CN111505652A - 一种地图建立方法、装置及作业设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于作业设备技术领域，提供了一种地图建立方法、装置及作业设备，该方法包括：获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物；若是，则判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域；若是，则根据空闲区域获取目标移动方向；根据目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。本发明通过在根据激光点云判别出作业设备周围存在连续障碍物时，搜索作业设备周围的空闲区域，并据此确定目标移动方向，并使作业设备朝向目标移动方向移动第三预设距离，以使作业设备在驶离障碍物后再建立环境地图，保证建图方向与墙体平行，提高用户体验。
Description
技术领域
本发明属于作业设备技术领域，尤其涉及一种地图建立方法、装置及作业设备。
背景技术
随着人们生活水平的提高和科技的进步，作业设备在当今社会变得越来越重要，越来越多的领域和岗位都需要智能作业设备参与、这使得智能作业设备的研究也越来越多。而为了满足人们的需要，各种作业设备也层出不穷，比如，清扫机器人、搜救机器人、收割机器人、勘探机器人等等，充分提高人们的工作效率和生活质量，让人们的生活更加舒适和健康。
对于上述作业设备，在对待作业区域进行作业之前，通常需要根据该待作业区域的环境(如障碍物)来创建作业地图，并在创建的地图当中进行作业路径规划，以在后续作业时，按规划的路径进行作业，这样可以使作业更加有序，作业效率更高。
目前，作业设备在靠近障碍物边界(如角落)时，雷达获取的环境信息容易受到遮挡，或者进入角度盲区，同时如果进行旋转动作，得到的原始点云存在较大的运动畸变，不容易完全校正，导致机器人在这种环境下启动时建图方向与墙体不平行，用户体验不好。
发明内容
本发明实施例提供一种地图建立方法、装置及作业设备，旨在解决现有作业设备的建图方式会导致用户体验不好的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种地图建立方法，所述方法包括：
获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物；
当判断结果为是，判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域；
当判断结果为是，根据所述空闲区域获取目标移动方向；
根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
本发明实施例还提供了一种地图建立装置，所述装置包括：
障碍物判断模块，用于获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物；
空闲区域判断模块，用于当判断到在所述第一预设距离范围内存在所述遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物时，判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域；
移动方向获取模块，用于当判断到在所述第二预设距离范围内存在所述空闲区域时，根据所述空闲区域获取目标移动方向；
地图建立模块，用于根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
本发明实施例还提供一种作业设备，包括处理器、存储器、以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时，所述作业设备执行上述的地图建立方法。
本发明实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的地图建立方法。
本发明所达到的有益效果为：通过在根据激光点云判别出作业设备周围存在连续障碍物时，搜索作业设备周围的空闲区域，并据此确定目标移动方向，并使作业设备朝向目标移动方向移动第三预设距离，以移动到相对空闲的位置上，从而使作业设备在驶离该连续障碍物后再建立环境地图，保证建图方向与墙体平行，提高用户体验。
附图说明
图1是本发明实施例一当中的地图建立方法的流程图；
图2是本发明实施例当中提供的确认空闲区域的示意说明图；
图3是本发明实施例二当中的地图建立方法的流程图；
图4是本发明实施例三当中的地图建立方法的流程图；
图5-图6是本发明实施例当中提供的选择目标移动方向的示意说明图；
