CN106502253B - 一种移动装置全自主建图方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动装置全自主建图方法及装置，该方法包括：获取移动装置所处环境的环境信息，基于环境信息构建环境地图并确定移动装置在环境地图中的位姿；基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出移动装置需要到达的目标观测点，并将目标观测点加入预设的观测点集合中；控制移动装置移动至观测点集合中的一目标观测点，并利用移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新环境地图及移动装置在该环境地图中的位姿，返回执行基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出移动装置需要到达的目标观测点的步骤，直至观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图。由此，实现了移动装置的全自主建图。

Description

一种移动装置全自主建图方法及装置

技术领域

本发明涉及环境建图技术领域，更具体地说，涉及一种移动装置全自主建图方法及装置。

背景技术

目前室内服务移动装置主要依赖SLAM(simultaneous localization andmapping，同步定位与建图)技术实现移动装置自身在未知环境中的位置定位从而实现自主移动。SLAM技术中，移动装置在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现移动装置的自主定位和导航建图。

现有技术基于上述技术实现了室内环境的建模，均是在全人工控制或半自主条件下实现的。其中，全人工控制建图指人工控制移动装置移动以获取未知环境信息完成建图。而半自主建图指移动装置自主规划路径移动，然后通过人工干预的方式增加机器人建图完整性和移动安全性。但是这些技术有其应用的局限性，如移动装置在地下作业时，人工控制端与移动装置间不容易建立可靠稳定的通信情况下，人工就无法介入实现全人工控制或者半自主条件下的环境建图。

综上所述，如何提供一种移动装置全自主建图的技术方案，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动装置全自主建图方法及装置，以实现移动装置的全自主建图。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种移动装置全自主建图方法，包括：

获取移动装置所处环境的环境信息，基于所述环境信息构建环境地图并确定所述移动装置在所述环境地图中的位姿；

基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点，并将所述目标观测点加入预设的观测点集合中；

控制所述移动装置移动至所述观测点集合中的一目标观测点，并利用所述移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新所述环境地图及所述移动装置在该环境地图中的位姿，返回执行基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点的步骤，直至所述观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图。

优选的，利用所述移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新所述环境地图之后，还包括：

利用已经获取的环境信息确定所述观测点集合中无法到达的目标观测点以及已经获取到其周围环境的目标观测点，并将该目标观测点进行移除。

优选的，预设所述观测点集合，包括：

预先设定以链表或树或图为数据结构的观测点集合。

优选的，基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点，包括：

基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出能够观测到未知环境的点，并确定该点为所述目标观测点。

优选的，控制所述移动装置移动至所述观测点集合中的一目标观测点，包括：

基于当前环境地图规划出到达所述观测点集合中一目标观测点的无障碍路线，并控制所述移动装置按照该无障碍路线移动至对应目标观测点。

优选的，基于所述环境信息构建环境地图，包括：

基于所述环境信息利用SLAM技术或PTAM技术构建所述环境地图。

一种移动装置全自主建图装置，包括：

建图模块，用于获取移动装置所处环境的环境信息，基于所述环境信息构建环境地图并确定所述移动装置在所述环境地图中的位姿；

规划模块，用于基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点，并将所述目标观测点加入预设的观测点集合中；

控制模块，用于控制所述移动装置移动至所述观测点集合中的一目标观测点，并利用所述移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新所述环境地图及所述移动装置在该环境地图中的位姿，控制所述规划模块实现其对应的功能，直至所述观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图。

