CN110308722A - 用于机器人的自动建图方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于机器人的自动建图方法及装置。该方法包括当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿；下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作；基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点；如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内；往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图。本申请解决了机器人建图时需要专门部署人员的技术问题。通过本申请实现了机器人自动探索未知区域并实现建图。
Description
技术领域
本申请涉及机器人建图领域，具体而言，涉及一种用于机器人的自动建图方法及装置。
背景技术
机器人建图时需要通过借助激光，里程计，摄像头等传感器变化数据进行。
发明人发现，机器人建图时需要人为控制或推动机器人移动产生传感器变化数据，并且全程需要人控制。进一步、还增加了人力成本。
针对相关技术中机器人建图时需要专门部署人员的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种用于机器人的自动建图方法及装置，以解决机器人建图时需要专门部署人员的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于机器人的自动建图方法。
根据本申请的用于机器人的自动建图方法法包括：当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿，其中所述第一位姿为初始位置；下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，其中移动操作是指随机选定的下一步移动位姿，所述第二位姿为目标点位置；基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点；如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内；往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图。
进一步地，往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图，包括：判断计算出的第N目标点位姿是否出现历史轨迹；如果判断计算出的第N目标点位姿中出现历史轨迹，则舍弃所述第N目标计算点并重新计算第N+1目标点；如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，其中，不再历史轨迹代表没有新的目标点。
进一步地，如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，之后还包括：根据所述历史轨迹点执行返回操作，当返回至上一个分叉点后继续执行未知区域探索。
进一步地，还包括：当探索遍历所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成。
进一步地，如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿时，包括：如果不成功，则通过调整所述第一位姿后，再将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中，调整所述第一位姿是指调整位置或者朝向。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种用于机器人的自动建图装置。
根据本申请的用于机器人的自动建图装置包括：启动模块，用于当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿，其中所述第一位姿为初始位置；下发模块，用于下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，其中移动操作是指随机选定的下一步移动位姿，所述第二位姿为目标点位置；移动避障模块，用于基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点；记录模块，用于如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；重新计算模块，用于如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内；循环模块，用于往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图。
进一步地，所述循环模块用于判断计算出的第N目标点位姿是否出现历史轨迹；如果判断计算出的第N目标点位姿中出现历史轨迹，则舍弃所述第N目标计算点并重新计算第N+1目标点；如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，其中，不再历史轨迹代表没有新的目标点。
进一步地，所述循环模块用于根据所述历史轨迹点执行返回操作，当返回至上一个分叉点后继续执行未知区域探索。
进一步地，所述循环模块用于当探索遍历所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成。
进一步地，所述重新计算模块用于在如果不成功，则通过调整所述第一位姿后，再将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中，调整所述第一位姿是指调整位置或者朝向。
在本申请实施例中用于机器人的自动建图方法及装置，采用当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿的方式，通过下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点，如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内，达到了往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图的目的，从而实现了机器人通过自学习自动建图的技术效果，进而解决了机器人建图时需要专门部署人员的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请第一实施例的用于机器人的自动建图方法流程示意图；
图2是根据本申请第二实施例的用于机器人的自动建图方法流程示意图；
图3是根据本申请第三实施例的用于机器人的自动建图方法流程示意图；
图4是根据本申请第四实施例的用于机器人的自动建图方法流程示意图；
图5是根据本申请第五实施例的用于机器人的自动建图方法流程示意图；
图6是根据本申请实施例的用于机器人的自动建图装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S110：
