CN110861087A - 机器人初始化定位方法、装置、移动机器人及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种机器人初始化定位方法、装置、移动机器人及计算机可读存储介质，方法包括：接收到定位初始化指令之后，控制移动机器人向前直线行走预设距离；通过搭载于移动机器人上的UWB标签，记录移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点；对预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线；根据直线的方向矢量得到移动机器人的方向，将预设距离内的最末UWB标签位置点作为移动机器人的当前位置。本申请实施例通过将根据UWB标签位置点拟合得到的直线的方向作为机器人的方向，将最后一个UWB标签位置点作为机器人初始位置，实现机器人的定位初始化，解决了机器人在大场景下不易定位初始化的问题。

Description

机器人初始化定位方法、装置、移动机器人及存储介质

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人初始化定位方法、装置、移动机器人及计算机可读存储介质。

背景技术

随着机器人的不断发展，机器人的应用也越来越广泛。

在机器人的技术领域中，机器人初始化定位是一项比较关键的定位导航技术，尤其在大场景下(如：机场、大型商场等)的机器人初始化定位更是一项不易解决的问题。

目前，比较常用的技术方案有激光SLAM、VSLAM和超宽带等。其中，激光SLAM在大场景下会由于激光雷达自身测距的局限性而不适用，VSLAM会由于空旷场景下特征不足产生较大的定位误差，而超宽带仅提供了机器人的全局位置，而无法给出方位角。也就是说，机器人在大场景下不易定位初始化。

发明内容

本申请实施例提供一种机器人初始化定位方法、装置、移动机器人及计算机可读存储介质，以解决机器人在大场景下不易定位初始化的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种机器人初始化定位方法，包括：

接收到定位初始化指令之后，控制移动机器人向前直线行走预设距离；

通过搭载于所述移动机器人上的UWB标签，记录所述移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点；

对所述预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线；

根据所述直线的方向矢量得到所述移动机器人的方向，将所述预设距离内的最末UWB标签位置点作为所述移动机器人的当前位置。

可以看出，本申请实施例通过控制机器人行走一定的距离并同步记录UWB标签位置点，然后再对UWB标签位置点进行拟合，得到具备方向矢量的直线，将直线的方向作为机器人的方向，将最后一个UWB标签位置点作为机器人初始位置即当前位置，实现机器人的定位初始化，解决了机器人在大场景下不易定位初始化的问题。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述控制移动机器人向前直线行走之前，还包括：

检测所述移动机器人前方是否有障碍物；

若有障碍物，控制所述移动机器人停止运动；

判断停止运动的持续时间是否大于或等于预设时间阈值；

若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方没有障碍物时，进入所述控制移动机器人向前直线行走预设距离的步骤。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述判断持续时间是否大于或等于预设时间阈值之后，还包括：

若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方有障碍物时，控制所述移动机器人原地旋转；

若原地旋转的角度大于所述预设角度，且所述移动机器人前方仍有障碍物时，初始化定位失败。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述判断持续时间是否大于或等于预设时间阈值之后，还包括：

若所述持续时间小于所述预设时间阈值，控制所述移动机器人停止等待，以使得所述移动机器人继续停止运动之前的运动状态。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

若所述移动机器人向前直线行走的实际距离小于所述预设距离时，返回所述检测所述移动机器人前方是否有障碍物的步骤。

第二方面，本申请实施例提供一种机器人初始化定位装置，包括：

第一控制模块，用于接收到定位初始化指令之后，控制移动机器人向前直线行走预设距离；

记录模块，用于通过搭载于所述移动机器人上的UWB标签，记录所述移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点；

拟合模块，用于对所述预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线；

定位模块，用于根据所述直线的方向矢量得到所述移动机器人的方向，将所述预设距离内的最末UWB标签位置点作为所述移动机器人的当前位置。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，还包括：

