CN105652864A

CN105652864A - 自移动机器人构建地图的方法及利用该地图的作业方法

Info

Publication number: CN105652864A
Application number: CN201410648277.5A
Authority: CN
Inventors: 汤进举
Original assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Current assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-06-08
Also published as: WO2016074628A1

Abstract

本发明提供一种自移动机器人构建地图的方法及利用该地图的作业方法；该自移动机器人构建地图的方法包括：步骤一：将自移动机器人置入待作业空间内，建立与待作业空间相对应的坐标系；步骤二：人工控制引导自移动机器人在待作业空间内以避开障碍物的路径行走，在行走过程中采集周围环境信息，依据所述环境信息在所述坐标系中建立待作业空间初步地图。本发明不但可以在构建地图的过程中，避免自移动机器人在运动中发生的碰撞，而且还可以在作业过程中实现对地图的实时更新和对工作点的增减调整，简单快捷地提高了自移动机器人的作业准确率进而提高了工作效率。

Description

自移动机器人构建地图的方法及利用该地图的作业方法

技术领域

本发明涉及一种自移动机器人构建地图的方法及利用该地图的作业方法，属于日用家电制造技术领域。

背景技术

家用智能服务机器人以其控制便捷行走灵活得到广泛的使用，现有家用智能服务机器人通用的工作模式是使机器人从一开始工作就依靠自身获得环境信息并规划自己的行走路线。若在机器人开始工作时直接采用智能算法，让机器人自己扫描环境、制定地图并规划路径，这样可能存在机器人撞到障碍物的风险，而对于家用智能机器人中的某些体积和重量都比较大的机器人来说，一旦发生与障碍物的碰撞，很有可能会对室内的家具、家电或机器人本身造成不同程度的损伤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人构建地图的方法及利用该地图的作业方法，不但可以在构建地图的过程中，避免自移动机器人在运动中发生的碰撞，而且还可以在作业过程中实现对地图的实时更新和对工作点的增减调整，简单快捷地提高了自移动机器人的作业准确率进而提高了工作效率。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种自移动机器人构建地图的方法，包括如下步骤：

步骤一：将自移动机器人置入待作业空间内，建立与待作业空间相对应的坐标系；

步骤二：人工控制引导自移动机器人在待作业空间内以避开障碍物的路径行走，在行走过程中采集周围环境信息，依据所述环境信息在所述坐标系中建立待作业空间初步地图。

为了便于引导自移动机器人作业，所述步骤二具体包括：在待作业空间地图中人为标记一点或多点的坐标形成一个或多个工作点。

所述步骤二中采集周围环境信息具体为：将障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，所述工作点为设定在人工控制自移动机器人运动的行走路径上的点；或者，所述待作业空间地图中非障碍物位置的任意点，当然，在实际操作过程中，所述任意点应当可以容得下自移动机器人的机身。

为了方便操作，所述步骤二中人工控制引导自移动机器人行走的方法具体为：通过遥控器、手机或平板电脑输入指令信号控制自移动机器人行走；或者，通过信号发射模块发射引导信号引导自移动机器人跟随行走。

更具体地，所述步骤二中自移动机器人构建待作业空间地图的方法具体为：通过设置在自移动机器人上的测距装置扫描周围环境获得障碍物位置并构建待作业空间地图；通过设置在自移动机器人上的摄像头模块拍摄周围环境图像，将拍摄图像处理后获得障碍物位置并构建待作业空间地图。

本发明还提供一种自移动机器人的作业方法，包括如下步骤：

步骤100：将自移动机器人置入待作业空间内；

步骤200：自移动机器人采用上述的方法构建待作业空间地图；

步骤300：自移动机器人参照待作业空间地图，行走至一个工作点进行相应的作业，直到该工作点的作业完成或收到结束指令后结束作业；或者，自移动机器人参照待作业空间地图，在多个工作点中逐一作业，直到多个工作点的作业全部完成或收到结束指令后结束作业；或者，自移动机器人参照待作业空间地图，在多个工作点中循环作业，直到收到结束指令后结束作业。

