CN108469826B - 一种基于机器人的地图生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于机器人的地图生成方法及系统，其方法包括：S100机器人根据预设建图路径进行移动；S200判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；若是，执行步骤S300；S300获取目标路标的构图坐标；S400根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图。本发明能够减小特征地图的构建误差，提升特征地图的精准度。

Description

一种基于机器人的地图生成方法及系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤指一种基于机器人的地图生成方法及系统。

背景技术

随着机器人技术的发展，机器人应用领域也在不断扩展，机器人的工作环境也随之越来越复杂。智能机器人的工作环境也从单纯的室内环境扩展到室外等各种复杂的、未知的、非结构化的环境。能够有效的探索未知环境并构建环境的地图是实现机器人自主导航的前提条件之一，机器人为实现自主导航功能，往往需要事先在应用场合通过激光雷达或其它摄像传感器建立场地2D或3D地图。

现有技术中的机器人建图原理为：机器人在行走过程中，通过传感器把获取的路标记录下来，并进行优化，假设机器人沿一条直线前进，同时隔一段时间，把获取的路标位置记录下来作为地图使用，在行走过程中，机器人自身位置和路标位置均由传感器测量直接或间接获得，由于传感器测量误差存在，机器人的真实位置与机器人的测量位置往往并不重合，当机器人到达终点后，基于测量得到全部的路标位置和机器人位置进行优化地图，使得机器人到终点时机器人的真实位置和机器人的测量位置已有较大差距，这种误差无法通过优化算法消除，这就造成，机器人所建的特征地图过大、过小或倾斜等特征地图不精准的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器人的地图生成方法及系统，实现减小特征地图的构建误差，提升特征地图的精准度的目的。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种基于机器人的地图生成方法，包括步骤：

S100机器人根据预设建图路径进行移动；

S200判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；若是，执行步骤S300；

S300获取目标路标的构图坐标；

S400根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图。

进一步的，所述步骤S200包括步骤：

S201获取所述机器人在所述预设建图路径上的移动状态信息；所述移动状态信息包括移动距离或移动时间；

S202判断所述移动状态信息是否满足所述预设移动状态；若是，执行步骤S301；否则，返回步骤S100；

所述步骤S300包括步骤：

S301获取第一目标路标的构图坐标；所述第一目标路标为实时标记的路标。

进一步的，所述步骤S200还包括步骤：

S203通过机器人内置传感器获取的机器人坐标和第二目标路标的测量坐标；

S204判断所述机器人坐标是否与所述测量坐标匹配；若是，执行步骤S302；否则，返回步骤S100；

所述步骤S300还包括步骤：

S302获取所述第二目标路标的构图坐标；所述第二目标路标为预先标记的路标。

进一步的，所述步骤S200之后，S300之前包括步骤：

S210生成所述移动状态信息满足所述预设移动状态时的当前位置对应的特征地图；

S220判断所述当前位置对应的特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围；若是，执行步骤S300；否则，执行步骤S230；

S230根据所述预设建图路径返回至目标位置，并执行步骤S100；所述目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置。

进一步的，所述步骤S400包括步骤：

S410调用初始位置对应的第一路标的第一构图坐标和当前位置对应的第二路标的第二构图坐标；

S420替换所述机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标为所述第二路标的第二构图坐标；

S430根据所述第一构图坐标和所述第二构图坐标校准所述特征地图。

本发明还提供一种基于机器人的地图生成系统，包括：移动模块、判断模块、获取模块和处理模块；所述判断模块分别与所述移动模块和所述获取模块连接，所述处理模块与所述获取模块连接；