图7-图8是本发明实施例当中提供的作业设备执行两次远离障碍物算法的移动过程说明书；
图9是本发明实施例当中提供的作业设备绕过转弯障碍物的移动过程说明书；
图10为本发明实施例三当中的地图建立装置的结构框图；
图11是本发明实施例四当中的作业设备的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
现有作业设备在靠近障碍物边界(如角落)时，雷达获取的环境信息容易受到遮挡，或者进入角度盲区，同时如果进行旋转动作，得到的原始点云存在较大的运动畸变，不容易完全校正，导致机器人在这种环境下启动时建图方向与墙体不平行，用户体验不好。因此，本发明的目的在于，提供一种地图建立方法、装置及作业设备，以通过在识别到周围存在障碍物时，通过特定方式搜索周围的空闲区域，并按特定的移动方式移动到空闲区域上，而后再进行地图创建，保证建图方向与墙体平行，提高用户体验。
实施例一
请参阅图1，所示为本发明第一实施例当中的地图建立方法，可应用于作业设备中，所述作业设备可通过硬件和/软件来实现所述方法，所述方法具体包括步骤S01-步骤S04。
步骤S01，获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物。
需要说明的是，当作业设备启动创建地图时，作业设备上的雷达对作业设备的周围环境进行扫描，从而获取得到作业设备周围一圈的激光点云，每一个激光点对应有一个探测距离值(即该点与作业设备之间的距离值)。激光点代表障碍物(如墙体)位置，根据激光点云数据的分布可以判定出作业设备当前是否靠近障碍物边界，例如当激光点的探测距离值低于阈值时，代表作业设备靠近障碍物边界。
其中，第一预设距离可以为雷达的最大探测距离，即雷达所能够探测到的范围，即步骤S01需要根据激光点云判断在雷达所能够探测到的范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物。或者第一预设距离也可以为用户设定的任意距离值，但设定的距离值一般需要在雷达所能够探测到的范围以内，超出雷达探测范围之外的区域因雷达无法探测到所以无效。
需要指出的是，遮挡范围超过预设遮挡范围表示的是障碍物较长，比如墙体、柜子等，会对后续建立地图造成影响的障碍物，在激光点云中表现为：连续多个激光点的探测距离值低于阈值，即当激光点云中存在连续多个激光点的探测距离值低于阈值时，代表该位置对应存在较长的障碍物。
其中，当判断到第一预设距离范围内存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物时，则执行步骤S02，否则代表作业设备周围不存在长障碍物，也即作业设备的周围环境没有连续障碍物，相对较为空闲，机器不用移动可直接在当前位置上创建环境地图。
步骤S02，判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域。
在具体实施时，第二预设距离范围为预设的规划范围，具体可以为以作业设备当前所在位置为圆心预设半径以内的圆形区域。请参阅图2，在具体实施时，可按照顺序(如顺时针或逆时针)依次对激光点云进行遍历，寻找与规划范围的边界相邻近的有效激光点，如图2当中的A点、B点、C点和D点，其中，A点与B点为连续点云，C点和D点为连续点云，则可将A点(或B点)作为空闲区域的起点，C点(或D点)作为空闲区域的终点，而起点A、终点C以及规划范围的圆心所构成的扇形区域即为空闲区域。
其中，当判断到在第二预设距离范围内是否存在空闲区域时，执行步骤S03，否则代表激光点全部在规划范围以外(即全部为远距离点)、或全部在规划范围以内(即全部为近距离点)或存在大量无效激光点，此时机器不用移动，可直接在当前位置上创建环境地图。
步骤S03，根据所述空闲区域获取目标移动方向。
在具体实施时，可以选择空闲区域的中线方向作为目标移动方向，使作业设备从空闲区域的中心走，尽可能避免作业设备与空闲区域两侧的障碍物发生碰撞。或者当中线上的激光点无效时，也可以选择最靠近空闲区域的中线的有效点与作业设备当前所在位置(即规划范围的圆心O)的连线方向作为目标移动方向。
步骤S04，根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
其中，第三预设距离可以等于第二预设距离，使作业设备沿目标移动方向移动到空闲区域(扇形)的弧形边界上，这样每次移动都会移动到当前空闲区域的最空闲的位置上。当然，本发明不限于此，第三预设距离可以为预设的任意值(如3m)，可以是移动到相对比较空闲的位置，甚至可以移动到空闲区域以外的区域中上。
