CN112215443A - 一种机器人快速路由定制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人快速路由定制的方法和装置，所述方法包括：获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线；根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点；扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图；在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。通过本发明实施例，能够通过拓扑交通图帮助机器人建立运行规则，使机器人运行时能够遵循运行规则，并对其行为进行约束，更有效地估计机器人运动状态，在复杂的场景下，使得现有的SLAM技术可以适用基于SLAM的人机协作以及大规模机器人调度应用。

Description

一种机器人快速路由定制的方法和装置

技术领域

本发明涉及机器人室内导航领域，特别涉及一种机器人快速路由定制的方法和装置。

背景技术

机器人在室内导航的一种技术为SLAM（simultaneous localization andmapping，即时定位与地图构建，或并发建图与定位），该技术使得可移动机器人可以通过各种传感器收集运行环境的信息，自主地建立场地的地图，计算出自己的位姿，进而完成安全移动的功能。当机器人在环境中走过一次以后，可以保存自己在每个点记录的环境信息，则它在同一个环境中运行时则认为是已知环境。

SLAM技术与传统二维码以及导轨导航的AGV技术相比灵活性更高，但同时对于机器人运动状态的估计也更加困难，无法对其行为进行有效的约束，特别是在复杂的场景下，基于二维码或者磁轨导航的调度系统无法适用基于SLAM的人机协作以及大规模机器人调度应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供的一种机器人快速路由定制的方法和装置，能够通过拓扑交通图帮助机器人建立运行规则，使机器人运行时能够遵循运行规则，并对其行为进行约束，更有效地估计机器人运动状态，在复杂的场景下，使得现有的SLAM技术可以适用基于SLAM的人机协作以及大规模机器人调度应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明实施例的一个方面，提供的一种机器人快速路由定制的方法，所述方法包括：

获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线；

根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点；

扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图；

在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

在一个可能的设计中，所述获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，包括：

获取机器人在场地运动的区域布局示意图；

确定机器人在所述区域布局示意图中的动线。

在一个可能的设计中，所述确定机器人在所述区域布局示意图中的动线，包括：根据机器人在场地中的运动方向、运动次序，确定机器人在所述区域布局示意图中的动线。

在一个可能的设计中，所述在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图；包括：

在所述网格地图上融合所有停靠点信息；

根据所述动线信息，将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

在一个可能的设计中，所述在所述网格地图上融合所有停靠点信息；包括：将每一个停靠点标记在所述网格地图上，然后读取对应的坐标。

在一个可能的设计中，所述在所述网格地图上融合所有停靠点信息，包括：

建立定义顶点规则的种子文件，所述种子文件包括起始停靠点和目标停靠点在内的首尾停靠点信息；

在所述种子文件中录入一条路由的首尾停靠点信息，再根据所述首尾停靠点信息和所有停靠点信息，按预设策略生成中间停靠点的信息；按上述方法重复录入另一条路由停靠点信息，直至将所有停靠点信息融合在所述网格地图上。

在一个可能的设计中，所述预设策略包括平均生成策略，即平均生成中间停靠点的信息。

在一个可能的设计中，所述根据所述动线信息，将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图；包括：

根据所述动线信息，建立路由连接种子文件；

根据所述路由连接种子文件，自动将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

根据本发明实施例的另一个方面，提供的一种机器人快速路由定制的方法，所述方法包括：

获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线；

标记所述动线所在的通道首尾；

标记出货架所在的通道位置；

设置在每个通道需要停靠点的数量，得到建立在所述区域布局示意图上的全部拓扑交通图。

根据本发明实施例的另一个方面，提供的一种机器人快速路由定制的装置，所述装置包括：获取模块、确定模块、生成模块；其中：

所述获取模块，用于获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，以及扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图所述确定模块，用于根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点；

所述生成模块，用于在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

与相关技术相比，本发明实施例提供的一种机器人快速路由定制的方法和装置，所述方法包括：获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线；根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点；扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图；在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。通过本发明实施例，通过获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点，扫描所述场地环境自动生成所述场地的网格地图，并在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图，从而通过拓扑交通图帮助机器人建立运行规则，使机器人运行时能够遵循运行规则，并对其行为进行约束，更有效地估计机器人运动状态，在复杂的场景下，使得现有的SLAM技术可以适用基于SLAM的人机协作以及大规模机器人调度应用。