为了提高工作效率，所述步骤300还包括：使用者在自移动机器人在开始作业之前或在作业过程中对工作点进行人为更新，包括对工作点的删除和添加。

为了进一步完善待作业空间地图，所述步骤300进一步包括：在自移动机器人作业过程中，如果检测到新障碍物，则将新障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，并更新待作业空间地图。

根据需要，所述自移动机器人可以为空气净化机器人。所述空气净化机器人在每个工作点处的净化时间为：10-30分钟。

所述自移动机器人还可以为地面清洁机器人。

综上所述，本发明提供一种自移动机器人构建地图的方法及利用该地图的作业方法，不但可以在构建地图的过程中，避免自移动机器人在运动中发生的碰撞，而且还可以在作业过程中实现对地图的实时更新和对工作点的增减调整，简单快捷地提高了自移动机器人的作业准确率进而提高了工作效率。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明构建地图示意图。

具体实施方式

图1为本发明构建地图示意图。如图1所示，自移动机器人在待作业空间X内，待作业空间X中各种形状散布开的实体块为多个障碍物M。具体来说自移动机器人构建地图和设定工作点的过程是这样的：

首先，将自移动机器人置入待作业空间X内，该作业空间为某个房间，比如：客厅，建立与待作业空间相对应的坐标系，该坐标系可以为直角坐标系或极坐标系；其次，人工控制引导自移动机器人在待作业空间X内避开障碍物M的空旷区域内行走，避免发生不必要的碰撞，图1中的虚线为自移动机器人的行走路径P；在行走过程中将自移动机器人采集到的障碍物M在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，形成待作业空间的初步地图，所述初步地图可以为整个待作业空间内的一部分地图或者整个待作业空间内的完整地图。在图1所示的实施例中，行走路径P为一条封闭曲线，在实际操作中，该行走路径P也可以就是一段曲线，不一定要形成封闭图形。人工控制引导自移动机器人行走可以采用遥控器人为输入指令信号控制自移动机器人，例如：通过遥控器上的按键输入前进、后退、左转或右转的指令信号，自移动机器人接收到所述指令信号后执行对应的动作，相同的原理，也可以利用手机或平板电脑等其他无线通讯设备对其进行行走控制。另外，人工控制引导自移动机器人行走还可以采用信号发射模块发射引导信号引导自移动机器人跟随行走，例如信号发射模块朝向自移动机器人发射红外信号，自移动机器人上的红外接收模块接收到所述红外信号后，跟随所述红外信号朝向信号发射模块行走，即自移动机器人始终跟随信号发射模块的行走轨迹行走。在行走的过程中自移动机器人会通过自身传感器扫描周围环境，在安全状况下获得待作业空间地图。自移动机器人可以通过多种方式获得待作业地图，例如：可以通过设置在自移动机器人上的测距(LDS)装置扫描周围环境获得障碍物位置并构建待作业空间地图；或者，也可以通过设置在自移动机器人上的摄像头模块拍摄周围环境图像，将拍摄图像处理后获得障碍物位置并构建待作业空间地图。实质上，自移动机器人首先建立与待作业空间相对应的坐标系，其次在运动过程中将障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，形成待作业空间地图。当然，坐标系的建立也可以采用多种手段完成，最常用的手段是可以将自移动机器人置入待作业空间，就以其置入点O，也就是起始点作为坐标系的坐标原点或坐标基准建立坐标系，自移动机器人在运动过程中的每一个位置进行360°扫描，根据自移动机器人所在位置相对于起始位置的移动方向、角度和距离，获得相应的自移动机器人的坐标位置，并通过设置在自移动机器人上的传感器检测，直接获得或经过计算转换获得障碍物的坐标位置，进而形成待作业空间地图。由于自移动机器人在待作业空间内行走并获得地图所采用的技术手段为现有技术，详细内容可参见申请号为200880106251.0的专利文献，不再详细赘述。