所述移动模块，机器人根据预设建图路径进行移动；

所述判断模块，判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；

所述获取模块，获取目标路标的构图坐标；

所述处理模块，根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图。

进一步的，所述判断模块包括：第一获取单元和第一判断单元；所述获取模块包括：第二获取单元；所述第一判断单元分别与所述第一获取单元和所述第二获取单元连接；

所述第一获取单元，获取所述机器人在所述预设建图路径上的移动状态信息；所述移动状态信息包括移动距离或移动时间；

所述第一判断单元，判断所述移动状态信息是否满足所述预设移动状态；

所述第二获取单元，当所述移动状态信息满足所述预设移动状态时，获取所述目标路标的构图坐标；

所述移动模块，当所述移动状态信息不满足所述预设移动状态时，所述机器人继续根据所述预设建图路径进行移动，直至所述机器人的移动终端满足所述预设移动状态为止。

进一步的，所述判断模块还包括：第三获取单元和第二判断单元；所述获取模块还包括第四获取单元；所述第二判断单元分别与所述第三获取单元和所述第四获取单元连接；

第三获取单元，通过机器人内置传感器获取的机器人坐标和第二目标路标的测量坐标；

第二判断单元，判断所述机器人坐标是否与所述测量坐标匹配；

第四获取单元，获取所述第二目标路标的构图坐标；所述第二目标路标为预先标记的路标。

进一步的，还包括：生成模块，当所述移动状态信息满足所述预设移动状态时，生成当前位置对应的特征地图；

判断模块，判断所述当前位置对应的特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围；

所述第二获取单元，当所述当前位置对应的特征地图的图像质量低于所述标准图像质量范围时，获取所述目标路标的构图坐标；

所述移动模块，当所述当前位置对应的特征地图的图像质量不低于所述标准图像质量范围时，根据所述预设建图路径返回至目标位置，并继续根据所述预设建图路径进行移动；所述目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置。

进一步的，所述处理模块包括：

调用单元，调用初始位置对应的第一路标的第一构图坐标和当前位置对应的第二路标的第二构图坐标；

替换单元，替换所述机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标为所述第二路标的第二构图坐标；

校准单元，根据所述第一构图坐标和所述第二构图坐标校准所述特征地图。

通过本发明提供的一种基于机器人的地图生成方法及系统，能够带来以下至少一种有益效果：

1)本发明通过获取目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能提升机器人生成的环境地图的精准性和可靠性。

2)本发明通过移动时间为周期或者移动距离周期性、间断性、阶段性的标记得到第一目标路标，从而根据测量得到第一目标路标的构图坐标，对机器人生成的特征地图进行校准优化，能够减小由于机器人的位姿或者传感器的安装位置导致的测量误差的积累，提升环境地图的可靠性。

3)本发明设定机器人自身测量自己到达预先设置的第二目标路标对应的位置后进行获取第二目标路标的构图坐标，将测量得到第二目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能够减小测量误差的同时，还能减少分阶段测量的复杂度和繁琐度。

4)本发明判断特征地图的图像质量是否满足标准图像质量范围，能够精准定位环境地图测量的时的图像质量不合格的点，不需要重新返回初始位置重新进行测量，提升特征地图的校准效率，从而提升环境地图的生成效率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种基于机器人的地图生成方法及系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种基于机器人的地图生成方法的第一实施例的流程图；

图2是本发明一种基于机器人的地图生成方法的第二实施例的流程图；

图3是本发明一种基于机器人的地图生成方法的第三实施例的流程图；

图4是本发明一种基于机器人的地图生成方法的第四实施例的流程图；

图5是本发明一种基于机器人的地图生成系统的第五实施例的结构示意图；

图6是本发明一种现有技术中地图优化的示意图；

图7是本发明一种基于机器人的地图生成系统的实例的地图优化的示意图；

图8是本发明一种基于机器人的地图生成系统的实例的地图优化的示意图。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明一种基于机器人的地图生成方法的第一实施例，如图1所示，包括：

S100机器人根据预设建图路径进行移动；

S200判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；若是，执行步骤S300；

S300获取目标路标的构图坐标；

S400根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图。

具体的，本实施例中，目标路标是已经知道坐标和方向的路标，可以是实现就设置好的路标，也可以是机器人地图生成校准过程中实时标记得到的。机器人上电工作后，机器人就根据工作人员事先绘制生成的预设建图路径进行移动，当机器人的移动状态满足预设移动状态时，获取目标路标的构图坐标，在此获取的方式有多种，可以是工作人员在机器人的移动状态满足预设移动状态时，控制机器人停止移动并使用测量工具实时获取的；也可以是机器人的移动状态每当满足预设移动状态时，对当前位置进行标记从而在机器人根据预设建图路径移动完成后，工作人员使用测量工具获取的；也可以是机器人以工程建设图为参考生成与机器人的世界地图坐标系相符的世界地图，从而转换工程建设图上的距离值为构图坐标；不论是何种获取方式，只要不是机器人根据自身传感器检测，而是通过外部手段测量获取得到的目标路标的真实坐标即构图坐标均在本发明保护范围内。本发明通过获取目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能提升机器人生成的环境地图的精准性和可靠性，即在移动状态满足预设移动状态时，输入真实坐标，并把输入的真实坐标作为特征地图优化的条件，这样就大大减小了累积误差。

