CN111105480A - 一种楼宇语义地图建立方法、介质、终端和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种楼宇语义地图建立方法、介质、终端和装置。方法包括以下步骤：规划语义地图扫描路径，并获取用于表示语义地图元素的预设传感检测特征；驱动机器人沿语义地图扫描路径运动，并将检测到的实时物理特征与预设传感检测特征进行匹配，若匹配成功，则生成实时物理特征对应语义地图元素的类别名称，然后搜索该语义地图元素的特征编号，并获取机器人的当前位姿信息，汇总类别名称、特征编号和当前位姿信息，生成特征关联点，直至语义地图扫描路径扫描完成。本发明全程采用自动检测、调整、标注技术，无需依赖实施人员经验，在保证语义地图准确性和一致性的同时，缩短了语义地图建立时间，提高了语义地图建立效率。

Description

一种楼宇语义地图建立方法、介质、终端和装置

【技术领域】

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种楼宇语义地图建立方法、介质、终端和装置。

【背景技术】

随着人工智能发展越加迅速，人工智能机器人小车(下简称机器人)逐渐出现在各种楼宇中，承担着导览、展示、送物等任务。伴随着楼宇中的人们对于机器人的接受程度越来越高，人们对机器人的能力需求也逐步提升，机器人从单一位置信息展示，到平层移动的导览巡逻，再到多层空间的移动需求也越加急迫。

机器人想要在多楼层、多区域的复杂楼宇中运动，必须同时具备识别楼宇空间地图和楼宇语义地图的能力。空间地图是指对墙体、固定障碍物及其他静态元素所组成的楼宇空间信息的描述。机器人具备空间地图的识别能力后，搭配驱动和定位能力后即可在单楼层、无隔断区域内实现平层级运动，平层级运动可接受的控制指令为运动至某技术层面上的空间点位(X,Y)。语义地图是指对房间、电梯、闸机、自动门等应用范畴元素所组成的楼宇运营信息的描述。机器人具备语义地图的识别能力后，搭配平层移动和楼宇设备调度能力，即可实现跨楼层、跨隔断区域的楼宇级运动。楼宇级运动可接受的控制指令为运动至某应用层面上的楼宇位置(如3楼301室)。

因此，楼宇地图的建立和识别是机器人能够在楼宇中运动和完成业务任务的关键基础。现行楼宇语义地图的建立大都采用人工离线绘制后在线逐一验证的方式，其流程如下：首先建立楼宇空间地图，根据楼宇空间地图进行人工楼宇勘测并标注语义元素位置，然后根据经验人工标注语义特征关联点后，将关联点导入机器人进行验证，若验证不通过则重新标注语义特征关联点，直到验证通过。现行语义地图建立方式存在以下弊端：需人工二次楼宇勘测(首次楼宇勘测一般为空间地图建立时)；高度依赖实施人员经验，容易因经验差异造成语义地图的准确性和一致性较差；需不断重复修改、验证回环直至验证通过，实施工期过长、效率较低。

因此需要提供一种新的楼宇语义地图建立方法。

【发明内容】

本发明提供了一种楼宇语义地图建立方法、介质、终端和装置，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种楼宇语义地图建立方法，包括以下步骤：

步骤1，规划语义地图扫描路径，并获取用于表示语义地图元素的预设传感检测特征；

步骤2，驱动机器人沿所述语义地图扫描路径运动，并将检测到的实时物理特征与所述预设传感检测特征进行匹配，若匹配成功，则生成所述实时物理特征对应语义地图元素的类别名称，然后执行步骤3；

步骤3，搜索所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号，并获取机器人的当前位姿信息，汇总所述类别名称、所述特征编号和所述机器人的当前位姿信息，生成特征关联点；

步骤4，重复步骤2-步骤3，直至所述语义地图扫描路径扫描完成。

在一个优选实施方式中，还包括补全提示步骤，具体为：若步骤3没有搜索到所述语义地图元素的特征编号或者当前搜索条件不符合预设检测条件，则生成提示信息，并对所生成的特征关联点进行标注，以进行人工补全。

在一个优选实施方式中，所述步骤3中，通过机器人的视觉系统对所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号进行搜索和识别，若搜索不到则自动调整机器人的当前位姿，直至搜索到所述语义地图元素的特征编号或者达到预设停止搜索条件。

本发明实施例的第二方面提供了一种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，实现以上所述的楼宇语义地图建立方法。

本发明实施例的第三方面提供了一种楼宇语义地图建立终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述楼宇语义地图建立方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种楼宇语义地图建立装置，包括路径规划模块、匹配模块、搜索模块和关联点生成模块，