在具体实施时，当作业设备移动到位后，作业机器人可以再次启用雷达对作业设备的周围环境进行扫描，并根据扫描得到的环境数据建立环境地图。或者，若移动后的位置周围还存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物时，则可再次执行上述步骤，以再次调用一次远离障碍物算法，以使作业设备再移动一次，直到作业设备最终所在的周围环境中不存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物，然后再利用雷达扫描得到的环境数据建立环境地图。
综上，本实施例当中的地图建立方法，通过在根据激光点云判别出作业设备周围存在连续障碍物时，搜索作业设备周围的空闲区域，并据此确定目标移动方向，并使作业设备朝向目标移动方向移动第三预设距离，以移动到相对空闲的位置上，从而使作业设备在驶离该连续障碍物后再建立环境地图，保证建图方向与墙体平行，提高用户体验。
实施例二
请参阅图3，所示为本发明第二实施例当中的地图建立方法，可应用于作业设备中，所述作业设备可通过硬件和/软件来实现所述方法，所述方法具体包括步骤S11-步骤S16。
步骤S11，获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物。
其中，当判断到第一预设距离范围内存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物时，则执行步骤S12，否则代表作业设备周围不存在长障碍物，也即作业设备的周围环境没有连续障碍物，相对较为空闲，机器不用移动可直接在当前位置上创建环境地图。
步骤S12，依次确定所述激光点云的每个激光点测量的距离值。
步骤S13，根据所述距离值以及第二预设距离范围确定是否存在空闲区域。
在具体实施时，第二预设距离范围为预设的规划范围，具体可以为以作业设备当前所在位置为圆心预设半径以内的圆形区域。
具体地，当第一激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，且与所述第一激光点连续的第二激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，则将所述第一激光点或者所述第二激光点确定为所述空闲区域的起始点，当第三激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，且与所述第三激光点连续的第四激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，则将所述第三激光点或者所述第四激光点确定为所述空闲区域的终点，以根据所述所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域。可以理解的，第一激光点、第二激光点、第三激光点和第四激光点均为与规划范围的边界相邻近的有效激光点，在具体实施时，可按照顺序(如顺时针或逆时针)依次对激光点云进行遍历，寻找与规划范围的边界相邻近的有效激光点，以得到空闲区域的起点和终点，而起点、终点以及规划范围的圆心所构成的扇形区域即为空闲区域。同时，只有连续的存在一个距离值长的激光点和一个距离值小的激光点时，可以作为起点或者终点，避免出现连续的距离值小的激光点，如障碍物较大的，出现误判断。另外，由于遍历方向可以相逆，因此终点和起点的判断是相对的。
其中，当判断到在第二预设距离范围内是否存在空闲区域时，执行步骤S14，否则代表激光点全部在规划范围以外(即全部为远距离点)、或全部在规划范围以内(即全部为近距离点)或存在大量无效激光点，此时机器不用移动。
步骤S14，根据所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域的中线。
步骤S15，根据所述中线确定目标移动方向。
在具体实施时，在空闲区域的中线的激光点有效的情况下，优选采用空闲区域的中线方向作为目标移动方向。而当空闲区域的中线的激光点无效时，则可按另一种实现方式来确认目标移动方向，该方式的具体步骤如下：
根据所述中线，分别向所述空闲区域的起始点及终点进行遍历，获取距离所述中线最近的有效距离值，并根据所述有效距离值确定所述目标移动方向。即当空闲区域的中线上的激光点无效时，可以找中线两端最近的有效激光点与作业设备当前所在位置连线的方向作为目标移动方向。
步骤S16，根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
实施例三
请参阅图4，所示为本发明第三实施例当中的地图建立方法，可应用于作业设备中，所述作业设备可通过硬件和/软件来实现所述方法，所述方法具体包括步骤S21-步骤S27。
步骤S21，获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物。
