CN107713915B - 扫地机器人以及扫地机器人的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种扫地机器人以及扫地机器人的定位方法，扫地机器人具有视觉定位系统，其中定位方法，包括：利用视觉定位系统对扫地机器人进行定位，得到第一位置信息；获取扫地机器人当前所处位置的磁场指纹；在磁场地图中查找磁场指纹对应的第二位置信息；如果第一位置信息与第二位置信息相同，则判定第一位置信息为正确的位置信息；如果第一位置信息与第二位置信息不同，或者未查找到对应磁场指纹的第二位置信息，则利用视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将第三位置信息设为当前位置信息。本发明可以提高扫地机器人的定位准确性，减少相似环境中视觉重定位出现误匹配的概率；自主建立磁场地图，并可实时更新。

Description

扫地机器人以及扫地机器人的定位方法

技术领域

本发明涉及到扫地机器人领域，特别是涉及到一种扫地机器人以及扫地机器人的定位方法。

背景技术

扫地机器人又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。现有的扫地机器人在清扫时可以选择不同的清扫模式，比如随机清扫模式、全覆盖清扫模式等。其中全覆盖清扫模式需要规划清扫轨迹等，需要扫地机器人能够进行较为准确的自主定位。因此如何提高机器人的定位精度，减少误定位在机器人智能化过程中有着重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种提高定位准确性的扫地机器人以及扫地机器人的定位方法。

为了实现上述发明目的，本发明提出一种扫地机器人的定位方法，所述扫地机器人具有视觉定位系统，所述定位方法，包括：

利用视觉定位系统对所述扫地机器人进行定位，得到第一位置信息；

获取所述扫地机器人当前所处位置的磁场指纹；

在预设的磁场地图中查找所述磁场指纹对应的第二位置信息；

如果所述第一位置信息与第二位置信息相同，则判定第一位置信息为正确的位置信息；

如果所述第一位置信息与第二位置信息不同，或者未查找到对应所述磁场指纹的第二位置信息，则利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将所述第三位置信息设为的当前位置信息。

进一步地，所述利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将所述第三位置信息设为当前位置信息的步骤之后，包括：

判断第三位置信息是否为已经清扫过的区域，若是则将当前的磁场指纹与所述第三位置信息关联更新到所述磁场地图中。

进一步地，所述扫地机器人获取磁场指纹的方法，包括：

利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度；其中，所述指定方向的朝向以预设的方向为参照方向；

将采集的多个指定方向上的磁场强度整理形成所述磁场指纹。

进一步地，所述利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度的步骤，包括：

如果所述扫地机器人上设置的磁场计不足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则控制所述扫地机器人原地转动，分多次采集多个指定方向的磁场强度。

进一步地，所述利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度的步骤，包括：

如果所述扫地机器人上设置的磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则判断多个所述磁场计的朝向是否与采集的多个指定方向相匹配；

若匹配，则一次性采集多个指定方向的磁场强度；

若不匹配，则控制所述扫地机器人原地转动，直至所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配时停止，然后一次性采集多个指定方向的磁场强度。

进一步地，所述扫地机器人上设置有四个三轴磁场计，四个三轴磁场计分别设置于一正方形的四个顶点；每条对角线上的两个三轴磁场计的朝向分别与所述对角线重合，且朝向相反；

所述多个指定方向为四个指定方向，四个指定方向分别为东、南、西、北。

进一步地，所述磁场地图的建立方法，包括：

所述扫地机器人在全覆盖清扫策略下启动，以起始位置开始，扫地机器人每行进指定路程采集一次所述磁场指纹，并将所述磁场指纹与当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，数据库中的多组磁场指纹和其关联的位置形成所述磁场地图。

进一步地，所述扫地机器人在全覆盖清扫策略下启动，以起始位置开始，扫地机器人每行进指定路程采集一次所述磁场指纹，并将所述磁场指纹与当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，数据库中的多组磁场指纹和其关联的位置形成所述磁场地图的步骤之后，包括：