障碍检测模块，用于检测所述移动机器人前方是否有障碍物；

第二控制模块，用于若有障碍物，控制所述移动机器人停止运动；

判断模块，用于判断停止运动的持续时间是否大于或等于预设时间阈值；

进入模块，用于若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方没有障碍物时，进入所述控制移动机器人向前直线行走预设距离的步骤。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，还包括：

第三控制模块，用于若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方有障碍物时，控制所述移动机器人原地旋转；

定位失败判定模块，用于若原地旋转的角度大于所述预设角度，且所述移动机器人前方仍有障碍物时，初始化定位失败。

第三方面，本申请实施例提供一种移动机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面任一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一项所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动机器人上运行时，使得移动机器人执行上述第一方面中任一项所述的方法。

可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种机器人初始化定位方法的流程示意框图；

图2为本申请实施例提供的一种机器人初始化定位方法的另一种流程示意框图；

图3为本申请实施例提供的机器人初始化定位装置的结构框图；

图4为本申请实施例提供的移动机器人的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。

参见图1，为本申请实施例提供的一种机器人初始化定位方法的流程示意框图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S101、接收到定位初始化指令之后，控制移动机器人向前直线行走预设距离。

需要说明的是，上述定位初始化指令用于触发初始定位流程，该指令可以是人为输入的。当触发进入定位初始化流程之后，机器人会根据当前的位置信息等，向前直线行走预设距离。

其中，预设距离的数值可以根据实际需要进行设定。控制机器人行走预设距离是为了获得更多的位置点，以提高拟合直线的精确度。一般来说，预设距离的数值越大，UWB标签位置点越多，拟合的直线的精确度也越高，初始化定位程度也越高。在具体应用中，可以根据定位精度和定位效率设定上述预设距离的数值。

步骤S102、通过搭载于移动机器人上的UWB标签，记录移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点。

在本申请实施例中，预先在环境中部署超宽带基站，且在机器人上搭载UWB标签，在机器人直线行走预设距离的过程中，通过机器人的UWB标签和环境中的基站，记录行走过程中的UWB标签位置点。

步骤S103、对预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线。

具体地，可以通过线性回归方式对预设距离内的UWB标签位置点进行拟合，得到一条直线，该直线具有方向矢量。

步骤S104、根据直线的方向矢量得到移动机器人的方向，将预设距离内的最末UWB标签位置点作为移动机器人的当前位置。

具体地，将拟合得到的直线的方向作为移动机器人的方向，将最后一个记录的UWB标签位置点为机器人的当前位置，得到机器人的当前位置和方向之后，初始化定位成功。

可以看出，本申请实施例通过控制机器人行走一定的距离并同步记录UWB标签位置点，然后再对UWB标签位置点进行拟合，得到具备方向矢量的直线，将直线的方向作为机器人的方向，将最后一个UWB标签位置点作为机器人初始位置即当前位置，实现机器人的定位初始化，解决了机器人在大场景下不易定位初始化的问题。

在其它一些实施例中，在触发进入初始化定位流程之后，需要先进行障碍物检测，在机器人前方没有障碍物时，进入上述步骤S101。

参见图2，为本申请实施例提供的一种机器人初始化定位方法的另一种流程示意框图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S201、接收到定位初始化指令之后，检测移动机器人前方是否有障碍物。若有障碍物，进入步骤S202。若没有障碍物，进入步骤S204。

步骤S202、控制移动机器人停止运动。

步骤S203、判断停止运动的持续时间是否大于或等于预设时间阈值；若持续时间大于或等于预设时间阈值，且检测到移动机器人前方没有障碍物时，进入步骤S204。若持续时间大于或等于预设时间阈值，且检测到移动机器人前方有障碍物时，进入步骤S208。若持续时间小于预设时间阈值，进入步骤S211。