其中，当判断到第一预设距离范围内存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物时，则执行步骤S22，否则代表作业设备周围不存在长障碍物，也即作业设备的周围环境没有连续障碍物，相对较为空闲，机器不用移动可直接在当前位置上创建环境地图。
步骤S22，依次确定所述激光点云的每个激光点测量的距离值。
步骤S23，根据所述距离值以及第二预设距离范围确定是否存在空闲区域。
具体地，当第一激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，且与所述第一激光点连续的第二激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，则将所述第一激光点或者所述第二激光点确定为所述空闲区域的起始点，当第三激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，且与所述第三激光点连续的第四激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，则将所述第三激光点或者所述第四激光点确定为所述空闲区域的终点，以根据所述所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域。
其中，当判断到在第二预设距离范围内是否存在空闲区域时，执行步骤S24，否则代表激光点全部在规划范围以外(即全部为远距离点)、或全部在规划范围以内(即全部为近距离点)或存在大量无效激光点，此时机器不用移动。
步骤S24，根据所述空闲区域的起始点及终点分别预留所述作业设备的半个机身宽度。
步骤S25，根据所述空闲区域的起始点及终点的距离测量值，获取所述半个机身宽度所占据的激光点数，以获取实际空闲区域。
需要说明的是，为了避免作业设备与空闲区域两侧的障碍物发生碰撞，本实施例在确定出空闲区域时，将空闲区域的两侧分别内缩(向内偏移)半个机身宽度(固定尺寸)，对应在算法中是激光点云的序号两端各收缩了不固定的数量，近处的激光点云密集，半个机身占据更多的激光点数，远处的激光点云稀疏，半个机身占据更少的激光点数，以得到实际空闲区域(如图5和图6所示)，使得后续即便以实际空闲区域两侧的边界线作为移动方向进行移动，以不会与空闲区域两侧的障碍物发生碰撞，保证作业设备顺利移动到空闲位置上。
步骤S26，获取作业设备当前的位姿，并根据所述作业设备当前的位姿以及所述实际空闲区域确定目标移动方向。
其中，作业设备当前的位姿为当前朝向，在筛选出最空旷的区域并向内收缩了机器半个机身尺寸后，选择一个移动方向，使机器能够在当前位置旋转最小的角度来转向所述目标移动方向。具体地，请参阅图5，机器当前位置朝向左上方，离规划的空闲区域左端更接近，则可以选择更靠近机器当前朝向的方向作为目标移动方向，这样就可以减少机器旋转角度。请参阅图6，机器当前位置朝向右下方，离规划的空闲区域右端更接近，可以选择更靠近机器当前朝向的方向作为目标移动方向，以减少机器旋转角度。
步骤S27，根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
进一步地，所述空闲区域包括第一空闲区域，所述根据所述空闲区域获取目标移动方向的步骤可以具体包括：
根据所述第一空闲区域获取第一移动方向及第一移动距离；
根据所述第一移动方向及第一移动距离行驶至第一目标位置时，获取第二空闲区域；
根据所述第二空闲区域获取第二移动方向以及第二移动距离。
需要指出的是，如果机器在起始位置能够观察的环境有限，进行一次远离障碍物后依然不能让机器完全脱离窄小环境，可以在第一次移动后再次进行障碍物检测，然后基于对新环境的判断，在第一次移动的基础上移动第二次，即在第一次移动到达的位置上获取第二次移动的方向和距离，然后按第二次移动的方向和距离移动第二次，以到达更空旷的区域，整个过程调用两次远离障碍物算法，使作业设备移动两次。具体地，请参阅图7和图8，机器当前位置能够观察到的环境如图7中雷达点云所示，范围有限，进行一次远离障碍物后到达图7的虚线圆圈的位置，此时机器能够观察到的环境如图8中的雷达点云所示，范围比图7有所扩大，此时再次进行远离障碍物后，可以达到图8中的虚线圆圈的位置。相比图7中虚线圆圈的位置，图8中虚线圆圈的位置处于更空旷的区域。在虚线圆圈的位置还可以根据需求继续进行远离障碍物操作，直到到达满足需求的位置。
进一步地，在所述根据所述空闲区域获取目标移动方向的步骤之后，所述方法还可以包括：
根据所述目标移动方向进行移动，并实时获取周围环境信息；
根据所述环境信息对所述目标移动方向进行调整。即，所确定的目标移动方向可以在机器移动的过程当中根据周围环境进行动态调整，以保证机器顺利移动到空闲位置上。具体调整如下：