全覆盖清扫结束，接收保存/清除命令；

根据所述保存/清除命令，保存/清除所述磁场地图。

本发明还提供一种扫地机器人，所述扫地机器人具有视觉定位系统，所述扫地机器人，包括：

定位单元，用于利用视觉定位系统对所述扫地机器人进行定位，得到第一位置信息；

获取单元，用于获取所述扫地机器人当前所处位置的磁场指纹；

查找单元，用于在预设的磁场地图中查找所述磁场指纹对应的第二位置信息；

判定单元，用于如果所述第一位置信息与第二位置信息相同，则判定第一位置信息为正确的位置信息；

重定位单元，用于如果所述第一位置信息与第二位置信息不同，或者未查找到对应所述磁场指纹的第二位置信息，则利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将所述第三位置信息设为当前位置信息。

进一步地，所述扫地机器人还包括：

更新单元，用于判断第三位置信息是否为已经清扫过的区域，若是则将当前的磁场指纹与所述第三位置信息关联更新到所述磁场地图中。

进一步地，所述获取单元，包括：

采集模块，用于利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度；其中，所述指定方向的朝向以预设的方向为参照方向；

合成模块，用于将采集的多个指定方向上的磁场强度整理形成所述磁场指纹。

进一步地，所述采集模块，包括：

多次采集子模块，用于如果所述扫地机器人上设置的磁场计不足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则控制所述扫地机器人原地转动，分多次采集多个指定方向的磁场强度。

进一步地，所述采集模块，包括：

判断子模块，用于如果所述扫地机器人上设置的磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则判断多个所述磁场计的朝向是否与采集的多个指定方向相匹配；

第一采集子模块，用于若判断子模块判断多个所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配，则一次性采集多个指定方向的磁场强度；

第二采集子模块，用于若判断子模块判断多个所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向不匹配，则控制所述扫地机器人原地转动，直至所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配时停止，然后一次性采集多个指定方向的磁场强度。

进一步地，所述扫地机器人上设置有四个三轴磁场计，四个三轴磁场计分别设置于一正方形的四个顶点；每条对角线上的两个三轴磁场计的朝向分别与所述对角线重合，且朝向相反；

所述多个指定方向为四个指定方向，四个指定方向分别为东、南、西、北。

进一步地，所述扫地机器人还包括：

括建立单元，用于所述扫地机器人在全覆盖清扫策略下启动，以起始位置开始，扫地机器人每行进指定路程采集一次所述磁场指纹，并将所述磁场指纹与当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，数据库中的多组磁场指纹和其关联的位置形成所述磁场地图。

进一步地，所述扫地机器人还包括：

接收单元，用于全覆盖清扫结束，接收保存/清除命令；

执行单元，用于根据所述保存/清除命令，保存/清除所述磁场地图。

本发明还提供一种扫地机器人，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储扫地机器人执行上述任一项所述的扫地机器人的定位方法的程序；

所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

本发明的扫地机器人以及扫地机器人的定位方法，当扫地机器人需要定位时，首先通过视觉定位得到第一位置信息，然后通过磁场指纹得到第二位置信息，第二位置信息用于验证第一位置信息，当第二位置信息与第一位置信息相同，则说明第一位置信息，如果不同或者未获取到第二位置信息，则说明第一位置信息存在不准确的可能，或者磁场地图中没有该位置的磁场指纹和位置信息，所以扫地机器人重新利用视觉定位系统进行定位，已确定当前的位置信息。本发明引入磁场指纹辅助定位，提高扫地机器人的定位准确性，减少相似环境中视觉重定位出现误匹配的概率；自主建立磁场地图，并可实时更新。

附图说明

图1为本发明一实施例的扫地机器人的定位方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例的扫地机器人获取磁场指纹的方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例的扫地机器人的三轴磁场计的分布示意图；

图4为本发明一实施例的扫地机器人的结构示意框图；

图5为本发明一实施例的获取单元的结构示意框图；

图6为本发明一实施例的采集模块的结构示意框图；

图7为本发明另一实施例的采集模块的结构示意框图；

图8为本发明一时实施例的扫地机器人的结构示意框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，一种扫地机器人的定位方法，所述扫地机器人具有视觉定位系统。视觉定位系统即为利用视觉传感器采集图像，然后根据预设的视觉定位算法进行定位的系统。

上述定位方法，包括：

S1、利用视觉定位系统对所述扫地机器人进行定位，得到第一位置信息。

在步骤S1中，当扫地机器人需要定位时，首先通过视觉定位系统进行定位，得到第一位置信息。视觉定位系统的定位准确性较高，所以上述扫地机器人的定位以视觉定位的结果为主。