优选的，所述控制模块还包括：

筛选单元，用于利用已经获取的环境信息确定所述观测点集合中无法到达的目标观测点以及已经获取到其周围环境的目标观测点，并将该目标观测点进行移除。

优选的，还包括：

预设模块，用于预先设定以链表或树或图为数据结构的观测点集合。

优选的，所述控制模块包括：

路线选取单元，用于基于当前环境地图规划出到达所述观测点集合中一目标观测点的无障碍路线，并控制所述移动装置按照该无障碍路线移动至对应目标观测点。

本发明提供的一种移动装置全自主建图方法及装置，该方法包括：获取移动装置所处环境的环境信息，基于所述环境信息构建环境地图并确定所述移动装置在所述环境地图中的位姿；基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点，并将所述目标观测点加入预设的观测点集合中；控制所述移动装置移动至所述观测点集合中的一目标观测点，并利用所述移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新所述环境地图及所述移动装置在该环境地图中的位姿，返回执行基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点的步骤，直至所述观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图。本申请公开的上述技术方案，通过移动装置周围环境的环境地图及其在环境地图中的位姿，规划出可以获取新的环境信息的目标观测点，并控制移动装置移动至该目标观测点实现新的环境信息的获取，利用新的环境信息更新环境地图及移动装置在环境地图中的位姿，并基于更新后的环境地图及移动装置的位姿继续获取新的目标观测点，依此循环，直至观测点集合中不再存在目标观测点，即不存在需要获取的新的环境信息，完成环境建图，所获取的全部环境信息对应的环境地图即为环境建图对应的地图。由此，无需人工接入，通过上述步骤的循环及相关判断实现环境信息的逐步获取，进而实现了移动装置的全自主建图。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法的流程图，可以包括以下步骤：

S11：获取移动装置所处环境的环境信息，基于环境信息构建环境地图并确定移动装置在环境地图中的位姿。

本发明实施例提供的技术方案可以对应于移动装置的全自主导航建图模式，即移动装置在该模式下时通过本申请公开的技术方案实现全自主导航建图。

基于环境信息构建环境地图并确定移动装置在环境地图中的位资可以是基于SLAM技术或PTAM技术实现的，具体来说，基于SLAM技术或PTAM技术实现上述目的可以简单描述为：移动装置在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计以及当前传感器数据(也即环境信息)与地图的特征匹配进行自身定位,同时在自身定位的基础上构建增量式地图，实现移动装置的自主定位和导航。其中，移动装置在移动过程中的位置估计可以是根据上一时刻的定位位置加上从上一个时刻到当前时刻的时间间隔内移动装置的估计移动距离得到当前时刻的一个位置估计；而当前传感器数据与地图的特征匹配可以利用ICP算法实现，通过迭代的方法不断修正估计位置，最后使得当前传感器数据与地图精确匹配，进而得到当前移动装置的精确位置；比如，移动装置初始时刻获取到了周围环境的环境信息，于是移动装置首先估计其获取到该环境信息的位置(如室内冰箱前10cm的位置)并移动至该位置，再次获取该位置的环境信息并确定再次获取的环境信息与初始时刻获取的环境信息是否一致，如果一致，则实现了自身位置的精确定位，如果不一致，则通过微调自身所在位置并重复上述环境信息的获取及比对过程，直至当前时刻获取的环境信息与初始时刻获取的环境信息一致为止，此时实现了自身位置的精确定位，即自身处于当前时刻所处的位置(如室内冰箱前10cm的位置)。

S12：基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出移动装置需要到达的目标观测点，并将目标观测点加入预设的观测点集合中。

基于移动装置在当前环境中的位姿可以确定出其在环境地图中需要到达的目标观测点，以控制移动装置到达目标观测点后可以获取到该目标观测点周围环境的环境信息，实现对于需要建图的环境对应环境信息的逐步获取。如移动装置当前位姿为门处，则其对应的观测点可以包括客厅、阳台及卧室门等，由此，通过将移动装置移动到客厅、阳台及卧室门等获取到对应的新的环境信息。

S13：控制移动装置移动至观测点集合中的一目标观测点，并利用移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新环境地图及移动装置在该环境地图中的位姿，返回执行基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出移动装置需要到达的目标观测点的步骤，直至观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图。

其中，由观测点集合中选取一即将要到达的目标观测点并控制移动装置移动至该目标观测点时的选取原则可以根据实际需要进行确定，如随机选取等，在此不做具体限定。控制移动装置移动到一目标观测点后，可以获取该移动装置在移动过程中观测到的其周围的环境信息，以实时利用获取到的环境信息更新环境地图及移动装置在该环境地图中的位姿，如移动装置由门处移动至客厅后，获取到由门处移动至客厅的过程中观测到的其周围的环境信息，将该信息融合至环境地图中，而移动装置在环境地图中的位姿由门处变为客厅。然后返回执行步骤S12，由此，在移动装置的移动过程中实现其周围环境的环境信息的循环获取，直到观测点集合中不存在目标观测点，则说明不存在需要获取的新的环境信息，此时，完成环境建图，且当前环境地图即为最终的建图结果。