随后，如图1所示，在自移动机器人的行走路径P上，可以根据之前建立的待作业空间地图，根据需要人为设定工作点。工作点可以是待作业空间内非障碍物位置的任意一点，可以是一点也可以是多点。参见图1所示的实施例，设定的工作点包括了位于行走路径P上的工作点A、B和C三点、位于行走路径P的封闭空间内的D点和位于行走路径P的封闭空间外的E点。在图1所示的实施例中，待作业空间X可以为客厅，自移动机器人可以为空气净化机器人，E点和B点分别为靠近厨房门口和厕所门口的区域，需要重点净化。具体来说，工作点设定方式是当使用遥控器控制机器人行走到A点时，用户想将此处设置净化工作点，则可根据遥控器设有标记工作点的功能键进行设置，此时空气净化机器人的控制单元会记录此位置在待作业空间地图中的坐标，以便在随后的作业步骤中返回该点进行指定的净化作业。而对于位于行走路径P之外的工作点，如图1所示的D点和E点，则可以通过外部设备直接输入D点和E点的坐标，或者在触摸屏上显示待作业空间地图，并通过触摸屏手动输入D点和E点。当然，图1所示的工作点仅仅是设置位置和数量的一种示例，使用者还可以根据待作业环境的不同与大小，设置更多或更少的工作点，甚至仅仅设置一个工作点即可。

综上所述，本发明提供一种自移动机器人构建地图的方法，包括如下步骤：步骤一：将自移动机器人置入待作业空间内，建立与待作业空间相对应的坐标系；步骤二：人工控制引导自移动机器人在待作业空间内避开障碍物的路径行走，在行走过程中采集周围环境信息，依据所述环境信息建立待作业空间初步地图。为了便于引导自移动机器人作业，所述步骤二具体包括：在待作业空间地图中人为标记一点或多点的坐标形成一个或多个工作点。所述步骤二中采集周围环境信息具体为：将障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，所述工作点为设定在人工控制自移动机器人运动的行走路径上的点；或者，所述待作业空间地图中非障碍物位置的任意点。为了方便操作，所述步骤二中人工控制引导自移动机器人行走的方法具体为：通过遥控器、手机或平板电脑输入指令信号控制自移动机器人行走；或者，通过信号发射模块发射引导信号引导自移动机器人跟随行走。更具体地，所述步骤二中自移动机器人构建待作业空间地图的方法具体为：通过设置在自移动机器人上的测距装置扫描周围环境获得障碍物位置并构建待作业空间地图；通过设置在自移动机器人上的摄像头模块拍摄周围环境图像，将拍摄图像处理后获得障碍物位置并构建待作业空间地图。

通过以上的步骤和方式，本发明在人为介入的情况下构建了待作业空间地图，并在地图中人为对工作点进行标记。空气净化机器人基于待作业空间地图和标记的工作点，后续直接采用自身的智能路径规划算法到各个工作点进行净化作业。比如：空气净化机器人从某一初始位置出发，要去A点进行空气净化作业，会根据之前获得的待作业空间地图以及自身的智能路径规划算法寻找合适的路径去A点进行作业。所述的智能路径规划算法可以采用现有技术，比如人工势场算法、粒子群算法或人工势场和粒子群算法相结合的路径规划算法，在本申请人申请号为201410497805.1的在先申请中有详细地说明，具体内容可以参见该申请，在此不再赘述。空气净化机器人还可以采用同样的方法规划路径去B点至E点。除了可以设置工作点的位置之外，还可以设置在每个工作点处的作业时间，比如：在靠近厨房门口的E点净化10-15分钟，在靠近厕所门口的B点净化20-30分钟等等。

另外，如果设定的工作点只有一个，那么空气净化机器人参照待作业空间地图，行走至一个工作点进行相应的作业，直到该工作点的作业完成后结束作业即可。如果设定的工作点为多个，空气净化机器人既可以按照远近顺序在多个工作点中逐一作业，直到多个工作点的作业全部完成后结束作业，又可以在多个工作点中循环作业，直到收到结束指令后结束作业。当然，在上述一点和多点逐一作业过程中，如果人为输入结束指令后，空气净化机器人也会即刻结束作业。