S2、获取所述扫地机器人当前所处位置的磁场指纹。

在步骤S2中，上述磁场指纹是指地球磁场在所述位置的磁场分布情况，如在所述位置的各方向的磁场强度组成磁场指纹等。

S3、在磁场地图中查找所述磁场指纹对应的第二位置信息；

在步骤S3中，上述磁场地图即为含有位置信息和磁场指纹的集合，每一个位置信息关联一个磁场指纹，可以互相查找。磁场地图是在利用视觉定位系统进行定位之前已经存储在扫地机器人中的磁场地图，该磁场地图可以是扫地机器人在执行清扫任务之前就存储的磁场地图，也可以是扫地机器人在执行清扫任务时实时建立的磁场地图。

S4、如果所述第一位置信息与第二位置信息相同，则判定第一位置信息为正确的位置信息；

S5、如果所述第一位置信息与第二位置信息不同，或者未查找到对应所述磁场指纹的第二位置信息，则利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将第三位置信息设为当前位置信息。

在步骤S4和S5中，即为验证第一位置信息是否为准确的位置信息的过程，以及验证失败重新定位的过程。当第一位置信息与第二位置信息相同，则说明视觉定位系统与磁场指纹辅助定位的结果相同，说明视觉定位系统没有出现定位偏差。验证失败包括两种情况，第一种是第一位置信息与第二位置信息不同，第二种是没有在磁场地图中查找到与采集的磁场指纹对应的第二位置信息。这两种情况，都说明视觉定位系统的定位结果与磁场指纹的辅助定位结果存在偏差，视觉定位系统可能出错，所以控制视觉定位系统重新进行定位，得到第三位置信息。再次通过视觉定位系统进行定位，一般会有移动的定位策略，比如控制视觉定位系统原地旋转指定角度，并在旋转过程多次采集图像，然后根据多张采集的图像进行多次定位，然后取多次定位的平均值为第三定位信息；或者，控制扫地机器人在指定范围顶进行运动，分别计算运动路径上的位置信息，然后按平均计算，得到第三位置信息等，所以经过重新定位的第三位置信息相对准确。

本实施例中，上述利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并判定所述第三位置信息为正确的位置信息的步骤之后，包括：

S6、判断第三位置信息是否为已经清扫过的区域，若是则将当前的磁场指纹与所述第三位置信息关联更新到所述磁场地图中。

在步骤S6中，因为重新定位，说明现有的磁场地图不存在当前位置的磁场指纹，或者因为某种外部原因(当前位置附近被摆放了金属物体或磁性物体等，改变了当前位置的磁场分布)改变了当前位置的磁场指纹，所以将第三位置信息更新到磁场地图中，以便于下次在当前位置进行定位时，磁场地图提供准确的第二位置信息。为了确保第三位置信息与磁场地图匹配，则需要确定第三位置信息是否为已经清扫过的区域，如果是，则说明第三位置信息与磁场地图匹配，如果不是，则说明扫地机器人可能已经离开了原来的清扫区域，此时将第三位置信息更新到磁场地图中，显然会得到错误的磁场地图。

参照图2，本实施例中，上述扫地机器人获取磁场指纹的方法，包括：

S21、利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度；其中，所述指定方向的朝向以预设的方向为参照方向；

S22、将采集的多个指定方向上的磁场强度整理形成所述磁场指纹。

在步骤S21和S22中，上述磁场计即为一种采集磁场强度的传感器，一般包括单轴磁场计和三轴磁场计，单轴磁场计一次只能采集一个方向的磁场强度，三轴磁场计一次可以采集三个相互垂直方向的磁场强度。为了磁场指纹定位的准确度，一个磁场指纹包括多个方向的磁场强度，比如，包括东南西北四个方向的磁场强度等。上述指定方向是相对预设的方向为参照方向而言的，这个参照方向一般为朝北方向，该方向可以通过磁场计直接获得。

本实施例中，上述利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度的步骤S21，包括：

S211、如果所述扫地机器人上设置的磁场计不足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则控制所述扫地机器人原地转动，分多次采集多个指定方向的磁场强度。

