CN106444735A - 一种室内结构动态建模及导航的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种室内结构动态建模及导航的方法和装置，装置主要包括激光扫描单元、控制单元，动态数据存储单元、执行单元。激光扫描单元获取障碍物的距离和角度，控制单元建立XOY坐标系，分析推算扫描的数据，判断障碍物的形状，建立动态的室内布局结构图，执行机构按照优化的路线移动，达到室内最优导航的目的。本发明可为各类型的室内智能服务机器提供了一种科学可靠的导航方式，通过建立动态的室内结构图的方式，具备判断其室内障碍物的形状，室内的区域最大化；避免了留下无法达到的“死角”区；避免了与障碍物发生碰撞等多个优点。

Description

一种室内结构动态建模及导航的方法和装置

技术领域

本发明涉及室内导航技术领域，更具体地说，发明一种室内结构动态建模及导航的方法和装置。

背景技术

在科技越来越发达的今天，人们的生活方式发生了翻天覆地的变化，各种各样的高科技被人们运用的日常的生活当中。各种智能服务机器人也随之出现。现在人们的生活节奏越来越快，社会的各种智能机器服务也越来越普遍，对智能化家居的要求也越来越高。

特别是在智能化服务深入人们的生活中，智能机器人服务餐厅，室内智能扫地机器人。室内复杂的户型结构及室内物品的摆放情况，对智能服务的机器人的导航提出了更高的要求。

目前，智能机器服务涉及领域越来越广。餐厅的智能机器人服务员，室内扫地机器人、管道施工机器人、电站巡检机器人，都涉及到智能机器人服务。但是这些在智能机器服务的在实际导航过程中仍显得单薄、不完备。因导航而发生的各种问题层出不穷：1.现有的一些服务机器人采用的是基于碰撞传感器的接触式导航方式，由于必须发生碰撞后才感知前方存在障碍物，这种导航方式易于易碎物发生碰撞，从而发生危险或者造成损失；2、难以建立全局结构图，易出现重复路线运行，从而降低了效率；3、存在某个区域无法到达，存在“死角”情况；4、部分用遥控器进行智能机器移动控制，机器不能自主选择最佳路线，且应移动错乱，经常出现“死机”的现象，严重影响了机器的工作效率。

在本发明所提供的室内结构动态建模及导航的方法，通过激光扫描单元获取障碍物的距离装置的距离和角度，控制单元通过建立XOY坐标系，分析推算每次扫描的数据，判断障碍物的形状，建立室内布局的动态结构，控制执行机构按照优化的路线实现装置的导航方式。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：

申请号为CN201410832800，名称为“一种扫地机器人的导航方法”的发明。本发明公开了一种扫地机器人的导航方法，包括如下步骤：1）以待清扫区域建立XOY坐标系；2）使扫地机器人对待清扫区域进行清扫，扫地机器人实时通过超声波测量自身与前方障碍物之间的距离，以判断障碍物的位置；同时，扫地机器人对其运行轨迹坐标进行记录，并通过发射器发送给PC终端；3）PC终端将扫地机器人运行轨迹坐标生成扫地机器人运动轨迹平面图；4）扫地机器人根据步骤3）生成的扫地机器人运动轨迹平面图进行清扫工作；通过第一次使用时建立的机器人运动轨迹地图，可以提高清扫机器人的工作效率，不会存在清扫机器人自己重复清扫的问题。

申请号为CN201510019413，名称为“一种基于动态信息的动态导航方法及设备”的发明。本发明涉及一种基于动态信息的动态导航设备，所述动态导航设备包括：动态信息获取单元，用于从一个或多个用户终端接收与动态导航相关的一个或多个动态信息数据包，每个动态信息数据包均包括：用户终端标识符、用户终端位置、目标位置和导航指示信息；数据有效性认证单元，根据动态信息数据包中的用户终端标识符对动态信息数据包进行有效性认证；动态信息处理单元，当通过有效性认证确定动态信息数据包为有效数据包时，利用动态信息数据包中的用户终端位置和目标位置之间的距离对导航指示信息进行加权，以获得经过加权的导航提示信息；以及导航信息生成单元，按照目标位置将经过加权的导航指示信息进行累加，从而获得目标位置的动态导航信息。