附图说明

图1为本发明提供一种机器人快速路由定制的方法的流程示意图。

图2为本发明提供一种获取机器人在场地运动的全区域布局示意图。

图3为本发明提供一种机器人在所述区域布局示意图中的动线的示意图。

图4为本发明提供一种标记机器人有可能停靠的所有停靠点的示意图。

图5为本发明提供一种机器人扫描外界环境获取并自动生成场地的网格地图的示意图。

图6为本发明提供一种通过人工方式在所述网格地图上融合所有停靠点信息的示意图。

图7为本发明提供一种在所述种子文件中录入一条路由的首尾停靠点信息的示意图。

图8为本发明提供一种按预设策略生成中间停靠点的信息的示意图。

图9为本发明提供一种建立在所述网格地图上的拓扑交通图的示意图。

图10为本发明提供一种机器人快速路由定制的方法的流程示意图。

图11为本发明提供一种采用纵向标注的线条表示动线所在的通道首尾的示意图。

图12为本发明提供一种采用横向标注的线条表示货架所在的通道位置的示意图。

图13为本发明提供一种建立在所述区域布局示意图上的拓扑交通图的示意图。

图14为本发明提供一种机器人快速路由定制的装置的结构示意图。

图15为本发明提供一种机器人快速路由定制的方法的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，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以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

需要说明的是，本发明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。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种机器人快速路由定制的方法，所述方法包括：

S1、获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线。

S2、根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点。

S3、扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图。

S4、在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

在本实施例中，通过获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点，扫描所述场地环境自动生成所述场地的网格地图，并在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图，从而通过拓扑交通图帮助机器人建立运行规则，使机器人运行时能够遵循运行规则，并对其行为进行约束，更有效地估计机器人运动状态，在复杂的场景下，使得现有的SLAM技术可以适用基于SLAM的人机协作以及大规模机器人调度应用。

在一个实施例中，所述步骤S1中，所述获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，包括：

S11、获取机器人在场地运动的区域布局示意图。

如图2所示，为获取机器人在场地运动的全区域布局示意图。

S12、确定机器人在所述区域布局示意图中的动线，其中，所述动线为机器人按照一定规则运动的路线。

一般的仓库都会有路线规划，所述路线规划可以简单理解为一个最快遍历所有货位的最短路线，并且所有机器人都遵守这个路线图，可以有效减少机器人拣货时的相遇概率。

为了保证机器人的正常运行，需要确定一个路线规划，通称做动线。

根据机器人在场地中的运动方向、运动次序，确定机器人在所述区域布局示意图中的动线。

例如，如图3所示的箭头所示，就是机器人在所述区域布局示意图中的动线。

在一个实施例中，所述步骤S2中，所述根据所述区域布局示意图和动线示意图，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点。包括：