在步骤S211中，上述不足以单次采集多个指定方向的磁场强度包括两种情况，第一种是：磁场计的采集方向的数量少于多个指定方向的数量；第二种情况是，磁场计的采集方向数量大于等于多个指定方向的数量，但是磁场计的朝向无法调整到与多个指定方向匹配。本实施例中，以磁场计只设置有一个单轴磁场计为例，东南西北四个方向为指定方向，那么，扫地机器人先原地转动使单轴磁场计的采集方向为到东南西北四个方向中的一个，然后按照指定旋转方向每次转动90度，完成东南西北四个方向的转动，完成东南西北四个指定方向的气场强度采集，然后将采集的四个磁场强度放在一起形成所处位置的磁场指纹。

在另一实施例中，上述利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度的步骤S21，包括：

S212、如果所述扫地机器人上设置的磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则判断多个所述磁场计的朝向是否与采集的多个指定方向相匹配；

S213、若匹配，则一次性采集多个指定方向的磁场强度；

S214、若不匹配，则控制所述扫地机器人原地转动，直至所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配时停止，然后一次性采集多个指定方向的磁场强度。

在步骤S212、S213和S214中，上述磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度是指当扫地机器人调整好停放角度后，其所设置的磁场计所能采集方向上的磁场强度与预设的多个指定方向相同。在一具体实施例中，如图3所示，上述扫地机器人上设置有四个三轴磁场计，四个三轴磁场计分别设置于一正方形的四个顶点；每条对角线上的两个三轴磁场计的朝向分别与所述对角线重合，且朝向相反；所述多个指定方向为四个指定方向，四个指定方向分别为东、南、西、北。即，四个三轴传感器会在扫地机器人上的四个位置，对角线上的两个三轴磁场计即会分别采集东南西北四个方向上的磁场强度以及垂直于地面的Z轴方向。因为是正方向，所以每次调整角度时，只要向一个方向转动很小的角度即可。

本实施例中，上述磁场地图的建立方法，包括：

S31、所述扫地机器人在全覆盖清扫策略下启动，以起始位置开始，扫地机器人每行进指定路程采集一次所述磁场指纹，并将所述磁场指纹与当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，数据库中的多组磁场指纹和其关联的位置形成所述磁场地图。

在步骤S31中，上述全覆盖清扫策略即为扫地机器人按照指定轨迹进行清扫，在起始位置开始，每行进指定路程，即会采集一次对应位置的磁场指纹，同时将当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，当清扫完成后，对应的磁场地图也建立完成。上述指定路程可以根据具体情况进行设定，比如每行进0.2米采集一次磁场指纹，或者每行进0.05米采集一次磁场指纹等。指定路程越短，其精度越高。如果为了提高磁场地图的精度，还可以建立拟合模型，将临近的点之间的磁场指纹进行拟合计算，即可得到运行轨迹上各个点的磁场指纹。

本实施例中，上述扫地机器人在全覆盖清扫策略下启动，以起始位置开始，扫地机器人每行进指定路程采集一次所述磁场指纹，并将所述磁场指纹与当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，数据库中的多组磁场指纹和其关联的位置形成所述磁场地图的步骤S31之后，包括：

S32、全覆盖清扫结束，接收保存/清除命令；

S33、根据所述保存/清除命令，保存/清除所述磁场地图。

在步骤S32和S33中，当扫地机器人全覆盖清扫完成后，相应的磁场地图也建立完成，此时用户可以将磁场地图删除或者保存，如果保存，则下一次在同一环境中进行全覆盖清扫时，可以直接调用磁场地图使用。上述磁场地图还可以长传给指定服务器，当下一次另一个新的的扫地机器人在同一清扫环境工作时，可以到服务器中下载对应的磁场地图直接使用，方便，无需从新建立磁场地图。

在一具体实施例中，上述扫地机器人上设置有四个三轴磁场计，四个三轴磁场计设置在一正方向的四个顶点上，且每条对角线上的两个三轴磁场计的朝向分别与所述对角线重合，且朝向相反。指定方向为东南西北四个方向，具体步骤包括：

在全覆盖清扫策略下启动扫地机器人，扫地机器人以朝向东南西北任意方向开始运动；

每行进指定路程(如0.2米)路程，采集一个磁场指纹，以及通过视觉定位系统采集一次位置信息，并将磁场指纹与位置信息关联，存储到数据库中，形成磁场地图。该磁场指纹是四个三轴磁场计分别采集的磁场强度组成，比如，四个磁场计分别为m₁、m₂、m₃、m₄，以m1为例，其采集的磁场强度m₁＝{m_1x，m_1y，m_1z}，而四个三轴磁场计得到的磁场指纹d＝{m_1x，m_1y，m_1z，m_2x，m_2y，m_2z，m_3x，m_3y，m_3z，m_4x，m_4y，m_4z}。磁场地图的表述为：E_L,k＝{_{d_0},),d_1,0,…,d_L,k}，L为位置索引，K为该位置上时各角度采样的索引(0°，90°，180°，270°四个)；