所述路径规划模块用于规划语义地图扫描路径，并获取用于表示语义地图元素的预设传感检测特征；

所述匹配模块用于驱动机器人沿所述语义地图扫描路径运动，并将检测到的实时物理特征与所述预设传感检测特征进行匹配，若匹配成功，则生成所述实时物理特征对应语义地图元素的类别名称；

所述搜索模块用于搜索所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号；

所述关联点生成模块用于获取机器人的当前位姿信息，并汇总所述类别名称、所述特征编号和所述机器人的当前位姿信息，生成特征关联点。

在一个优选实施方式中，还包括补全提示模块，补全提示模块用于当没有搜索到所述语义地图元素的特征编号或者当前搜索条件不符合预设检测条件时，生成提示信息，并对所生成的特征关联点进行标注，以进行人工补全。

在一个优选实施方式中，所述搜索模块具体用于通过机器人的视觉系统对所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号进行搜索和识别，若搜索不到则自动调整机器人的当前位姿，直至搜索到所述语义地图元素的特征编号或者达到预设停止搜索条件。

本发明提出了一种基于扫描路径规划和多传感检测识别的楼宇语义地图自动建立方法、介质、终端和装置，在机器人具备平层移动能力后，可自动规划语义地图扫描路径并沿规划路径自动运行，在检测到语义元素后进一步识别特征编号并创建与之关联的特征点，直到运动至规划路径终止点，全程采用自动检测、调整、标注技术，因此无需依赖实施人员经验，在保证语义地图准确性和一致性的同时，缩短了楼宇语义地图建立时间，提高了楼宇语义地图建立效率。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是实施例1提供的楼宇语义地图建立方法的流程示意图；

图2是实施例2提供的楼宇语义地图建立装置的结构示意图；

图3是实施例3提供的楼宇语义地图建立终端的结构示意图；

图4a-4c为实施例1提供的楼宇语义地图建立方法各步骤的结果示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

图1是本发明实施例1提供的一种楼宇语义地图建立方法的流程示意图，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，规划语义地图扫描路径，并获取用于表示语义地图元素的预设传感检测特征。首先建立如图4a所示的楼宇各层的空间地图，并建立各种语义地图元素，比如房间门、电梯、闸机、自动门等等分别对应的预设传感检测特征，比如直线特征、拐角特征以及长度特征、宽度特征等。然后采用预设路径规划算法根据当前空间地图的布局特征自动离线规划语义地图扫描路径，如图4b所示，此时可以进行人工确认，确认无误后发送至机器人。优选实施例可以采用基于模版匹配的路径规划方法、基于人工势场的路径规划方法、基于地图构建路径的规划方法以及基于人工智能的路径规划方法等等，具体过程在本发明中不再进行详细说明。

然后执行步骤2，驱动机器人沿所述语义地图扫描路径运动，并将检测到的实时物理特征与所述预设传感检测特征进行匹配，若匹配成功，则生成所述实时物理特征对应语义地图元素的类别名称，然后执行步骤3。

步骤3，搜索所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号，并获取机器人的当前位姿信息，汇总所述类别名称、所述特征编号和所述机器人的当前位姿信息，生成特征关联点并集成至各层的空间地图，如图4c所示。具体实施例中，通过机器人的视觉系统对所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号进行搜索和识别，若搜索不到则自动调整机器人的当前位姿，直至搜索到所述语义地图元素的特征编号或者达到预设停止搜索条件。

步骤4，重复步骤2-步骤3，直至所述语义地图扫描路径扫描完成，此时语义地图建立完毕。

优选实施例的语义地图建立方法还包括补全提示步骤，具体为：若步骤3没有搜索到所述语义地图元素的特征编号或者当前搜索条件不符合预设检测条件，则生成提示信息，并对所生成的特征关联点进行标注，以提醒实施人员在检查确认时进行人工补全，最终形成正确、完整的楼宇语义地图。

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，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本发明实施例还提供了一种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，实现以上所述的楼宇语义地图建立方法。

图2是本发明实施例2提供的一种楼宇语义地图建立装置的结构示意图，如图2所示，包括路径规划模块100、匹配模块200、搜索模块300和关联点生成模块400，

所述路径规划模块100用于规划语义地图扫描路径，并获取用于表示语义地图元素的预设传感检测特征；

所述匹配模块200用于驱动机器人沿所述语义地图扫描路径运动，并将检测到的实时物理特征与所述预设传感检测特征进行匹配，若匹配成功，则生成所述实时物理特征对应语义地图元素的类别名称；