本申请公开的上述技术方案，通过移动装置周围环境的环境地图及其在环境地图中的位姿，规划出可以获取新的环境信息的目标观测点，并控制移动装置移动至该目标观测点实现新的环境信息的获取，利用新的环境信息更新环境地图及移动装置在环境地图中的位姿，并基于更新后的环境地图及移动装置的位姿继续获取新的目标观测点，依此循环，直至观测点集合中不再存在目标观测点，即不存在需要获取的新的环境信息，完成环境建图，所获取的全部环境信息对应的环境地图即为环境建图对应的地图。由此，无需人工接入，通过上述步骤的循环及相关判断实现环境信息的逐步获取，进而实现了移动装置的全自主建图。

本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法，利用移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新环境地图之后，还可以包括：

利用已经获取的环境信息确定观测点集合中无法到达的目标观测点以及已经获取到其周围环境的目标观测点，并将该目标观测点进行移除。

举例说明本实施例中所述的无法到达的目标观测点：如当目标观测点在阳台，但是进入阳台的门呈关闭且锁定状态，则无法进入阳台，也就无法到达目标观测点，因此，将该目标观测点从观测点集合中移除。举例说明已经获取到其周围环境的目标观测点：如当目标观测点在阳台，但是移动装置处于客厅时可以获取到阳台的全部环境信息，则将阳台对应的目标观测点从观测点集合中移除。通过对上述目标观测点的移除，避免了移动装置进行多余的移动动作，也避免了多余的环境信息的获取，提高了本发明提供的上述技术方案的实现效率。当然，对于目标目标观测点进行移除的预设原则还可以包括其他状态的目标观测点，只要能够达到上述提高效率的目的，均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法，预设观测点集合，可以包括：

预先设定以链表或树或图为数据结构的观测点集合。

需要说明的是，观测点集合的数据结构可以根据实际需要进行确定，本申请中优选的以链表或树或图的数据结构来实现观测点集合，由于上述几种数据集合便于搜索遍历，因此，有利于对目标观测点的选取，进一步提高了环境建图的效率。

本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法，基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出移动装置需要到达的目标观测点，可以包括：

基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出能够观测到未知环境的点，并确定该点为目标观测点。

其中，目标观测点具体可以为对应新的环境信息的点，也就是说，通过目标观测点能够获取到未知环境的环境信息，由此，能够实现对于未知环境的环境信息的逐步获取，保证了本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法的顺利实现。

本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法，控制移动装置移动至观测点集合中的一目标观测点，可以包括：

基于当前环境地图规划出到达观测点集合中一目标观测点的无障碍路线，并控制移动装置按照该无障碍路线移动至对应目标观测点。

其中，基于环境地图可以获知到能够实现移动装置由当前位置至下一目标观测点的全部路径，可以由中选取在移动过程中不会接触到障碍物的路径，即无障碍路径，以保证移动装置可以顺利的到达对应目标观测点。当然，还可以选取全部路径中在移动过程中不会接触到障碍物且路程最短的路径来到达对应目标观测点，由此，可以保证移动装置顺利快速到达对应目标观测点，提高本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法的实现效率。

本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图方法，基于环境信息构建环境地图，可以包括：

基于环境信息利用SLAM技术或PTAM技术构建环境地图。

需要说明的是，本发明实施例中对于环境信息的获取可以利用视觉传感器、测距传感器等实现，获取到环境信息之后，可以利用SLAM技术或PTAM技术快速的实现环境地图的构建，当然也可以根据实际需要选取其他装置实现环境信息的获取或者其他技术实现环境地图的构建，均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例还提供了一种移动装置全自主建图装置，该装置可以设置在移动装置内，如图2所示，可以包括：