当扫地机器人被外力从行进路径上移动到另外的位置时，扫地机器人启动视觉定位系统进行定位得到第一位置信息，然后调整扫地机器人的角度，获取当前位置的磁场指纹，然后根据磁场指纹在已建立的磁场地图中查找对应的第二位置信息；其中，调整扫地机器人角度的过程如下：因为扫地机器人在室内的运动轨迹是规律的，可将其旋转步进限制为90°，这样在每一处的采样值都局限于4个方向。给定磁场地图E_L,k和目标指纹d,则d的最近邻可以定义为：

通过最近邻的方法，可以确定被查找的指纹是否出现在磁场地图中，若出现，则可获得当前位置和朝向，达到定位的作用。

如果第一位置信息和第二位置信息相同，跳过该位置继续清扫，如果第一位置信息和第二位置信息不相同，或者没有获取到第二位置信息，则通过视觉定位系统重新定位得到第三位置信息，如果第三位置信息为已覆盖区域，则将第三位置信息和当前的磁场指纹关联更新到磁场地图中。

扫地机器人全覆盖结束时，磁场地图生成完毕，用户可选择是否将磁场地图保存以备后续使用。

本发明实施例的扫地机器人的定位方法，引入磁场指纹辅助定位，提高扫地机器人的定位准确性，减少相似环境中视觉重定位出现误匹配的概率；自主建立磁场地图，并可实时更新。

参照图4，本发明实施例中还提供一种扫地机器人，所述扫地机器人具有视觉定位系统，所述扫地机器人，包括：

定位单元10，用于利用视觉定位系统对所述扫地机器人进行定位，得到第一位置信息。

在上述定位单元10中，当扫地机器人需要定位时，首先通过视觉定位系统进行定位，得到第一位置信息。视觉定位系统的定位准确性较高，所以上述扫地机器人的定位以视觉定位的结果为主。

获取单元20，用于获取所述扫地机器人当前所处位置的磁场指纹。；

在上述获取单元20中，上述磁场指纹是指地球磁场在所述位置的磁场分布情况，如在所述位置的各方向的磁场强度组成磁场指纹等。

查找单元30，用于在预设的磁场地图中查找所述磁场指纹对应的第二位置信息。

在上述查找单元30，上述磁场地图即为含有位置信息和磁场指纹的集合，每一个位置信息关联一个磁场指纹，可以互相查找。预设的磁场地图是在利用视觉定位系统进行定位之前已经存储在扫地机器人中的磁场地图，该磁场地图可以是扫地机器人在执行清扫任务之前就存储的磁场地图，也可以是扫地机器人在执行清扫任务时实时建立的磁场地图。

判定单元40，用于如果所述第一位置信息与第二位置信息相同，则判定第一位置信息为正确的位置信息。

重定位单元50，用于如果所述第一位置信息与第二位置信息不同，或者未查找到对应所述磁场指纹的第二位置信息，则利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将第三位置信息设为当前位置信息。

在上述判定单元40和重定位单元50中，即为验证第一位置信息是否为准确的位置信息的单元，以及验证失败重新定位的单元。当第一位置信息与第二位置信息相同，则说明视觉定位系统与磁场指纹辅助定位的结果相同，说明视觉定位系统没有出现定位偏差。验证失败包括两种情况，第一种是第一位置信息与第二位置信息不同，第二种是没有在磁场地图中查找到与采集的磁场指纹对应的第二位置信息。这两种情况，都说明视觉定位系统的定位结果与磁场指纹的辅助定位结果存在偏差，视觉定位系统可能出错，所以控制视觉定位系统重新进行定位，得到第三位置信息。再次通过视觉定位系统进行定位，一般会有移动的定位策略，比如控制视觉定位系统原地旋转指定角度，并在旋转过程多次采集图像，然后根据多张采集的图像进行多次定位，然后取多次定位的平均值为第三定位信息；或者，控制扫地机器人在指定范围顶进行运动，分别计算运动路径上的位置信息，然后按平均计算，得到第三位置信息等，所以经过重新定位的第三位置信息相对准确。