虽然以上2个专利都是导航方法和装置，但在结构和原理上都与本发明有较大的不同。

发明内容

本发明提供一种室内结构动态建模及导航的方法和装置，通过激光时时进行旋转扫描，获取距离障碍物的距离及角度信息，通过控制单元存储障碍物的相关信息，建立室内的动态结构，实现了室内结构的动态建模及导航的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

所述发明室内结构动态建模及导航的方法和装置。装置主要包括激光扫描单元、控制单元，动态数据存储单元、执行单元。

所述激光扫描单元主要实现获取障碍物的距离装置的距离和角度。激光扫描单元通过360度旋转，获取以装置为中心，室内扫描到障碍物的距离。

所述激光扫描单元采用激光扫描的方式，扫描最远距离达7米，未能扫描存在障碍物的方位，通过记录其激光旋转的角度范围0⁰∽306⁰，存储其无障碍物区域信息。

所述激光扫描单元通过获取的距离和角度数据信息传送至控制单元。

所述控制单元通过执行机构的初始位置设定为坐标系的原点，以激光扫描单元旋转的初始角度为0度角，建立以自身初始位置为原点的XOY坐标系。

所述控制单元建立XOY坐标系，从初始获取的障碍物信息，以最近距离障碍物的方向为坐标系的X轴，传送移动方向至执行单元。

所述控制单元通过激光扫描获取运行过程的动态数据信息，实现室内布局的动态结构的及时更新，确保执行单元不碰撞到新布置的障碍物。

所述控制单元输出最优的线路至执行单元，实现装置按照预定的路线运行，并记录运行的路线，避免运行线路的重复或错乱。

所述控制单元主要实现数据存储，并通过推算，确定其障碍物的形状大小，并建立室内布局的动态结构；

所述执行单元主要接收控制单元传送的移动指令，实现装置的移动。

所述执行单元实现调整移动的方向，按照指定线路移动。

本发明提供了一种室内结构动态建模及导航的方法和装置。

在本发明所提供的室内结构动态建模及导航的方法，通过激光扫描单元获取障碍物的距离装置的距离和角度，控制单元通过建立XOY坐标系，分析推算每次扫描的数据，判断障碍物的形状，建立室内布局的动态结构，控制执行机构按照优化的路线实现装置的导航方式。本发明所提供的室内动态结构建模及导航方式和装置的优点主要以下几点：

1、一种室内动态结构建模及导航方式和装置通过建立动态室内结构布局图，可为各类型的室内智能服务机器提供了一种科学可靠的导航方式；

2 、一种室内动态结构建模及导航方式和装置通过建立动态室内结构布局图，控制执行机构的移动距离，避免了发生装置与障碍物发生碰撞的情况；

3 、一种室内动态结构建模及导航方式和装置能判断出障碍物的形状，规划设计合理的运行路线，避免室内留下无法达到的“死角”区域；

4 、一种室内动态结构建模及导航方式和装置通过建立动态室内结构布局图，能判断其室内障碍物的形状，使装置能达到室内的区域最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明导航原理的示意图。

Claims (5)

1.一种室内结构动态建模及导航的方法，通过激光扫描单元获取障碍物的距离装置的距离和角度，控制单元通过建立XOY坐标系，分析推算每次扫描的数据，判断障碍物的形状，建立室内布局的动态结构图，控制执行机构按照优化的路线实现室内导航的方法。

2.根据权利要求1所述一种室内动态结构建模及导航方式和装置，通过建立动态室内结构布局图，可为各类型的室内智能服务机器提供了一种科学可靠的导航方式。

3.根据权利要求2所述一种室内动态结构建模及导航方式和装置，通过建立动态室内结构布局图，控制执行机构的移动，避免了发生装置与障碍物发生碰撞的情况。

4.根据权利要求2所述一种室内动态结构建模及导航方式和装置能判断出障碍物的形状，规划设计合理的运行路线，避免室内留下装置无法到达的“死角”区域。

5.根据权利要求2所述一种室内动态结构建模及导航方式和装置通过建立动态室内结构布局图，能判断其室内障碍物的形状，使装置能达到室内的区域最大化。