步骤S102，当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿，
所述第一位姿为初始位置。
具体地，当采用gmapping为建图软件开始建图时，启动自动探索功能并记录此位姿m0。
步骤S104，下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，
移动操作是指随机选定的下一步移动位姿，所述第二位姿为目标点位置。
具体地，机器人会根据当前的位姿，包括：位置xy和朝向。随机选定下一步移动目标，比如正前方1米的目标点m1。
步骤S106，基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点；
具体地，使用导航避障使机器人移动至目标点。
步骤S108，如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；
如果成功移动至m1，则记录m1点，m0点则记为分叉点，并以m1位起点继续算出下一个目标点m2。
步骤S110，如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，
所述不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内。
具体地，如果无法移动至m1，则表示m1处于障碍物区域内，则以m0为起点重新计算m1点比如可以是方向变化，重复步骤S106中的流程。
步骤S112，往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图。
往复循环上述步骤S102-步骤S110操作后，自动探索未知区域建图，机器人完成自动建图。
从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：
在本申请实施例中，采用当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿的方式，通过下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点，如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内，达到了往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图的目的，从而实现了机器人通过自学习自动建图的技术效果，进而解决了机器人建图时需要专门部署人员的技术问题。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图2所示，往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图，包括：
步骤S202，判断计算出的第N目标点位姿是否出现历史轨迹；
步骤S204，如果判断计算出的第N目标点位姿中出现历史轨迹，则舍弃所述第N目标计算点并重新计算第N+1目标点；
步骤S208，如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，其中，不再历史轨迹代表没有新的目标点。
具体地，如果出现计算出的mx点为历史足迹，则舍弃此计算点重新计算，直到计算不出新的目标点则表示走到路径的尽头，此时可使用历史足迹点来返回，当返回到之前的分叉点后继续探索。
需要注意的是，上述的历史足迹不一定是坐标完全一致的点，只要是间距在一定范围内的点都可认为是历史足迹，比如0.3米。本领域技术人员可以根据实际使用场景进行配置或选择。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图3所示，如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，之后还包括：
步骤S302，根据所述历史轨迹点执行返回操作，当返回至上一个分叉点后继续执行未知区域探索。
具体地，使用历史足迹点来返回后，返回到之前的分叉点后继续探索。当探索完所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成，整个过程无需人为操作。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图4所示，还包括：步骤S402，当探索遍历所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成。
具体地，使用历史足迹点来返回后，返回到之前的分叉点后继续探索。当探索完所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成，整个过程无需人为操作。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，如图5所示，果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿时，包括：
步骤S502，如果不成功，则通过调整所述第一位姿后，再将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，
所述调整所述第一位姿是指调整位置或者朝向。
具体地，如果无法移动至m1，则表示m1处于障碍物区域内，则以m0为起点重新计算m1点比如可以是方向变化也可以是位置变化。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述方法的用于机器人的自动建图装置，如图6所示，该装置包括：启动模块10，用于当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿，其中所述第一位姿为初始位置；下发模块20，用于下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，其中移动操作是指随机选定的下一步移动位姿，所述第二位姿为目标点位置；移动避障模块30，用于基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点；记录模块40，用于如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；重新计算模块50，用于如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内；循环模块60，用于往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图。
本申请实施例的启动模块10中所述第一位姿为初始位置。
具体地，当采用gmapping为建图软件开始建图时，启动自动探索功能并记录此位姿m0。
本申请实施例的下发模块20中移动操作是指随机选定的下一步移动位姿，所述第二位姿为目标点位置。
具体地，机器人会根据当前的位姿，包括：位置xy和朝向。随机选定下一步移动目标，比如正前方1米的目标点m1。
本申请实施例的移动避障模块30具体地，使用导航避障使机器人移动至目标点。
本申请实施例的记录模块40中具体地，如果成功移动至m1，则记录m1点，m0点则记为分叉点，并以m1位起点继续算出下一个目标点m2。
本申请实施例的重新计算模块50中所述不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内。