建图模块11，用于获取移动装置所处环境的环境信息，基于环境信息构建环境地图并确定移动装置在环境地图中的位姿；

规划模块12，用于基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出移动装置需要到达的目标观测点，并将目标观测点加入预设的观测点集合中；

控制模块13，用于控制移动装置移动至观测点集合中的一目标观测点，并利用移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新环境地图及移动装置在该环境地图中的位姿，控制规划模块实现其对应的功能，直至观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图。

本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图装置，控制模块还可以包括：

筛选单元，用于利用已经获取的环境信息确定观测点集合中无法到达的目标观测点以及已经获取到其周围环境的目标观测点，并将该目标观测点进行移除。

本发明实施例提供的一种移动装置全自主建图装置，还可以包括：

预设模块，用于预先设定以链表或树或图为数据结构的观测点集合。

本发明实施例还提供了一种移动装置全自主建图装置，规划模块可以包括：

规划单元，用于基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出能够观测到未知环境的点，并确定该点为目标观测点。

本发明实施例还提供了一种移动装置全自主建图装置，控制模块可以包括：

路线选取单元，用于基于当前环境地图规划出到达观测点集合中一目标观测点的无障碍路线，并控制移动装置按照该无障碍路线移动至对应目标观测点。

本发明实施例还提供了一种移动装置全自主建图装置，建图模块可以包括：

建图单元，用于基于环境信息利用SLAM技术或PTAM技术构建环境地图。

本发明实施例还提供了一种移动装置全自主建图装置中相关部分的说明请参见本发明实施例还提供了一种移动装置全自主建图方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种移动装置全自主建图方法，其特征在于，包括：

获取移动装置所处环境的环境信息，基于所述环境信息构建环境地图并确定所述移动装置在所述环境地图中的位姿；

基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点，并将所述目标观测点加入预设的观测点集合中；

控制所述移动装置移动至所述观测点集合中的一目标观测点，并利用所述移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新所述环境地图及所述移动装置在该环境地图中的位姿，返回执行基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点的步骤，直至所述观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图；

基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点，包括：

基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出能够观测到未知环境的点，并确定该点为所述目标观测点；

利用所述移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新所述环境地图之后，还包括：

利用已经获取的环境信息确定所述观测点集合中无法到达的目标观测点以及已经获取到其周围环境的目标观测点，并将该目标观测点进行移除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预设所述观测点集合，包括：

预先设定以链表或树或图为数据结构的观测点集合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述移动装置移动至所述观测点集合中的一目标观测点，包括：

基于当前环境地图规划出到达所述观测点集合中一目标观测点的无障碍路线，并控制所述移动装置按照该无障碍路线移动至对应目标观测点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述环境信息构建环境地图，包括：

基于所述环境信息利用SLAM技术或PTAM技术构建所述环境地图。

5.一种移动装置全自主建图装置，其特征在于，包括：

建图模块，用于获取移动装置所处环境的环境信息，基于所述环境信息构建环境地图并确定所述移动装置在所述环境地图中的位姿；

规划模块，用于基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出所述移动装置需要到达的目标观测点，并将所述目标观测点加入预设的观测点集合中；

控制模块，用于控制所述移动装置移动至所述观测点集合中的一目标观测点，并利用所述移动装置移动到该目标观测点过程中所观测到的周围环境信息更新所述环境地图及所述移动装置在该环境地图中的位姿，控制所述规划模块实现其对应的功能，直至所述观测点集合中不存在目标观测点，完成环境建图；

所述规划模块包括：

规划单元，用于：基于当前环境地图及移动装置在当前环境地图中的位姿规划出能够观测到未知环境的点，并确定该点为所述目标观测点；

所述控制模块还包括：

筛选单元，用于利用已经获取的环境信息确定所述观测点集合中无法到达的目标观测点以及已经获取到其周围环境的目标观测点，并将该目标观测点进行移除。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

预设模块，用于预先设定以链表或树或图为数据结构的观测点集合。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

路线选取单元，用于基于当前环境地图规划出到达所述观测点集合中一目标观测点的无障碍路线，并控制所述移动装置按照该无障碍路线移动至对应目标观测点。