本实施例中，上述扫地机器人还包括：

更新单元60，用于判断第三位置信息是否为已经清扫过的区域，若是则将当前的磁场指纹与所述第三位置信息关联更新到所述磁场地图中。

在上述更新单元60中，因为重新定位，说明现有的磁场地图不存在当前位置的磁场指纹，或者因为某种外部原因(当前位置附近被摆放了金属物体或磁性物体等，改变了当前位置的磁场分布)改变了当前位置的磁场指纹，所以将第三位置信息更新到磁场地图中，以便于下次在当前位置进行定位时，磁场地图提供准确的第二位置信息。为了确保第三位置信息与磁场地图匹配，则需要确定第三位置信息是否为已经清扫过的区域，如果是，则说明第三位置信息与磁场地图匹配，如果不是，则说明扫地机器人可能已经离开了原来的清扫区域，此时将第三位置信息更新到磁场地图中，显然会得到错误的磁场地图。

参照图5，本实施例中，上述获取单元20，包括：

采集模块21，用于利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度；其中，所述指定方向的朝向以预设的方向为参照方向；

合成模块22，用于将采集的多个指定方向上的磁场强度整理形成所述磁场指纹。

在上述采集模块21和合成模块22中，上述磁场计即为一种采集磁场强度的传感器，一般包括单轴磁场计和三轴磁场计，单轴磁场计一次只能采集一个方向的磁场强度，三轴磁场计一次可以采集三个相互垂直方向的磁场强度。为了磁场指纹定位的准确度，一个磁场指纹包括多个方向的磁场强度，比如，包括东南西北四个方向的磁场强度等。上述指定方向是相对预设的方向为参照方向而言的，这个参照方向一般为朝北方向，该方向可以通过磁场计直接获得。

参照图6，本实施例中，上述采集模块21，包括：

多次采集子模块211，用于如果所述扫地机器人上设置的磁场计不足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则控制所述扫地机器人原地转动，分多次采集多个指定方向的磁场强度。

在上述多次采集子模块211中，上述不足以单次采集多个指定方向的磁场强度包括两种情况，第一种是：磁场计的采集方向的数量少于多个指定方向的数量；第二种情况是，磁场计的采集方向数量大于等于多个指定方向的数量，但是磁场计的朝向无法调整到与多个指定方向匹配。本实施例中，以磁场计只设置有一个单轴磁场计为例，东南西北四个方向为指定方向，那么，扫地机器人先原地转动使单轴磁场计的采集方向为到东南西北四个方向中的一个，然后按照指定旋转方向每次转动90度，完成东南西北四个方向的转动，完成东南西北四个指定方向的气场强度采集，然后将采集的四个磁场强度放在一起形成所处位置的磁场指纹。

参照图7，在另一实施例中，上述采集模块21，包括：

判断子模块212，用于如果所述扫地机器人上设置的磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则判断多个所述磁场计的朝向是否与采集的多个指定方向相匹配；

第一采集子模块213，用于若判断子模块判断多个所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配，则一次性采集多个指定方向的磁场强度；

第二采集子模块214，用于若判断子模块判断多个所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向不匹配，则控制所述扫地机器人原地转动，直至所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配时停止，然后一次性采集多个指定方向的磁场强度。

在上述判断子模块212、第一采集子模块213和第二采集子模块214中，上述磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度是指当扫地机器人调整好停放角度后，其所设置的磁场计所能采集方向上的磁场强度与预设的多个指定方向相同。在一具体实施例中，上述扫地机器人上设置有四个三轴磁场计，四个三轴磁场计分别设置于一正方形的四个顶点；每条对角线上的两个三轴磁场计的朝向分别与所述对角线重合，且朝向相反；所述多个指定方向为四个指定方向，四个指定方向分别为东、南、西、北。即，四个三轴传感器会在扫地机器人上的四个位置，对角线上的两个三轴磁场计即会分别采集东南西北四个方向上的磁场强度以及垂直于地面的Z轴方向。因为是正方向，所以每次调整角度时，只要向一个方向转动很小的角度即可。