具体地，如果无法移动至m1，则表示m1处于障碍物区域内，则以m0为起点重新计算m1点比如可以是方向变化，重复步骤S106中的流程。
本申请实施例的循环模块60中往复循环上述模块的操作后，自动探索未知区域建图，机器人完成自动建图。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述循环模块60用于判断计算出的第N目标点位姿是否出现历史轨迹；如果判断计算出的第N目标点位姿中出现历史轨迹，则舍弃所述第N目标计算点并重新计算第N+1目标点；如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，其中，不再历史轨迹代表没有新的目标点。
具体地，如果出现计算出的mx点为历史足迹，则舍弃此计算点重新计算，直到计算不出新的目标点则表示走到路径的尽头，此时可使用历史足迹点来返回，当返回到之前的分叉点后继续探索。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述循环模块60用于根据所述历史轨迹点执行返回操作，当返回至上一个分叉点后继续执行未知区域探索。
具体地，使用历史足迹点来返回后，返回到之前的分叉点后继续探索。当探索完所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成，整个过程无需人为操作。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述循环模块60用于当探索遍历所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成。
具体地，使用历史足迹点来返回后，返回到之前的分叉点后继续探索。当探索完所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成，整个过程无需人为操作。
根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述重新计算模块50用于在如果不成功，则通过调整所述第一位姿后，再将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中，调整所述第一位姿是指调整位置或者朝向。
所述调整所述第一位姿是指调整位置或者朝向。
具体地，如果无法移动至m1，则表示m1处于障碍物区域内，则以m0为起点重新计算m1点比如可以是方向变化也可以是位置变化。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于机器人的自动建图方法，其特征在于，包括：
当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿，其中所述第一位姿为初始位置；
下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，其中移动操作是指随机选定的下一步移动位姿，所述第二位姿为目标点位置；
基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点；
如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；
如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内；
往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图。
2.根据权利要求1所述的用于机器人的自动建图方法，其特征在于，往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图，包括：
判断计算出的第N目标点位姿是否出现历史轨迹；
如果判断计算出的第N目标点位姿中出现历史轨迹，则舍弃所述第N目标计算点并重新计算第N+1目标点；
如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，其中，不再历史轨迹代表没有新的目标点。
3.根据权利要求2所述的用于机器人的自动建图方法，其特征在于，如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，之后还包括：
根据所述历史轨迹点执行返回操作，当返回至上一个分叉点后继续执行未知区域探索。
4.根据权利要求3所述的用于机器人的自动建图方法，其特征在于，还包括：当探索遍历所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成。
5.根据权利要求1所述的用于机器人的自动建图方法，其特征在于，如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿时，包括：
如果不成功，则通过调整所述第一位姿后，再将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中，调整所述第一位姿是指调整位置或者朝向。
6.一种用于机器人的自动建图装置，其特征在于，包括：
启动模块，用于当建图开始时，启动未知区域探索并记录为第一位姿，其中所述第一位姿为初始位置；
下发模块，用于下发第二位姿至机器人，以使在所述机器人上执行移动操作，其中移动操作是指随机选定的下一步移动位姿，所述第二位姿为目标点位置；
移动避障模块，用于基于导航避障使所述机器人移动至目标点，并判断机器人是否成功移动至所述目标点；
记录模块，用于如果成功，则记录所述第二位姿、将所述第一位姿作为分叉点，并以所述第二位姿作为起始继续计算下一个目标点；
重新计算模块，用于如果不成功，则将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中不成功是指所述第二位姿处于障碍物区域内；
循环模块，用于往复循环上述操作，以使机器人完成自动建图。
7.根据权利要求6所述的自动建图装置，其特征在于，所述循环模块用于
判断计算出的第N目标点位姿是否出现历史轨迹；
如果判断计算出的第N目标点位姿中出现历史轨迹，则舍弃所述第N目标计算点并重新计算第N+1目标点；
如果判断计算出的第N目标点位姿中不再出现历史轨迹，则停止计算，其中，不再历史轨迹代表没有新的目标点。
8.根据权利要求7所述的自动建图装置，其特征在于，所述循环模块用于
根据所述历史轨迹点执行返回操作，当返回至上一个分叉点后继续执行未知区域探索。
9.根据权利要求8所述的自动建图装置，其特征在于，所述循环模块用于
当探索遍历所有分叉点后，则表示整个地图的探索完成。
10.根据权利要求6所述的自动建图装置，其特征在于，所述重新计算模块用于
在如果不成功，则通过调整所述第一位姿后，再将所述第一位姿作为起点重新计算所述第二位姿，其中，调整所述第一位姿是指调整位置或者朝向。
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Publications (1)
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2019
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191008 |