本发明一种基于机器人的地图生成方法的第二实施例，是上述第一实施例的优化实施例，如图2所示，本实施例与上述第一实施例相比，主要改进在于，包括：

S100机器人根据预设建图路径进行移动；

S201获取所述机器人在所述预设建图路径上的移动状态信息；所述移动状态信息包括移动距离或移动时间；

S202判断所述移动状态信息是否满足所述预设移动状态；若是，执行步骤S301；否则，返回步骤S100；

S301获取第一目标路标的构图坐标；所述第一目标路标为实时标记的路标；

S400根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图。

具体的，本实施例是上述第一实施例的优选实施例，本实施例中，移动状态信息可以是是机器人的移动距离或者移动时间中的任意一种，通过机器人内置的测距设备(如加速度传感器和位移传感器等等运动传感器或者激光雷达和红外测距仪或者摄像头等传感器)获取移动距离，或者通过计时设备(如计时器等等)来获取移动时间；

当移动状态信息是移动时间时，机器人以预设移动速度沿着预设建图路径进行匀速移动，若机器人以预设移动速度沿着预设建图路径进行移动的移动时间满足预设时长时，工作人员或者机器人可以对机器人在移动时间满足预设时长的当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标(即实时标记获取得到的第一目标路标)，在对当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标后，由工作人员通过测量工具进行测量得到第一目标路标的构图坐标或者机器人根据标记进行运算转换得到第一目标路标的构图坐标。

当移动状态信息是移动距离时，机器人沿着预设建图路径进行移动，若机器人沿着预设建图路径进行移动的移动距离满足预设距离值时，工作人员或者机器人可以对机器人在移动距离满足预设距离值的当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标，在对当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标后，由工作人员通过测量工具进行测量得到第一目标路标的构图坐标或者机器人根据标记进行运算转换得到第一目标路标的构图坐标。

本发明通过移动时间为周期或者移动距离周期性、间断性、阶段性的标记得到第一目标路标，从而根据工作人员实时或者后期测量获取第一目标路标的构图坐标，每当机器人移动到第一目标路标对应的位置后，将测量得到第一目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能够减小由于机器人的位姿或者传感器的安装位置导致的测量误差的积累，从而提升机器人生成的特征地图的精准性和可靠性。

本发明一种基于机器人的地图生成方法的第三实施例，是上述第一实施例的优化实施例，如图3所示，本实施例与上述第一实施例相比，主要改进在于，包括：

S100机器人根据预设建图路径进行移动；

S203通过机器人内置传感器获取的机器人坐标和第二目标路标的测量坐标；

S204判断所述机器人坐标是否与所述测量坐标匹配；若是，执行步骤S302；否则，返回步骤S100；

S302获取所述第二目标路标的构图坐标；所述第二目标路标为预先标记的路标；

S400根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图。

具体的，本实施例是上述第一实施例的优选实施例，本实施例中，第二目标路标可以是机器人在移动之前，由工作人员事先设定的，机器人在初始位置上电工作时，工作人员可以使用测量工具实时测量机器人在初始位置对应的构图坐标并保存，然后机器人就根据工作人员事先绘制生成的预设建图路径进行移动，当机器人中的传感器检测得到的机器人坐标与第二目标路标的测量坐标匹配(如机器人坐标与对应的测量坐标重合或者机器人坐标与对应的测量坐标之间距离差在预设范围内)时，将工作人员事先设定的第二目标路标进行实时检测得到第二目标路标的构图坐标，或者机器人根据预设建图路径完成所有的移动后检测得到第二目标路标的构图坐标；当然，优选的，为了避免反复的测量工具，由于第二目标路标是工作人员预先设置的，可以在预先设置第二目标路标的同时进行测量第二目标路标的构图坐标，并保存至预设储存路径，在机器人坐标与第二目标路标的测量坐标匹配时，从预设储存路径上调用读取该第二目标路标的构图坐标即可。