本实施例中，上述扫地机器人还包括建立单元31，用于所述扫地机器人在全覆盖清扫策略下启动，以起始位置开始，扫地机器人每行进指定路程采集一次所述磁场指纹，并将所述磁场指纹与当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，数据库中的多组磁场指纹和其关联的位置形成所述磁场地图。

在上述建立单元31中，上述全覆盖清扫策略即为扫地机器人按照指定轨迹进行清扫，在起始位置开始，每行进指定路程，即会采集一次对应位置的磁场指纹，同时将当前视觉定位系统获取的位置关联存储在数据库中，当清扫完成后，对应的磁场地图也建立完成。上述指定路程可以根据具体情况进行设定，比如每行进0.2米采集一次磁场指纹，或者每行进0.05米采集一次磁场指纹等。指定路程越短，磁场地图精度越高。如果为了提高磁场地图的精度，还可以建立拟合模型，将临近的点之间的磁场指纹进行拟合计算，即可得到运行轨迹上各个点的磁场指纹。

本实施例中，上述扫地机器人还包括：

接收单元32，用于全覆盖清扫结束，接收保存/清除命令；

执行单元33，用于根据所述保存/清除命令，保存/清除所述磁场地图。

当扫地机器人全覆盖清扫完成后，相应的磁场地图也建立完成，此时用户可以将磁场地图删除或者保存，如果保存，则下一次在同一环境中进行全覆盖清扫时，可以直接调用磁场地图使用。上述磁场地图还可以长传给指定服务器，当下一次另一个新的的扫地机器人在同一清扫环境工作时，可以到服务器中下载对应的磁场地图直接使用，方便，无需从新建立磁场地图。

在一具体实施例中，上述扫地机器人上设置有四个三轴磁场计，四个三轴磁场计设置在一正方向的四个顶点上，且每条对角线上的两个三轴磁场计的朝向分别与所述对角线重合，且朝向相反。指定方向为东南西北四个方向，具体步骤包括：

在全覆盖清扫策略下启动扫地机器人，扫地机器人以朝向东南西北任意方向开始运动；

每行进指定路程(如0.2米)路程，采集一个磁场指纹，以及通过视觉定位系统采集一次位置信息，并将磁场指纹与位置信息关联，存储到数据库中，形成磁场地图。该磁场指纹是四个三轴磁场计分别采集的磁场强度组成，比如，四个磁场计分别为m₁、m₂、m₃、m₄，以m1为例，其采集的磁场强度m₁＝{m_1x，m_1y，m_1z}，而四个三轴磁场计得到的磁场指纹d＝{m_1x，m_1y，m_1z，m_2x，m_2y，m_2z，m_3x，m_3y，m_3z，m_4x，m_4y，m_4z}。磁场地图的表述为：E_L,k＝{_{d_0},),d_1,0,…,d_L,k}，L为位置索引，K为该位置上时各角度采样的索引(0°，90°，180°，270°四个)；

当扫地机器人被外力从行进路径上移动到另外的位置时，扫地机器人启动视觉定位系统进行定位得到第一位置信息，然后调整扫地机器人的角度，获取当前位置的磁场指纹，然后根据磁场指纹在已建立的磁场地图中查找对应的第二位置信息；其中，调整扫地机器人角度的过程如下：因为扫地机器人在室内的运动轨迹是规律的，可将其旋转步进限制为90°，这样在每一处的采样值都局限于4个方向。给定磁场地图E_L,k和目标指纹d,则d的最近邻可以定义为：

通过最近邻的方法，可以确定被查找的指纹是否出现在磁场地图中，若出现，则可获得当前位置和朝向，达到定位的作用。

如果第一位置信息和第二位置信息相同，跳过该位置继续清扫，如果第一位置信息和第二位置信息不相同，或者没有获取到第二位置信息，则通过视觉定位系统重新定位得到第三位置信息，如果第三位置信息为已覆盖区域，则将第三位置信息和当前的磁场指纹关联更新到磁场地图中。

扫地机器人全覆盖结束时，磁场地图生成完毕，用户可选择是否将磁场地图保存以备后续使用。

本发明实施例的扫地机器人，引入磁场指纹辅助定位，提高扫地机器人的定位准确性，减少相似环境中视觉重定位出现误匹配的概率；自主建立磁场地图，并可实时更新。

参照图8，本发明实施例还提供一种扫地机器人，包括存储器和处理器；存储器用于存储上述扫地机器人执行上述任一实施例所述的扫地机器人的定位方法的程序；处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种扫地机器人的定位方法，所述扫地机器人具有视觉定位系统，所述定位方法包括，利用视觉定位系统对所述扫地机器人进行定位，得到第一位置信息；其特征在于，在所述利用视觉定位系统对所述扫地机器人进行定位，得到第一位置信息的步骤后，还包括：