需要说明的是，机器人上集成有里程计、激光雷达、RGBD和超声波等主要传感器，通过这些传感器可以检测前方有无障碍物。障碍物包括动态障碍物和静态障碍物。

机器人会不间断地检测前方是否有障碍物，当检测到前方有障碍物时，则停止运动；如果持续等待时间大于预设时间阈值之后，机器人前方还存在障碍物，则进入步骤S208，即机器人原地旋转，旋转到前方没有障碍物为止。而如果前方不存在障碍物了，则控制机器人向前直走预设距离，进行初始化定位流程。

其中，上述预设时间阈值可以根据实际需要进行设定，在此不作限定。

步骤S204、控制移动机器人向前直线行走预设距离。

需要说明的是，步骤S204～S207的相关介绍可以参见上文相应内容，在此不再赘述。

在一些实施例中，为了保证UWB标签位置点足够多，以保证定位精度，可以对机器人实际行走的距离进行检测，如果机器人实际行走距离等于或大于预设距离，则进入步骤S205。反之，若移动机器人向前直线行走的实际距离小于预设距离时，返回检测移动机器人前方是否有障碍物的步骤。

步骤S205、通过搭载于移动机器人上的UWB标签，记录移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点。

步骤S206、对预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线。

步骤S207、根据直线的方向矢量得到移动机器人的方向，将预设距离内的最末UWB标签位置点作为移动机器人的当前位置。

可以理解的是，得到机器人的当前位置和方向之后，则表明初始化定位成功。

步骤S208、控制移动机器人原地旋转。

步骤S209、检测原地旋转的角度是否大于预设角度。若原地旋转的角度大于预设角度，且移动机器人前方仍有障碍物时，进入步骤S210。反之，返回步骤S201。

其中，上述预设角度可以根据实际需要进行设定，在此不作限定。

步骤S210、初始化定位失败。

需要说明的是，如果机器人持续等待时间大于或等于预设时间阈值，且原地旋转到最大角度之后，前方还存在障碍物，则认为是初始化定位失败。

步骤S211、控制移动机器人停止等待，以使得移动机器人继续停止运动之前的运动状态，并返回上述步骤S201。

需要说明的是，如果持续等待时间小于预设时间阈值，且表明机器人前方的障碍物可能是动态障碍物，例如行人。此时，机器人前方没有障碍物，则可以进入上述步骤S204，然后再根据记录的UWB标签点进行直线拟合，进行初始化定位。

可以看出，本申请实施例提供的方法通过自动检测前方的障碍物情况，并自动执行相应的流程，不仅仅解决了机器人在大场景下易定位初始化的问题，还提高了用户操作机器人的简易性和高效性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文实施例所述的机器人初始化定位方法，图3示出了本申请实施例提供的机器人初始化定位装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

参照图3，该装置包括：

第一控制模块31，用于接收到定位初始化指令之后，控制移动机器人向前直线行走预设距离；

记录模块32，用于通过搭载于移动机器人上的UWB标签，记录移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点；

拟合模块33，用于对预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线；

定位模块34，用于根据直线的方向矢量得到移动机器人的方向，将预设距离内的最末UWB标签位置点作为移动机器人的当前位置。

在一种可能的实现方式中，上述装置还可以包括：

障碍检测模块，用于检测移动机器人前方是否有障碍物；

第二控制模块，用于若有障碍物，控制移动机器人停止运动；

判断模块，用于判断停止运动的持续时间是否大于或等于预设时间阈值；

进入模块，用于若持续时间大于或等于预设时间阈值，且检测到移动机器人前方没有障碍物时，进入控制移动机器人向前直线行走预设距离的步骤。

在一种可能的实现方式中，上述装置还可以包括：

第三控制模块，用于若持续时间大于或等于预设时间阈值，且检测到移动机器人前方有障碍物时，控制移动机器人原地旋转；

定位失败判定模块，用于若原地旋转的角度大于预设角度，且移动机器人前方仍有障碍物时，初始化定位失败。

在一种可能的实现方式中，上述装置还可以包括：

第四控制模块，用于若所述持续时间小于所述预设时间阈值，控制所述移动机器人停止等待，以使得所述移动机器人继续停止运动之前的运动状态。

在一种可能的实现方式中，上述装置还可以包括：

距离检测模块，用于若所述移动机器人向前直线行走的实际距离小于所述预设距离时，返回所述检测所述移动机器人前方是否有障碍物的步骤。

上述机器人初始化定位装置具有实现上述机器人初始化定位方法的功能，该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现，硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块，模块可以是软件和/或硬件。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