如果机器所在位置存在如图9所示的环境，即相邻有效点云(能够接收到激光雷达反射的点云)的测距值相差较大，实际环境是转弯的障碍物时，可以在调用一次远离障碍物算法的基础上(即作业设备移动一次)，规划出多个连续目标点，以绕过障碍物。具体地，首先，以近距离的障碍物为基准，向空旷一侧收缩半个机身尺寸，在剩下的空旷范围中选择一个方向作为第一次前进方向(如图9所示)；然后，以远距离的障碍物为基准，向空旷一侧收缩半个机身尺寸，在剩下的空旷范围中选择一个前进方向作为第二次前进方向(如图10所示)。即通过调用一次远离障碍物算法，并执行两步移动来绕过这两个障碍物。
需要说明的是，作业设备在遇到图9所示的环境时，也可以采用上述调用两次远离障碍物算法的方式(即图7和图8所示的方式)来绕过障碍物。具体地，机器在当前位置，观察到周围环境存在相邻有效点云的测距值相差较大的点。按照原始算法获取当前空闲区域范围，在范围中选择一个目标点作为第一步规划点。当作业设备移动到第一步规划点后，还是利用上次观察获取的雷达点云，以测距值相差较大的相邻两个点的间隙作为空闲区域范围，在范围中选择一个目标点作为第二步规划点，并控制作业设备移动到第二步规划点，从而绕过这两个障碍物，实现转弯移动。
进一步地，当第二预设距离范围内存在多个空闲区域时，所述方法还可以包括：
根据预设的评价函数确定所述空闲区域的空闲范围；
根据所述空闲区域的空闲范围确定空闲范围最大的空闲区域。
即，当存在多个空闲区域时，根据预设的评价函数来确定每一空闲区域的空闲范围(大小)，以从中确认出空闲范围最大的空闲区域，并以该空闲范围最大的空闲区域作为目标对象来获取目标移动方向。
具体地，预设的评价函数为：
进一步地，在所述根据所述空闲区域的空闲范围确定空闲范围最大的空闲区域之后，所述方法还可以包括：
获取所述空闲范围最大的空闲区域的有效空闲角度；
当所述有效空闲角度大于预设的行进限制角度，则根据所述空闲区域获取目标移动方向的步骤。
可以理解的，激光点会存在无效点，通过预设的评价函数可以确认出空闲区域的实际空闲范围，而实际空闲范围的两侧边界线之间的夹角即为该空闲区域的有效空闲角度。其中，预设的行进限制角度为满足作业设备行进要求的最小角度，当有效空闲角度大于预设的行进限制角度，代表作业设备在该有效空闲角度中形状不被限制，可以顺利通过并到达空闲位置。
进一步地，所述当所述有效空闲角度大于预设的行进限制角度时，所述方法还可以包括：
获取所述空闲区域周围的障碍物信息以及作业设备的半径；
根据所述障碍物信息，判断所述障碍物向所述空闲区域的空闲方向是否可以预留可通过所述作业设备半径的预留区域；
当判断结果为是，则根据所述空闲区域获取目标移动方向的步骤。
需要说明的是，为了避免作业设备与两侧障碍物碰撞，同时提高后续获取目标移动方向的自由度，除需要满足有效空闲角度大于预设的行进限制角度的条件以外，还需要满足空闲区域的两侧可以预留半个机身通过的区域的条件，两个条件均满足的情况下，才进行移动方向的获取。
实施例四
本发明另一方面还提出一种地图建立装置，请参阅图10，所示为本发明第四实施例提供的地图建立装置，可应用于作业设备中，所述作业设备可通过硬件和/软件来实现，所述地图建立装置包括：
障碍物判断模块11，用于获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物；
空闲区域判断模块12，用于当判断到在所述第一预设距离范围内存在所述遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物时，判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域；
移动方向获取模块13，用于当判断到在所述第二预设距离范围内存在所述空闲区域时，根据所述空闲区域获取目标移动方向；
地图建立模块14，用于根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
需要说明的是，当作业设备启动创建地图时，作业设备上的雷达对作业设备的周围环境进行扫描，从而获取得到作业设备周围一圈的激光点云，每一个激光点对应有一个探测距离值(即该点与作业设备之间的距离值)。激光点代表障碍物(如墙体)位置，根据激光点云数据的分布可以判定出作业设备当前是否靠近障碍物边界，例如当激光点的探测距离值低于阈值时，代表作业设备靠近障碍物边界。
其中，第一预设距离可以为雷达的最大探测距离，即雷达所能够探测到的范围，即障碍物判断模块11需要根据激光点云判断在雷达所能够探测到的范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物。或者第一预设距离也可以为用户设定的任意距离值，但设定的距离值一般需要在雷达所能够探测到的范围以内，超出雷达探测范围之外的区域因雷达无法探测到所以无效。