获取所述扫地机器人当前所处位置的磁场指纹；

在磁场地图中查找所述磁场指纹对应的第二位置信息；

如果所述第一位置信息与第二位置信息相同，则判定第一位置信息为正确的位置信息；

如果所述第一位置信息与第二位置信息不同，或者未查找到对应所述磁场指纹的第二位置信息，则利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将第三位置信息设为当前位置信息。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人的定位方法，其特征在于，所述利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将第三位置信息设为当前位置信息的步骤之后，包括：

判断第三位置信息是否为已经清扫过的区域，若是则将当前的磁场指纹与所述第三位置信息关联更新到所述磁场地图中。

3.根据权利要求1所述的扫地机器人的定位方法，其特征在于，所述扫地机器人获取磁场指纹的方法，包括：

利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度；其中，所述指定方向的朝向以预设的方向为参照方向；

将采集的多个指定方向上的磁场强度整理形成所述磁场指纹。

4.根据权利要求3所述的扫地机器人的定位方法，其特征在于，所述利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度的步骤，包括：

如果所述扫地机器人上设置的磁场计不足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则控制所述扫地机器人原地转动，分多次采集所述多个指定方向的磁场强度。

5.根据权利要求3所述的扫地机器人的定位方法，其特征在于，所述利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度的步骤，包括：

如果所述扫地机器人上设置的磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则判断多个所述磁场计的朝向是否与采集的多个指定方向相匹配；

若匹配，则一次性采集多个指定方向的磁场强度；

若不匹配，则控制所述扫地机器人原地转动，直至所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配时停止，然后一次性采集多个指定方向的磁场强度。

6.一种扫地机器人，所述扫地机器人具有视觉定位系统，所述扫地机器人包括定位单元，用于利用视觉定位系统对所述扫地机器人进行定位，得到第一位置信息；其特征在于，所述扫地机器人，还包括：

获取单元，用于获取所述扫地机器人当前所处位置的磁场指纹；

查找单元，用于在磁场地图中查找所述磁场指纹对应的第二位置信息；

判定单元，用于如果所述第一位置信息与第二位置信息相同，则判定第一位置信息为正确的位置信息；

重定位单元，用于如果所述第一位置信息与第二位置信息不同，或者未查找到对应所述磁场指纹的第二位置信息，则利用所述视觉定位系统重新定位，得到第三位置信息，并将所述第三位置信息设为当前位置信息。

7.根据权利要求6所述的扫地机器人，其特征在于，还包括：

更新单元，用于判断第三位置信息是否为已经清扫过的区域，若是则将当前的磁场指纹与所述第三位置信息关联更新到所述磁场地图中。

8.根据权利要求6所述的扫地机器人，其特征在于，所述获取单元，包括：

采集模块，用于利用设置于所述扫地机器人上的磁场计，按照预设策略采集多个指定方向的磁场强度；其中，所述指定方向的朝向以预设的方向为参照方向；

合成模块，用于将采集的多个指定方向上的磁场强度整理形成所述磁场指纹。

9.根据权利要求8所述的扫地机器人，其特征在于，所述采集模块，包括：

多次采集子模块，用于如果所述扫地机器人上设置的磁场计不足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则控制所述扫地机器人原地转动，分多次采集多个指定方向的磁场强度。

10.根据权利要求8所述的扫地机器人，其特征在于，所述采集模块，包括：

判断子模块，用于如果所述扫地机器人上设置的磁场计足以完成单次采集多个指定方向的磁场强度，则判断多个所述磁场计的朝向是否与采集的多个指定方向相匹配；

第一采集子模块，用于若判断子模块判断多个所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配，则一次性采集多个指定方向的磁场强度；

第二采集子模块，用于若判断子模块判断多个所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向不匹配，则控制所述扫地机器人原地转动，直至所述磁场计的朝向与采集的多个指定方向相匹配时停止，然后一次性采集多个指定方向的磁场强度。

Images