在所述动线示意图中规划的路线上确定适当的间隔标上点（线上标点），这些点就是机器人可能停靠的停靠点。

机器人沿着动线运动，会根据需要停靠在停靠点，同时也会在靠近停靠点时停靠在停靠点周围。所以，要预先在所述全区域布局示意图中，确定机器人有可能停靠的所有停靠点。

例如，如图4所示，用竖向数字标记机器人有可能停靠的所有停靠点。

在一个实施例中，所述步骤S3中，所述扫描所述场地环境，获取并自动生成场地的网格地图；包括：

SLAM机器人扫描外界环境，获取并自动生成场地的网格地图。

例如，如图5所示，SLAM机器人扫描外界环境，获取并自动生成场地的网格地图。可以发现，所述网格地图基本上与所述区域布局示意图是相似的。

在一个实施例中，所述步骤S4中，所述在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图；包括：

S41、在所述网格地图上融合所有所述停靠点信息；包括：

方法一：人工将每一个停靠点标记在所述网格地图上，然后读取对应的坐标。

例如，如图6所示，就是通过人工方式在所述网格地图上融合所有停靠点信息。

但是以上这种人工标记的方式对于大规模的场地（例如仓库）而言，非常耗费人力，而且还容易出错。

所以，对于大规模的场地（例如仓库）而言，一般是采用以下这种批量录入停靠点的方式。

方法二：

S411、建立定义顶点规则的种子文件，所述种子文件包括起始停靠点和目标停靠点在内的首尾停靠点信息。

例如，所述种子文件的格式如下表所示。

S412、在所述种子文件中录入一条路由的首尾停靠点信息，再根据所述首尾停靠点信息和所有所述停靠点信息，按预设策略生成中间停靠点的信息。优选地，所述预设策略包括平均生成策略，即平均生成中间停靠点的信息。

例如，如图7所示，是在所述种子文件中录入一条路由的首尾停靠点信息的示意图。如图8所示，是按预设策略生成中间停靠点的信息的示意图。

S413、重复S412，直至将所有停靠点信息融合在所述网格地图上。

例如，如图8所示，是在所述网格地图上融合所有停靠点信息的示意图。

S42、根据所述动线信息，将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图；包括：

S421、根据所述动线信息，建立路由连接种子文件，所述路由连接种子文件包括：起始停靠点、目标停靠点、增量（increment）。

例如，所述路由连接种子文件的格式如下表所示。

S422、根据所述路由连接种子文件，自动将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

例如，如图9所示，是一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图的示意图。

通过以上这种批量录入停靠点的方法，耗费人力较少，极大地提高工作效率，而且不容易出错，非常适合大规模的场地使用。

在一个实施例中，如图10所示，本发明提供一种机器人快速路由定制的方法，所述方法包括：

S51、获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线。

S52、标记所述动线所在的通道首尾。

如图11所示中，纵向标注的线条所示即为动线所在的通道首尾的示意图。

S53、标记出货架所在的通道位置。

如图12所示中，横向标注的线条所示即为货架所在的通道位置的示意图。

S54、设置在每个通道需要停靠点的数量，得到建立在所述区域布局示意图上的全部拓扑交通图。

如图13所示中，即是建立在所述区域布局示意图上的拓扑交通图的示意图。

在本实施例中，通过棋盘格标记方式自动生成路由图，即确定可使机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，标记所述动线所在的通道首尾，再标记出货架所在的通道位置，设置在每个通道需要停靠点的数量，即可得到建立在所述区域布局示意图上的全部拓扑交通图，从而通过拓扑交通图帮助机器人建立运行规则，使机器人运行时能够遵循运行规则，并对其行为进行约束，更有效地估计机器人运动状态，适用于比较规整的场地布局场景，其需求的标记动作非常少，同时不再需要种子文件，工作效率高，使得现有的SLAM技术可以适用基于SLAM的人机协作以及大规模机器人调度应用。

在一个实施例中，如图14所示，本发明提供一种机器人快速路由定制的装置，所述装置包括：获取模块10、确定模块20、生成模块30；其中：

所述获取模块10，用于获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，以及扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图。

所述确定模块20，用于根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点。

所述生成模块30，用于在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

在本实施例中，通过获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点，扫描所述场地环境自动生成所述场地的网格地图，并在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图，从而通过拓扑交通图帮助机器人建立运行规则，使机器人运行时能够遵循运行规则，并对其行为进行约束，更有效地估计机器人运动状态，在复杂的场景下，使得现有的SLAM技术可以适用基于SLAM的人机协作以及大规模机器人调度应用。

在一个实施例中，所述生成模块30，具体用于：

在所述网格地图上融合所有停靠点信息；包括：建立定义顶点规则的种子文件，所述种子文件包括起始停靠点和目标停靠点在内的首尾停靠点信息。

在所述种子文件中录入一条路由的首尾停靠点信息，再根据所述首尾停靠点信息和所有停靠点信息，按预设策略生成中间停靠点的信息；按上述方法重复录入另一条路由的停靠点信息，直至将所有停靠点信息融合在所述网格地图上。优选地，所述预设策略包括平均生成策略，即平均生成中间停靠点的信息。

根据所述动线信息，将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图；包括：根据所述动线信息，建立路由连接种子文件，所述路由连接种子文件包括：起始停靠点、目标停靠点、增量（increment）；根据所述路由连接种子文件，自动将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