所述搜索模块300用于搜索所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号；

所述关联点生成模块400用于获取机器人的当前位姿信息，并汇总所述类别名称、所述特征编号和所述机器人的当前位姿信息，生成特征关联点。

在一个优选实施方式中，还包括补全提示模块500，补全提示模块500用于当没有搜索到所述语义地图元素的特征编号或者当前搜索条件不符合预设检测条件时，生成提示信息，并对所生成的特征关联点进行标注，以进行人工补全。

在一个优选实施方式中，所述搜索模块具体300用于通过机器人的视觉系统对所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号进行搜索和识别，若搜索不到则自动调整机器人的当前位姿，直至搜索到所述语义地图元素的特征编号或者达到预设停止搜索条件。

本发明实施例还提供了一种楼宇语义地图建立终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述楼宇语义地图建立方法的步骤。图3是本发明实施例3提供的楼宇语义地图建立终端的结构示意图，如图3所示，该实施例的楼宇语义地图建立终端8包括：处理器80、可读存储介质81以及存储在所述可读存储介质81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤1至步骤4。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图2所示模块100至400的功能。

示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述可读存储介质81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述楼宇语义地图建立终端8中的执行过程。

所述楼宇语义地图建立终端8可包括，但不仅限于，处理器80、可读存储介质81。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是楼宇语义地图建立终端8的示例，并不构成对楼宇语义地图建立终端8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，例如所述楼宇语义地图建立终端还可以包括电源管理模块、运算处理模块、输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，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。

所述可读存储介质81可以是所述楼宇语义地图建立终端8的内部存储单元，例如楼宇语义地图建立终端8的硬盘或内存。所述可读存储介质81也可以是所述楼宇语义地图建立终端8的外部存储设备，例如所述楼宇语义地图建立终端8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(FlashCard)等。进一步地，所述可读存储介质81还可以既包括所述楼宇语义地图建立终端8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质81用于存储所述计算机程序以及所述楼宇语义地图建立终端所需的其他程序和数据。所述可读存储介质81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。

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方法步骤，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发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备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。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元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。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (8)

1.一种楼宇语义地图建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，规划语义地图扫描路径，并获取用于表示语义地图元素的预设传感检测特征；

步骤2，驱动机器人沿所述语义地图扫描路径运动，并将检测到的实时物理特征与所述预设传感检测特征进行匹配，若匹配成功，则生成所述实时物理特征对应语义地图元素的类别名称，然后执行步骤3；

步骤3，搜索所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号，并获取机器人的当前位姿信息，汇总所述类别名称、所述特征编号和所述机器人的当前位姿信息，生成特征关联点；

步骤4，重复步骤2-步骤3，直至所述语义地图扫描路径扫描完成。

2.根据权利要求1所述的楼宇语义地图建立方法，其特征在于，还包括补全提示步骤，具体为：若步骤3没有搜索到所述语义地图元素的特征编号或者当前搜索条件不符合预设检测条件，则生成提示信息，并对所生成的特征关联点进行标注，以进行人工补全。

3.根据权利要求1或2所述的楼宇语义地图建立方法，其特征在于，所述步骤3中，通过机器人的视觉系统对所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号进行搜索和识别，若搜索不到则自动调整机器人的当前位姿，直至搜索到所述语义地图元素的特征编号或者达到预设停止搜索条件。

4.一种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，实现权利要求1-3任一项所述楼宇语义地图建立方法。

5.一种楼宇语义地图建立终端，其特征在于，包括权利要求4所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现如权利要求1-3任一项所述楼宇语义地图建立方法的步骤。

6.一种楼宇语义地图建立装置，其特征在于，包括路径规划模块、匹配模块、搜索模块和关联点生成模块，

所述路径规划模块用于规划语义地图扫描路径，并获取用于表示语义地图元素的预设传感检测特征；

所述匹配模块用于驱动机器人沿所述语义地图扫描路径运动，并将检测到的实时物理特征与所述预设传感检测特征进行匹配，若匹配成功，则生成所述实时物理特征对应语义地图元素的类别名称；

所述搜索模块用于搜索所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号；

所述关联点生成模块用于获取机器人的当前位姿信息，并汇总所述类别名称、所述特征编号和所述机器人的当前位姿信息，生成特征关联点。

7.根据权利要求6所述的楼宇语义地图建立装置，其特征在于，还包括补全提示模块，补全提示模块用于在没有搜索到所述语义地图元素的特征编号或者当前搜索条件不符合预设检测条件时，生成提示信息，并对所生成的特征关联点进行标注，以进行人工补全。

8.根据权利要求6或7所述的楼宇语义地图建立装置，其特征在于，所述搜索模块具体用于通过机器人的视觉系统对所述实时物理特征对应语义地图元素的特征编号进行搜索和识别，若搜索不到则自动调整机器人的当前位姿，直至搜索到所述语义地图元素的特征编号或者达到预设停止搜索条件。

Images