本发明设定机器人自身测量自己到达预先设置的第二目标路标对应的位置后进行获取第二目标路标的构图坐标，将测量得到第二目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能够减小由于机器人的位姿或者传感器的安装位置导致的测量误差的积累，从而提升机器人生成的特征地图的精准性和可靠性的同时，还能减少分阶段测量的复杂度和繁琐度。

本发明一种基于机器人的地图生成方法的第四实施例，是上述第一、第二或第三实施例的优化实施例，如图4所示，本实施例与上述第一、第二或第三实施例相比，主要改进在于，包括：

S100机器人根据预设建图路径进行移动；

S200判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；若是，执行步骤S210；

S210生成所述移动状态信息满足所述预设移动状态时的当前位置对应的特征地图；

S220判断所述当前位置对应的特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围；若是，执行步骤S300；否则，执行步骤S230；

S230根据所述预设建图路径返回至目标位置，并执行步骤S100；所述目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置；

S300获取目标路标的构图坐标；

S410调用初始位置对应的第一路标的第一构图坐标和当前位置对应的第二路标的第二构图坐标；

S420替换所述机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标为所述第二路标的第二构图坐标；

S430根据所述第一构图坐标和所述第二构图坐标校准所述特征地图。

具体的，本实施例是上述第一、第二或第三实施例的优选实施例，本实施例中，当机器人的移动状态满足预设移动状态后就生成当前位置对应的特征地图，判断该特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围，图像质量主要包括亮度、清晰度、完整度(即机器人根据移动路径移动后形成的地图几何形状要与生成的特征地图几何形状相同)以及相关度中的任意一种或者多种。如果当前位置对应的特征地图的图像质量满足标准图像质量范围时，就可以进行调用或者测量获取目标路标的构图坐标进行校准特征地图，如果当前位置对应的特征地图的图像质量不满足标准图像质量范围时，表明生成的特征地图的上的各个障碍物可能获取的不完整，或者清晰度不够等等，那么就需要机器人根据预设建图路径返回到目标位置，目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置，目标位置可以是预设建图路径上当前位置对应的路径的前一个目标位置或者前几个目标位置均可，通过此判断能够精准定位环境地图测量的时的图像质量不合格的点，不需要重新返回初始位置重新进行测量，提升特征地图的校准效率，从而提升环境地图的生成效率。通过工作人员使用测量工具，或者机器人以工程建设图为参考生成与机器人的世界地图坐标系相符的世界地图，从而转换工程建设图上的距离值得到初始位置对应的第一路标的第一构图坐标，以及移动状态满足预设移动状态时的当前位置对应的第二路标的第二构图坐标，将机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标替换为第二路标的第二构图坐标，根据初始位置的第一构图坐标和当前位置的第二构图坐标进行修正校准机器人生成的特征地图，当前位置可以是预设建图路径上的终点位置，也可以是预设建图路径上初始位置与终点位置之间的中间位置，可以在预设建图路径上初始位置与终点位置之间设置多个处于中间位置的目标路标，这样能够提升特征地图校准的准确性和减少累积误差。本发明通过获取目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能提升机器人生成的环境地图的精准性和可靠性，即在移动状态满足预设移动状态时，输入真实坐标，并把输入的真实坐标作为特征地图优化的条件，这样就大大减小了累积误差。

本发明一种基于机器人的地图生成系统的第五实施例，如图5所示，包括：移动模块110、判断模块120、获取模块130和处理模块140；所述判断模块120分别与所述移动模块110和所述获取模块130连接，所述处理模块140与所述获取模块130连接；