需要指出的是，遮挡范围超过预设遮挡范围表示的是障碍物较长，比如墙体、柜子等，会对后续建立地图造成影响的障碍物，在激光点云中表现为：连续多个激光点的探测距离值低于阈值，即当激光点云中存在连续多个激光点的探测距离值低于阈值时，代表该位置对应存在较长的障碍物。
综上，本实施例当中的地图建立装置，通过在根据激光点云判别出作业设备周围存在连续障碍物时，搜索作业设备周围的空闲区域，并据此确定目标移动方向，并使作业设备朝向目标移动方向移动第三预设距离，以移动到相对空闲的位置上，从而使作业设备在驶离该连续障碍物后再建立环境地图，保证建图方向与墙体平行，提高用户体验。
进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述空闲区域判断模块12具体可以包括：
距离确认单元，用于依次确定所述激光点云的每个激光点测量的距离值；
空闲区域判断单元，用于根据所述距离值以及所述第二预设距离范围确定是否存在所述空闲区域。
具体地，所述空闲区域判断单元还可以用于当第一激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，且与所述第一激光点连续的第二激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，则将所述第一激光点或者所述第二激光点确定为所述空闲区域的起始点，当第三激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，且与所述第三激光点连续的第四激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，则将所述第三激光点或者所述第四激光点确定为所述空闲区域的终点，以根据所述所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域。
进一步地，在本发明一些可选实施例当中，当所述空闲区域包括多个时，所述装置还可以包括：
范围确认模块，用于根据预设的评价函数确定所述空闲区域的空闲范围；
最大确认模块，用于根据所述空闲区域的空闲范围确定空闲范围最大的空闲区域。
基于此，所述装置还可以包括：
有效角度获取模块，用于获取所述空闲范围最大的空闲区域的有效空闲角度；
当所述有效空闲角度大于预设的行进限制角度时，移动方向获取模块13根据所述空闲区域获取目标移动方向。
进一步地，当所述有效空闲角度大于预设的行进限制角度时，所述方法还包括：
信息获取模块，用于获取所述空闲区域周围的障碍物信息以及作业设备的半径；
区域判断模块，用于根据所述障碍物信息，判断所述障碍物向所述空闲区域的空闲方向是否可以预留可通过所述作业设备半径的预留区域；
当判断结果为是，则移动方向获取模块13根据所述空闲区域获取目标移动方向。
进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述移动方向获取模块13具体可以包括：
中线确认单元，用于根据所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域的中线；
第一方向确认单元，用于根据所述中线确定所述目标移动方向。
基于此，当所述中线的激光点无效时，所述第一方向确认单元还可以用于根据所述中线，分别向所述空闲区域的起始点及终点进行遍历，获取距离所述中线最近的有效距离值，并根据所述有效距离值确定所述目标移动方向。
进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述移动方向获取模块13具体可以包括：
第二方向确认单元，用于获取作业设备当前的位姿，并根据所述作业设备当前的位姿以及所述空闲区域确定所述目标移动方向；
所述装置还可以包括：
环境信息获取模块，用于根据所述目标移动方向进行移动，并实时获取周围环境信息；
方向调整模块，用于根据所述环境信息对所述目标移动方向进行调整。
进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述空闲区域包括第一空闲区域，所述移动方向获取模块13具体可以包括：
第一信息获取单元，用于根据所述第一空闲区域获取第一移动方向及第一移动距离；
第二空闲区域获取单元，用于根据所述第一移动方向及第一移动距离行驶至第一目标位置时，获取第二空闲区域；
第二信息获取单元，用于根据所述第二空闲区域获取第二移动方向以及第二移动距离。
进一步地，在本发明一些可选实施例当中，所述装置还可以包括：
