一个蓝牙设备也可以多个蓝牙设备发出的，所述蓝牙信号中包括设备ID，设备场强值RSSI，设备电量值。使得移动终端可与特定的蓝牙设备对应以建立位置关系。

如图4所示，移动终端每隔1秒更新位置信息，具体为：移动终端将距离自身最近的蓝牙设备的标识信息以及自身的标识信息对应的发送至服务器。

所述用户终端根据所述蓝牙信号计算，得到每个蓝牙设备与所述移动终端之间的距离包括：

这里，计算蓝牙设备与用户终端之间的距离，可通过现有技术中的算法完成，例如：Distance＝(c+b×Math.pow(ratio，a))×rssiCorrection

若ratio≤1，则Distance＝Math.pow(ratio，m)×rssiCorrection

$\mathrm{rssiCorrectiong}=g+\mathrm{Math}.\mathrm{pow}(\mathrm{Math}.\mathrm{abs}\left(\mathrm{rssi}\right),d)\%\frac{e}{f}$

其中，a、b、c、d、e、f、g和m均为常数，a为7.71，b为0.89978，c为0.103，d为3，e为10，f为150，g为0.96，m为9.98；Distance表示用户终端与当前蓝牙设备之间的距离，ratio表示用户终端接收到当前蓝牙设备的接收的信号强度指示值与距离用户终端1米处的蓝牙设备的接收的信号强度指示值之间的比值，rssiCorrection表示第一中间值，Math.pow为求幂的数学公式，Math.abs为求绝对值的数学公式，Math.pow(Math.abs(rssi),d)％表示Math.pow(Math.abs(rssi),d)对求余。

记录Distance小于3米，与移动终端的距离小于3米的蓝牙设备的设备ID。如果有1个以上的蓝牙设备距离移动终端均在3米之内，则记录与移动终端距离最短的蓝牙设备的设备ID。

移动终端可接收多个蓝牙设备的蓝牙信号，移动终端只将预设区域内距离自身最近的蓝牙设备与自身的对应关系发送至服务器，移动终端与蓝牙设备之间的对应关系可通过移动终端与蓝牙设备各自的ID表示，如表1所示：

移动终端ID	蓝牙设备ID	最后一次捕捉时间
			00618	54232	2014/08/0715:34:01
00618	34098	2014/08/0716:01:22

表1

其中，表1中的“最后一次捕捉时间”为获取移动终端与蓝牙设备之间的对应关系的时间，较佳的，每隔1秒获取一次移动终端与蓝牙设备之间的对应关系，并对表1进行一次更新。

服务器查找每个蓝牙设备ID的坐标值，建立一个蓝牙设备在地图内的坐标关系表：

蓝牙设备ID	坐标(x，y)	地图id
			54232	5.34，6.78	0002
34098	1.21，3.78	0002

注：上表中地图id，为机器人生成的地图id，一个场所生成一个地图。例如某大厦A的4层生成一个室内地图，地图id为1；大厦A的5层生成另外一个室内地图，地图id为2。

移动终端与蓝牙设备建立关联，确定相对于蓝牙设备的相对坐标。所述的移动终端与蓝牙设备之间的相对坐标实时反映两者的位置关系，即移动终端实时检测周围的蓝牙信号，并将蓝牙信息上传到服务器，服务器查找并计算移动终端的位置坐标。移动终端进一步可利用蓝牙指纹定位和/或蓝牙三角定位获得标准地图中的绝对坐标。

随着用户的位置变更，为使服务器及时获得移动终端的位置，服务器每隔500ms查询移动终端当前位置，发现移动终端位置变更且在同一地图内，则再次给机器人发送指令新坐标，使得机器人可重新定位新位置。

将用户唯一ID与所述移动终端设置的唯一ID建立对应关联，服务器根据标准室内地图内的移动终端的位置，使得机器人确定用户的位置。

本领域技术人员应该理解，上述实施方案仅仅是为了说明的目的而所举 的示例，而不是用来进行限制，凡在本申请的教导和权利要求保护范围下所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1)：室内机器人通过无线网络接收服务器发送的指令，基于激光测距仪进行室内区域的场景扫描，将获得的扫描数据回传给服务器以创建初步的室内地图；

步骤2)：服务器基于已创建初步的室内地图，将作为蓝牙定位标的蓝牙设备的图标设定在所获得的室内地图上，并对应计算出该蓝牙定位标在所述室内地图上的相应坐标，形成标准室内地图；

步骤3)：根据所获得的标准室内地图，对照在标准室内地图中室内蓝牙定位标的坐标位置，在实际室内场景中对应的位置上设置蓝牙设备；

步骤4)：服务器基于存储的标准室内地图建立与蓝牙设备的关联，并基于存储的标准室内地图，形成对应位置的坐标关系，使室内机器人与蓝牙设备之间建立起对应的关联；

步骤5)：移动终端与蓝牙设备之间建立关联，并将关联信息回传给服务器，服务器在标准室内地图上实时计算移动终端与蓝牙设备之间的位置对应关系；

步骤6)：室内机器人通过服务器存储处理的标准室内地图上的蓝牙设备与移动终端之间的位置对应关系，以及机器人与蓝牙设备之间的关联位置关系，进一步定位移动终端。

2.根据权利要求1所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，步骤2)进一步包括对初步的室内地图进行地图校正，比照实际场景完成去噪和优化，以形成与室内实际场景相匹配的基础室内地图，并根据所获得的基础室内地图，形成标准室内地图。

3.根据权利要求1所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，所述移动终端和蓝牙设备是指包括至少一个移动终端，和一个蓝牙设备；或者包括至少一个移动终端，和多个蓝牙设备。

4.根据权利要求1所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，所述的移动终端设置唯一ID，移动终端实时接收蓝牙设备发出的蓝牙信号，使得移动终端可与特定的蓝牙设备对应以建立位置关系。

5.根据权利要求1所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，步骤5)中移动终端与蓝牙设备建立关联，确定相对于蓝牙设备的相对坐标。

6.根据权利要求5所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，所述的移动终端与蓝牙设备之间的相对坐标实时反映两者的位置关系，即移动终端实时检测周围的蓝牙信号，并将蓝牙信息上传到服务器，服务器查找并计算移动终端的位置坐标。

7.根据权利要求5所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，步骤5)中移动终端进一步可利用蓝牙指纹定位和/或蓝牙三角定位获得标准地图中的绝对坐标。

8.根据权利要求1所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，进一步包括步骤7)：随着移动终端的位置变更，为了及时获得移动终端的位置信息，每隔一段时间间隔服务器查询移动终端的当前位置，发现移动终端的位置变更且在同一地图内，则再次确定新坐标，并当需要工作时重新向机器人发送带有移动终端新坐标的指令，以使得机器人定位移动终端的新位置。

9.根据权利要求6所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，所述蓝牙设备实时向外界发出蓝牙信号，所述蓝牙信号信息中包括各蓝牙设备的唯一ID即设备ID，设备场强值RSSI，设备电量值。

10.根据权利要求1所述的室内机器人基于蓝牙技术定位移动终端的方法，其特征在于，进一步包括步骤8)：将用户唯一ID与所述移动终端设置的唯一ID建立对应关联，服务器根据标准室内地图内的移动终端的位置，使得机器人确定用户的位置。