所述移动模块110，机器人根据预设建图路径进行移动；

所述判断模块120，判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；

所述获取模块130，获取目标路标的构图坐标；

所述处理模块140，根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图。

具体的，本实施例中，目标路标是已经知道坐标和方向的路标，可以是实现就设置好的路标，也可以是机器人地图生成校准过程中实时标记得到的。机器人上电工作后，机器人就根据工作人员事先绘制生成的预设建图路径进行移动，当机器人的移动状态满足预设移动状态时，获取目标路标的构图坐标，在此获取的方式有多种，可以是工作人员在机器人的移动状态满足预设移动状态时，控制机器人停止移动并使用测量工具实时获取的；也可以是机器人的移动状态每当满足预设移动状态时，对当前位置进行标记从而在机器人根据预设建图路径移动完成后，工作人员使用测量工具获取的；也可以是机器人以工程建设图为参考生成与机器人的世界地图坐标系相符的世界地图，从而转换工程建设图上的距离值为构图坐标；不论是何种获取方式，只要不是机器人根据自身传感器检测，而是通过外部手段测量获取得到的目标路标的真实坐标即构图坐标均在本发明保护范围内。本发明通过获取目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能提升机器人生成的环境地图的精准性和可靠性，即在移动状态满足预设移动状态时，输入真实坐标，并把输入的真实坐标作为特征地图优化的条件，这样就大大减小了累积误差。

本发明一种基于机器人的地图生成系统的第六实施例，是上述第五实施例的优化实施例，本实施例与上述第五实施例相比，主要改进在于，所述判断模块120包括：第一获取单元和第一判断单元；所述获取模块130包括：第二获取单元；所述第一判断单元分别与所述第一获取单元和所述第二获取单元连接；

所述第一获取单元，获取所述机器人在所述预设建图路径上的移动状态信息；所述移动状态信息包括移动距离或移动时间；

所述第一判断单元，判断所述移动状态信息是否满足所述预设移动状态；

所述第二获取单元，当所述移动状态信息满足所述预设移动状态时，获取所述目标路标的构图坐标；

所述移动模块110，当所述移动状态信息不满足所述预设移动状态时，所述机器人继续根据所述预设建图路径进行移动，直至所述机器人的移动终端满足所述预设移动状态为止。

具体的，本实施例是上述第五实施例的优选实施例，本实施例中，移动状态信息可以是是机器人的移动距离或者移动时间中的任意一种，通过机器人内置的测距设备(如加速度传感器和位移传感器等等运动传感器或者激光雷达和红外测距仪或者摄像头等传感器)获取移动距离，或者通过计时设备(如计时器等等)来获取移动时间；

当移动状态信息是移动时间时，机器人以预设移动速度沿着预设建图路径进行匀速移动，若机器人以预设移动速度沿着预设建图路径进行移动的移动时间满足预设时长时，工作人员或者机器人可以对机器人在移动时间满足预设时长的当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标(即实时标记获取得到的第一目标路标)，在对当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标后，由工作人员通过测量工具进行测量得到第一目标路标的构图坐标或者机器人根据标记进行运算转换得到第一目标路标的构图坐标。

当移动状态信息是移动距离时，机器人沿着预设建图路径进行移动，若机器人沿着预设建图路径进行移动的移动距离满足预设距离值时，工作人员或者机器人可以对机器人在移动距离满足预设距离值的当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标，在对当前位置对应的路标进行标记得到第一目标路标后，由工作人员通过测量工具进行测量得到第一目标路标的构图坐标或者机器人根据标记进行运算转换得到第一目标路标的构图坐标。

本发明通过移动时间为周期或者移动距离周期性、间断性、阶段性的标记得到第一目标路标，从而根据工作人员实时或者后期测量获取第一目标路标的构图坐标，每当机器人移动到第一目标路标对应的位置后，将测量得到第一目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能够减小由于机器人的位姿或者传感器的安装位置导致的测量误差的积累，从而提升机器人生成的特征地图的精准性和可靠性。

本发明一种基于机器人的地图生成系统的第七实施例，是上述第五实施例的优化实施例，本实施例与上述第五实施例相比，主要改进在于，所述判断模块120还包括：第三获取单元和第二判断单元；所述获取模块130还包括第四获取单元；所述第二判断单元分别与所述第三获取单元和所述第四获取单元连接；

第三获取单元，通过机器人内置传感器获取的机器人坐标和第二目标路标的测量坐标；

第二判断单元，判断所述机器人坐标是否与所述测量坐标匹配；

第四获取单元，获取所述第二目标路标的构图坐标；所述第二目标路标为预先标记的路标。

具体的，本实施例是上述第五实施例的优选实施例，本实施例中，第二目标路标可以是机器人在移动之前，由工作人员事先设定的，机器人在初始位置上电工作时，工作人员可以使用测量工具实时测量机器人在初始位置对应的构图坐标并保存，然后机器人就根据工作人员事先绘制生成的预设建图路径进行移动，当机器人中的传感器检测得到的机器人坐标与第二目标路标的测量坐标匹配时，将工作人员事先设定的第二目标路标进行实时检测得到第二目标路标的构图坐标，或者机器人根据预设建图路径完成所有的移动后检测得到第二目标路标的构图坐标；当然，优选的，为了避免反复的测量工具，由于第二目标路标是工作人员预先设置的，可以在预先设置第二目标路标的同时进行测量第二目标路标的构图坐标，并保存至预设储存路径，在机器人坐标与第二目标路标的测量坐标匹配时，从预设储存路径上调用读取该第二目标路标的构图坐标即可。