宽度获取模块，用于根据所述空闲区域的起始点及终点分别预留所述作业设备的半个机身宽度；
实际空闲区域获取模块，用于根据所述空闲区域的起始点及终点的距离测量值，获取所述半个机身宽度所占据的激光点数，以获取实际空闲区域。
上述各模块、单元被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。
实施例五
本发明另一方面还提出一种作业设备，请参阅图11，所示为本发明第五实施例当的作业设备，包括处理器10、存储器20、以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序30，所述处理器10运行所述计算机程序30时，所述作业设备执行上述的地图建立方法。
其中，所述作业设备的作业方式可以为但不限于清扫作业(如清扫灰尘、树叶、积雪等)、收割作业(如收割谷物等)、耕犁作业、播撒作业(如播撒农药、种子)、搜索作业、搜救作业、测绘作业(如水下测绘)、排雷作业，矿产勘查作业及缺陷检测作业等。相应的，所述作业设备可以为清洁机器人(如扫地机器人、商用洗地机器人、吸尘器等)、搜救机器人、收割机器人、勘探机器人、排雷机器人，喷漆机器人等需要全覆盖地图建立的机器人。
处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器20中存储的程序代码或处理数据。
其中，存储器20至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器20在一些实施例中可以是作业设备的内部存储单元，例如该作业设备的硬盘。存储器20在另一些实施例中也可以是作业设备的外部存储设备，例如作业设备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，存储器20还可以既包括作业设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器20不仅可以用于存储安装于作业设备的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
可选地，该作业设备还可以包括行走机构、作业机构、用户接口、网络接口、通信总线等，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如遥控器、实体按键等，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在作业设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通常用于在该作业设备与其他机器人技术之间建立通信连接。通信总线用于实现这些组件之间的连接通信。
需要指出的是，图11示出的结构并不构成对作业设备的限定，在其它实施例当中，该作业设备可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
综上，本实施例当中的作业设备，通过在根据激光点云判别出作业设备周围存在连续障碍物时，搜索作业设备周围的空闲区域，并据此确定目标移动方向，并使作业设备朝向目标移动方向移动第三预设距离，以移动到相对空闲的位置上，从而使作业设备在驶离该连续障碍物后再建立环境地图，保证建图方向与墙体平行，提高用户体验。
本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有上述作业设备中所使用的计算机程序30，该程序在被处理器执行时实现上述的地图建立方法。
其中，所述的存储介质可以为但不限于ROM/RAM、磁碟、光盘等。
本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种地图建立方法，其特征在于，所述方法包括：
获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物；
当判断结果为是，判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域；
当判断结果为是，根据所述空闲区域获取目标移动方向；
根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
2.如权利要求1所述的地图建立方法，其特征在于，所述判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域，包括：
依次确定所述激光点云的每个激光点测量的距离值；
根据所述距离值以及所述第二预设距离范围确定是否存在所述空闲区域。
3.如权利要求2所述的地图建立方法，其特征在于，所述根据所述距离值以及所述第二预设距离范围确定是否存在所述空闲区域，包括：