需要说明的是，上述装置实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在所述装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。

以下以仓库场景为例，对本发明的技术方案作进一步的说明。

在一个实施例中，如图15所示，本发明提供一种机器人快速路由定制的方法，所述方法包括：

S601、获取机器人在仓库场地运动的区域布局示意图。如图2所示。

S602、确定机器人在所述区域布局示意图中的动线，其中，所述动线为机器人按照一定规则运动的路线。

例如，如图3所示的箭头所示，就是机器人在所述区域布局示意图中的动线。

S603、根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述全区域布局示意图中的停靠点。

机器人沿着动线运动，会根据需要停靠在停靠点，同时也会在靠近停靠点时停靠在停靠点周围。所以，要预先在所述全区域布局示意图中，确定机器人有可能停靠的所有停靠点。

例如，如图4所示，用竖向数字标记机器人有可能停靠的所有停靠点。

S604、SLAM机器人扫描外界环境，获取并自动生成仓库场地的网格地图。

例如，如图5所示，SLAM机器人扫描外界环境，获取并自动生成场地的网格地图。可以发现，所述网格地图基本上与所述区域布局示意图是相似的。

S605、建立定义顶点规则的种子文件，所述种子文件包括起始停靠点和目标停靠点在内的首尾停靠点信息。

S606、在所述种子文件中录入一条路由的首尾停靠点信息，再根据所述首尾停靠点信息和所有所述停靠点信息，平均生成中间停靠点的信息。如图7和图8所示。

S607、重复S606，直至将所有停靠点信息融合在所述网格地图上。

例如，如图8所示，是在所述网格地图上融合所有停靠点信息的示意图。

S608、根据动线信息，建立路由连接种子文件，所述路由连接种子文件包括：起始停靠点、目标停靠点、增量（increment）。

S609、根据所述路由连接种子文件，自动将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

例如，如图9所示，是一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图的示意图。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种机器人快速路由定制的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线；

根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述区域布局示意图中的停靠点；

扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图；

在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，包括：

获取机器人在场地运动的区域布局示意图；

确定机器人在所述区域布局示意图中的动线。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定机器人在所述区域布局示意图中的动线，包括：根据机器人在场地中的运动方向、运动次序，确定机器人在所述区域布局示意图中的动线。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图；包括：

在所述网格地图上融合所有停靠点信息；

根据所述动线信息，将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述网格地图上融合所有停靠点信息；包括：将每一个停靠点标记在所述网格地图上，然后读取对应的坐标。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述网格地图上融合所有停靠点信息，包括：

建立定义顶点规则的种子文件，所述种子文件包括起始停靠点和目标停靠点在内的首尾停靠点信息；

在所述种子文件中录入一条路由的首尾停靠点信息，再根据所述首尾停靠点信息和所有停靠点信息，按预设策略生成中间停靠点的信息；按上述方法重复录入另一条路由停靠点信息，直至将所有停靠点信息融合在所述网格地图上。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设策略包括平均生成策略，即平均生成中间停靠点的信息。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述动线信息，将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图；包括：

根据所述动线信息，建立路由连接种子文件；

根据所述路由连接种子文件，自动将所述网格地图上所有停靠点进行路由连接，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

9.一种机器人快速路由定制的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线；

标记所述动线所在的通道首尾；

标记出货架所在的通道位置；

设置在每个通道需要停靠点的数量，得到建立在所述区域布局示意图上的全部拓扑交通图。

10.一种机器人快速路由定制的装置，应用于如权利要求1至8任一项所述的一种机器人快速路由定制的方法，其特征在于，所述装置包括：获取模块、确定模块、生成模块；其中：

所述获取模块，用于获取机器人在场地运动的区域布局示意图和动线，以及扫描所述场地环境，获取并自动生成所述场地的网格地图；

所述确定模块，用于根据所述区域布局示意图和动线，确定机器人在所述区域布局示意图中的停靠点；

所述生成模块，用于在所述网格地图上融合所述停靠点信息，自动生成一张建立在所述网格地图上的拓扑交通图。

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