本发明设定机器人自身测量自己到达预先设置的第二目标路标对应的位置后进行获取第二目标路标的构图坐标，将测量得到第二目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能够减小由于机器人的位姿或者传感器的安装位置导致的测量误差的积累，从而提升机器人生成的特征地图的精准性和可靠性的同时，还能减少分阶段测量的复杂度和繁琐度。

本发明一种基于机器人的地图生成系统的第八实施例，是上述第五、第六或第七实施例的优化实施例，本实施例与上述第五、第六或第七实施例的优化实施例相比，主要改进在于，还包括：

生成模块，当所述移动状态信息满足所述预设移动状态时，生成当前位置对应的特征地图；

判断模块120，判断所述当前位置对应的特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围；

所述第二获取单元，当所述当前位置对应的特征地图的图像质量低于所述标准图像质量范围时，获取所述目标路标的构图坐标；

所述移动模块110，当所述当前位置对应的特征地图的图像质量不低于所述标准图像质量范围时，根据所述预设建图路径返回至目标位置，并继续根据所述预设建图路径进行移动；所述目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置。

具体的，本实施例是上述第五、第六或第七实施例的优选实施例，本实施例中，当机器人的移动状态满足预设移动状态后就生成当前位置对应的特征地图，判断该特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围，图像质量主要包括亮度、清晰度、完整度(即机器人根据移动路径移动后形成的地图几何形状要与生成的特征地图几何形状相同)以及相关度中的任意一种或者多种。如果当前位置对应的特征地图的图像质量满足标准图像质量范围时，就可以进行调用或者测量获取目标路标的构图坐标进行校准特征地图，如果当前位置对应的特征地图的图像质量不满足标准图像质量范围时，表明生成的特征地图的上的各个障碍物可能获取的不完整，或者清晰度不够等等，那么就需要机器人根据预设建图路径返回到目标位置，目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置，目标位置可以是预设建图路径上当前位置对应的路径的前一个目标位置或者前几个目标位置均可，通过此判断能够精准定位环境地图测量的时的图像质量不合格的点，不需要重新返回初始位置重新进行测量，提升特征地图的校准效率，从而提升环境地图的生成效率。

本发明一种基于机器人的地图生成系统的第十实施例，是上述实施例的优化实施例，本实施例与上述实施例相比，主要改进在于，所述处理模块140包括：

调用单元，调用初始位置对应的第一路标的第一构图坐标和当前位置对应的第二路标的第二构图坐标；

替换单元，替换所述机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标为所述第二路标的第二构图坐标；

校准单元，根据所述第一构图坐标和所述第二构图坐标校准所述特征地图。

具体的，本实施例是上述第五、第六或第七实施例的优化实施例，本实施例中，通过工作人员使用测量工具，或者机器人以工程建设图为参考生成与机器人的世界地图坐标系相符的世界地图，从而转换工程建设图上的距离值得到初始位置对应的第一路标的第一构图坐标，以及移动状态满足预设移动状态时的当前位置对应的第二路标的第二构图坐标，将机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标替换为第二路标的第二构图坐标，根据初始位置的第一构图坐标和当前位置的第二构图坐标进行修正校准机器人生成的特征地图，当前位置可以是预设建图路径上的终点位置，也可以是预设建图路径上初始位置与终点位置之间的中间位置，可以在预设建图路径上初始位置与终点位置之间设置多个处于中间位置的目标路标，这样能够提升特征地图校准的准确性和减少累积误差。本发明通过获取目标路标的真实坐标即构图坐标对机器人生成的特征地图进行校准优化，能提升机器人生成的环境地图的精准性和可靠性，即在移动状态满足预设移动状态时，输入真实坐标，并把输入的真实坐标作为特征地图优化的条件，这样就大大减小了累积误差。