当第一激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，且与所述第一激光点连续的第二激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，则将所述第一激光点或者所述第二激光点确定为所述空闲区域的起始点，当第三激光点测量的距离值大于所述第二预设距离范围，且与所述第三激光点连续的第四激光点测量的距离值小于或者等于所述第二预设距离范围，则将所述第三激光点或者所述第四激光点确定为所述空闲区域的终点，以根据所述所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域。
4.如权利要求1所述的地图建立方法，其特征在于，所述空闲区域包括多个，所述方法还包括：
根据预设的评价函数确定所述空闲区域的空闲范围；
根据所述空闲区域的空闲范围确定空闲范围最大的空闲区域。
5.如权利要求4所述的地图建立方法，其特征在于，所述根据所述空闲区域的空闲范围确定空闲范围最大的空闲区域之后，还包括：
获取所述空闲范围最大的空闲区域的有效空闲角度；
当所述有效空闲角度大于预设的行进限制角度时，则执行所述根据所述空闲区域获取目标移动方向的步骤。
6.如权利要求4所述的地图建立方法，其特征在于，所述当所述有效空闲角度大于预设的行进限制角度时，所述方法还包括：
获取所述空闲区域周围的障碍物信息以及作业设备的半径；
根据所述障碍物信息，判断所述障碍物向所述空闲区域的空闲方向是否可以预留可通过所述作业设备半径的预留区域；
当判断结果为是，则执行所述根据所述空闲区域获取目标移动方向的步骤。
7.如权利要求1所述的地图建立方法，其特征在于，所述根据所述空闲区域获取目标移动方向包括：
根据所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域的中线；
根据所述中线确定所述目标移动方向。
8.如权利要求7所述的地图建立方法，其特征在于，所述当所述中线的激光点无效时，所述根据所述空闲区域的起始点及终点确定所述空闲区域的中线之后，还包括：
根据所述中线，分别向所述空闲区域的起始点及终点进行遍历，获取距离所述中线最近的有效距离值，并根据所述有效距离值确定所述目标移动方向。
9.如权利要求1所述的地图建立方法，其特征在于，所述根据所述空闲区域获取目标移动方向，包括：
获取作业设备当前的位姿，并根据所述作业设备当前的位姿以及所述空闲区域确定所述目标移动方向；
所述根据所述空闲区域获取目标移动方向之后，还包括：
根据所述目标移动方向进行移动，并实时获取周围环境信息；
根据所述环境信息对所述目标移动方向进行调整。
10.如权利要求1所述的地图建立方法，其特征在于，所述空闲区域包括第一空闲区域，所述根据所述空闲区域获取目标移动方向，包括：
根据所述第一空闲区域获取第一移动方向及第一移动距离；
根据所述第一移动方向及第一移动距离行驶至第一目标位置时，获取第二空闲区域；
根据所述第二空闲区域获取第二移动方向以及第二移动距离。
11.如权利要求1～10任一项所述的地图建立方法，其特征在于，所述根据所述空闲区域获取目标移动方向，之前还包括：
根据所述空闲区域的起始点及终点分别预留所述作业设备的半个机身宽度；
根据所述空闲区域的起始点及终点的距离测量值，获取所述半个机身宽度所占据的激光点数，以获取实际空闲区域。
12.一种地图建立装置，其特征在于，所述装置包括：
障碍物判断模块，用于获取作业设备周围一圈的激光点云，并根据所述激光点云判断在第一预设距离范围内是否存在遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物；
空闲区域判断模块，用于当判断到在所述第一预设距离范围内存在所述遮挡范围超过预设遮挡范围的障碍物时，判断在第二预设距离范围内是否存在空闲区域；
移动方向获取模块，用于当判断到在所述第二预设距离范围内存在所述空闲区域时，根据所述空闲区域获取目标移动方向；
地图建立模块，用于根据所述目标移动方向移动第三预设距离，并根据移动后的位置建立环境地图。
13.一种作业设备，其特征在于，包括处理器、存储器、以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时，所述作业设备执行权利要求1-11任一项所述的地图建立方法。
14.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-11任一项所述的地图建立方法。
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