图4为本申请一实施例提供的移动机器人的结构示意图。如图4所示，该实施例的移动机器人4包括：至少一个处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述至少一个处理器40上运行的计算机程序42，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述任意各个机器人初始化定位方法实施例中的步骤。

所述移动机器人4可以是任意类型的机器人。该移动机器人可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是移动机器人4的举例，并不构成对移动机器人4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备、底盘、UWB标签、激光雷达等。

所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器40还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器41在一些实施例中可以是所述移动机器人4的内部存储单元，例如移动机器人4的硬盘或内存。所述存储器41在另一些实施例中也可以是所述移动机器人4的外部存储设备，例如所述移动机器人4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述移动机器人4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动机器人上运行时，使得移动机器人执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人初始化定位方法，其特征在于，包括：

接收到定位初始化指令之后，控制移动机器人向前直线行走预设距离；

通过搭载于所述移动机器人上的UWB标签，记录所述移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点；

对所述预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线；

根据所述直线的方向矢量得到所述移动机器人的方向，将所述预设距离内的最末UWB标签位置点作为所述移动机器人的当前位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制移动机器人向前直线行走之前，还包括：

检测所述移动机器人前方是否有障碍物；

若有障碍物，控制所述移动机器人停止运动；

判断停止运动的持续时间是否大于或等于预设时间阈值；

若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方没有障碍物时，进入所述控制移动机器人向前直线行走预设距离的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述判断持续时间是否大于或等于预设时间阈值之后，还包括：

若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方有障碍物时，控制所述移动机器人原地旋转；

若原地旋转的角度大于所述预设角度，且所述移动机器人前方仍有障碍物时，初始化定位失败。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述判断持续时间是否大于或等于预设时间阈值之后，还包括：

若所述持续时间小于所述预设时间阈值，控制所述移动机器人停止等待，以使得所述移动机器人继续停止运动之前的运动状态。

5.如权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述移动机器人向前直线行走的实际距离小于所述预设距离时，返回所述检测所述移动机器人前方是否有障碍物的步骤。

6.一种机器人初始化定位装置，其特征在于，包括：

第一控制模块，用于接收到定位初始化指令之后，控制移动机器人向前直线行走预设距离；

记录模块，用于通过搭载于所述移动机器人上的UWB标签，记录所述移动机器人在行走过程中的UWB标签位置点；

拟合模块，用于对所述预设距离内的所有UWB标签位置点进行直线拟合，得到拟合的直线；

定位模块，用于根据所述直线的方向矢量得到所述移动机器人的方向，将所述预设距离内的最末UWB标签位置点作为所述移动机器人的当前位置。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

障碍检测模块，用于检测所述移动机器人前方是否有障碍物；

第二控制模块，用于若有障碍物，控制所述移动机器人停止运动；

判断模块，用于判断停止运动的持续时间是否大于或等于预设时间阈值；

进入模块，用于若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方没有障碍物时，进入所述控制移动机器人向前直线行走预设距离的步骤。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

第三控制模块，用于若所述持续时间大于或等于所述预设时间阈值，且检测到所述移动机器人前方有障碍物时，控制所述移动机器人原地旋转；

定位失败判定模块，用于若原地旋转的角度大于所述预设角度，且所述移动机器人前方仍有障碍物时，初始化定位失败。

9.一种移动机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

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