上述所有实施例，适用于各类自主导航机器人、自动驾驶设备、自主导航设备，基于上述所有实施例，下面例举实例进行说明：

机器人为实现自主导航功能，往往需要事先在应用场合通过激光雷达或其它摄像传感器建立场地2D或3D地图。机器人建图原理如图6所示，机器人在行走过程中，通过传感器把看到的地图(通常为激光点信号、3D点云信号、特征信号、路标等，此处用路标表示)记录下来(为便于叙述这里用点表示)，并进行优化。假设图中机器人沿一条直线前进，同时隔一段时间，把看到的路标位置记录下来作为地图使用，在行走过程中，自身位置和路标位置均由传感器测量直接或间接获得。由于传感器测量误差存在，实际的机器人位置与测量机器人位置往往并不重合。当到达终点后，基于全部测量的路标和测量的机器人位置信息优化地图(即路标位置)。此时不难看出，到终点处，真实机器人位置和测量机器人位置已有较大差距，这种误差无法通过优化算法消除(虽然工程中可以采用回环检测等手段优化，但这些优化算法仅仅基于测量数据优化，本质上是一种误差分配策略，无法减小总误差)，这就造成，机器人所建地图过大、过小或倾斜等缺点，同时，建图往往不能太大，因为误差会随着地图的增大累积变大。

本发明在机器人建图过程中，阶段性的输入目标路标的真实坐标即构图坐标(真实坐标可以通过人工测量获得)，并把真实坐标作为优化本阶段获得特征地图的重要依据，从而改善本阶段构建特征地图的建图误差。如图7所示，同样根据直线状的预设建图路径的建图过程为例，通过人工测量的方式，测量出机器人的起点和终点的真实坐标，在机器人测量自身到到达终点，由于测量误差导致机器人的真实坐标与测量坐标不一致，那么就输入起点和终点的真实坐标，并把输入得真实坐标作为地图信息优化的条件，使起点的测量坐标与起点的真实坐标重合，并使终点的测量坐标与终点的真实坐标重合，其余的中间路标点即起点与终点之间的中间路标点可以通过优化算法进行优化，这样在减小保证起点和终点无误差的同时，就大大减小了累积误差。理论上，可以建图面积可以无限大。也可以新增若干个中间路标点为目标路标进行测量每个中间路标点对应的真实坐标进行优化，这样在保证减小起点和终点无误差的同时，还能保证减小若干个中间路标点的误差，进一步减小累积误差。

下面以图8所示回形走廊场景为例，假设机器人对图8中回形走廊进行建图，图中设置4个标记点即目标路标，机器人从0点开始出发，设定预设建图路径为0—1—3—2—0。启动时，输入0点坐标，当机器人从0点到达1点后，获取1点的真实坐标(可通过测量获得，包括坐标和方向信息)，此时机器人会根据输入的真实坐标为前提条件(强制测量机器人位置起始点与真实坐标重合)，进行一次地图信息优化(主要包括机器人在该过程中的位置和地图位置信息)。优化后，机器人从1点到达3点后，获取3点的真实坐标，重复以上过程，直到机器人回到0点，建图结束。建图过程中，如果某一目标路标对应生成的特征地图的图像质量未达到标准图像质量范围时，就根据预设建图路径返回到目标位置，例如，假设机器人在0点和1点对应生成的特征地图的图像质量均达到标准图像质量范围，但是机器人在3点对应的生成的特征地图的图像未达到标准图像质量范围，那么机器人从3点返回至1点，当机器人返回至1点后，重新根据1点的真实坐标进行优化地图，直至该区间(0点至1点之间)的特征地图的图像质量达到标准图像质量范围后，才继续根据预设建图路径继续移动继续校准各个目标路标对应的特征地图。该过程中，也可以事先把各个目标路标的真实坐标保存到相关数据库中，机器人相应到达对应的目标路标时，获取目标路标对应的真实坐标即构图坐标强制修正校准机器人的测量坐标即可。本发明这样在减小保证起点和终点无误差的同时，就大大减小了累积误差。理论上，可以建图面积可以无限大。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于机器人的地图生成方法，其特征在于，包括步骤：