为了提高净化作业效率，除了在开始作业之前设定好工作点之外，使用者在空气净化机器人的作业过程中还可以对工作点进行人为更新，包括对原有工作点的删除和新工作点的添加。为了进一步完善待作业空间地图，在空气净化机器人作业过程中，如果检测到新障碍物，则将新障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，并更新待作业空间地图。

需要说明的是，所述自移动机器人除了本实施例中的空气净化机器人之外，还可以包括其他类型的机器人，比如：地面清洁机器人或洒水机器人等。另外，所述工作点也不应当仅限于待作业空间地图中对应的一个坐标点，同样可以延伸为以所述坐标点为中心的一个区域范围，例如以所述坐标点为中心的一个圆形区域或矩形区域，当然该区域的大小可以根据需要对应设置，自移动机器人在该区域内作业。

总而言之，本发明还提供一种自移动机器人的作业方法，包括如下步骤：步骤100：将自移动机器人置入待作业空间内；步骤200：自移动机器人采用上述的方法构建待作业空间地图；步骤300：自移动机器人参照待作业空间地图，行走至一个工作点进行相应的作业，直到该工作点的作业完成或收到结束指令后结束作业；或者，自移动机器人参照待作业空间地图，在多个工作点中逐一作业，直到多个工作点的作业全部完成或收到结束指令后结束作业；或者，自移动机器人参照待作业空间地图，在多个工作点中循环作业，直到收到结束指令后结束作业。为了提高工作效率，所述步骤300还包括：使用者在自移动机器人在开始作业之前或在作业过程中对工作点进行人为更新，包括对工作点的删除和添加。为了进一步完善待作业空间地图，所述步骤300进一步包括：在自移动机器人作业过程中，如果检测到新障碍物，则将新障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，并更新待作业空间地图。

Claims

1.一种自移动机器人构建地图的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：在待作业空间地图中人为标记一点或多点的坐标形成一个或多个工作点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤二中采集周围环境信息具体为：将障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，所述工作点为设定在人工控制自移动机器人运动的行走路径上的点；

或者，所述待作业空间地图中非障碍物位置的任意点。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤二中人工控制引导自移动机器人行走的方法具体为：通过遥控器、手机或平板电脑输入指令信号控制自移动机器人行走；

或者，通过信号发射模块发射引导信号引导自移动机器人跟随行走。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤二中自移动机器人构建待作业空间地图的方法具体为：通过设置在自移动机器人上的测距装置扫描周围环境获得障碍物位置并构建待作业空间地图；

或者，通过设置在自移动机器人上的摄像头模块拍摄周围环境图像，将拍摄图像处理后获得障碍物位置并构建待作业空间地图。

6.一种自移动机器人的作业方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100：将自移动机器人置入待作业空间内；

步骤200：自移动机器人采用如权利要求1-5任一项所述的方法构建待作业空间地图；

步骤300：自移动机器人参照待作业空间地图，行走至一个工作点进行相应的作业，直到该工作点的作业完成或收到结束指令后结束作业；

或者，自移动机器人参照待作业空间地图，在多个工作点中逐一作业，直到多个工作点的作业全部完成或收到结束指令后结束作业；

或者，自移动机器人参照待作业空间地图，在多个工作点中循环作业，直到收到结束指令后结束作业。

7.如权利要求6所述的作业方法，其特征在于，所述步骤300还包括：使用者在自移动机器人在开始作业之前或在作业过程中对工作点进行人为更新，包括对工作点的删除和添加。

8.如权利要求7所述的作业方法，其特征在于，所述步骤300进一步包括：在自移动机器人作业过程中，如果检测到新障碍物，则将新障碍物在所述待作业空间内的位置对应转换为在所述坐标系中的坐标，并更新待作业空间地图。

9.如权利要求6-8任一项所述的作业方法，其特征在于，所述自移动机器人为空气净化机器人。

10.如权利要求9所述的作业方法，其特征在于，所述空气净化机器人在每个工作点处的净化时间为：10-30分钟。

11.如权利要求6-8任一项所述的作业方法，其特征在于，所述自移动机器人为地面清洁机器人。