S100机器人根据预设建图路径进行移动；

S200判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；若是，执行步骤S300；

S300获取目标路标的构图坐标；

S400根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图；

所述步骤S200包括步骤：

S201获取所述机器人在所述预设建图路径上的移动状态信息；所述移动状态信息包括移动距离或移动时间；

S202判断所述移动状态信息是否满足所述预设移动状态；若是，执行步骤S301；否则，返回步骤S100；

所述步骤S300包括步骤：

S301获取第一目标路标的构图坐标；所述第一目标路标为实时标记的路标；

所述步骤S200还包括步骤：

S203通过机器人内置传感器获取的机器人坐标和第二目标路标的测量坐标；

S204判断所述机器人坐标是否与所述测量坐标匹配；若是，执行步骤S302；否则，返回步骤S100；

所述步骤S300还包括步骤：

S302获取所述第二目标路标的构图坐标；所述第二目标路标为预先标记的路标；

所述步骤S200之后，S300之前包括步骤：

S210生成所述移动状态信息满足所述预设移动状态时的当前位置对应的特征地图；

S220判断所述当前位置对应的特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围；若是，执行步骤S300；否则，执行步骤S230；

S230根据所述预设建图路径返回至目标位置，并执行步骤S100；所述目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置；

所述步骤S400包括步骤：

S410调用初始位置对应的第一路标的第一构图坐标和当前位置对应的第二路标的第二构图坐标；

S420替换所述机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标为所述第二路标的第二构图坐标；

S430根据所述第一构图坐标和所述第二构图坐标校准所述特征地图。

2.一种基于机器人的地图生成系统，其特征在于，包括：移动模块、判断模块、获取模块和处理模块；所述判断模块分别与所述移动模块和所述获取模块连接，所述处理模块与所述获取模块连接；

所述移动模块，机器人根据预设建图路径进行移动；

所述判断模块，判断所述机器人的移动状态是否满足预设移动状态；

所述获取模块，获取目标路标的构图坐标；

所述处理模块，根据所述构图坐标校准机器人生成的特征地图，将所有校准后特征地图合成为环境地图；

所述处理模块包括：

调用单元，调用初始位置对应的第一路标的第一构图坐标和当前位置对应的第二路标的第二构图坐标；

替换单元，替换所述机器人自身检测得到的当前位置对应的第二路标的第二测量坐标为所述第二路标的第二构图坐标；

校准单元，根据所述第一构图坐标和所述第二构图坐标校准所述特征地图；

所述判断模块包括：第一获取单元和第一判断单元；所述获取模块包括：第二获取单元；所述第一判断单元分别与所述第一获取单元和所述第二获取单元连接；

所述第一获取单元，获取所述机器人在所述预设建图路径上的移动状态信息；所述移动状态信息包括移动距离或移动时间；

所述第一判断单元，判断所述移动状态信息是否满足所述预设移动状态；

所述第二获取单元，当所述移动状态信息满足所述预设移动状态时，获取所述目标路标的构图坐标；

所述移动模块，当所述移动状态信息不满足所述预设移动状态时，所述机器人继续根据所述预设建图路径进行移动，直至所述机器人的移动终端满足所述预设移动状态为止；

所述判断模块还包括：第三获取单元和第二判断单元；所述获取模块还包括第四获取单元；所述第二判断单元分别与所述第三获取单元和所述第四获取单元连接；

第三获取单元，通过机器人内置传感器获取的机器人坐标和第二目标路标的测量坐标；

第二判断单元，判断所述机器人坐标是否与所述测量坐标匹配；

第四获取单元，获取所述第二目标路标的构图坐标；所述第二目标路标为预先标记的路标；

所述基于机器人的地图生成系统还包括：

生成模块，当所述移动状态信息满足所述预设移动状态时，生成当前位置对应的特征地图；

判断模块，判断所述当前位置对应的特征地图的图像质量是否达到标准图像质量范围；

所述第二获取单元，当所述当前位置对应的特征地图的图像质量低于所述标准图像质量范围时，获取所述目标路标的构图坐标；

所述移动模块，当所述当前位置对应的特征地图的图像质量不低于所述标准图像质量范围时，根据所述预设建图路径返回至目标位置，并继续根据所述预设建图路径进行移动；所述目标位置为所述机器人在所述预设建图路径上生成的特征地图的图像质量达到所述标准图像质量范围的位置。

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