CN112748721A - 视觉机器人及其清洁控制方法、系统和芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种视觉机器人及其清洁控制方法、系统和芯片，通过获取的当前位置的映像信息与目标障碍物的映像信息，并根据当前位置的映像信息提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置，获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图，根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径，按所述清洁路径执行前进及清洁操作，以提高视觉机器人对不同环境的清洁的适应性，提高清洁效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种视觉机器人及其清洁控制方法、系统和芯片。
背景技术
视觉机器人主要为替代人工，从事家庭环境的清洁工作。视觉机器人，集自动清洁技术和人性智能设计于一体，一般采用刷扫、吸尘、拖擦等方式，将待清洁面污物吸纳进入自身的收纳盒，从而完成待清洁面清洁。
现有技术中，视觉机器人在工作过程中，需要沿着一定的路径行走，或者设置其根据探测墙面或障碍物的避让行走，其中，大都采用单独使用距离传感器来实现沿墙面或障碍物行走，根据距离传感器回传的距离信息来调整机器，从而实现沿墙行驶的动作，由于无法预知机器人前方行进过程中墙面及障碍物的变化，存在无法实现提前预知行进路线，导致所述视觉机器人清洁的效果不佳。
发明内容
本发明提供一种视觉机器人及其清洁控制方法、系统和芯片，其主要目的在于解决无法预知机器人前方行进过程中墙面及障碍物的变化，存在无法实现提前预知行进路线，导致所述视觉机器人清洁的效果不佳的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种视觉机器人的清洁控制方法，所述视觉机器人的清洁控制方法包括：基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息；对获取的所述当前位置的映像信息进行图像处理，提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置；对获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图；根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径；按所述清洁路径执行前进及清洁操作。
可选地，所述根据场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径的步骤之后包括：对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断；若所述清洁路径与所述目标障碍物不存在交集，则判定避障成功，所述清洁路径可用。
可选地，所述对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断的步骤之后还包括：若所述清洁路径与所述目标障碍物存在交集，则判定避障失败，并重新规划清洁路径。
可选地，所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前包括：导入当前的场景地图，并根据当前的场景地图规划清洁路径；获取清洁过程中实时映像信息；根据所述实时映像信息校准所述当前的场景地图。
可选地，所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前还包括：通过激光发射装置在当前位置形成预设形状的第一光斑，以及在目标位置上形成预设形状第二光斑；获取所述当前位置视屏图像数据与所述目标位置视屏图像数据；基于所述第一光斑及所述第二光斑对所述当前位置视屏图像数据及所述目标视屏图像数据进行图像匹配；根据匹配结果确定所述第一光斑与所述第二光斑之间的距离，并根据各所述距离构建场景地图。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种视觉机器人，所述视觉机器人包括：机器人本体；处理器；存储器。所述存储器中存储有可供处理器读取的计算机程序，所述处理器读取所述计算机程序以执行上述的方法。
可选地，所述视觉机器人还包括：视觉采集模块，所述视觉采集模块与所述处理器电性连接，用于采集映像信息。
可选地，所述视觉采集模块包括：第一视觉采集装置，所述第一视觉采集装置装设在所述机器人本体的顶部，且在所述机器人本体的顶部全方位转动；第二视觉采集装置，所述第二视觉采集装置装设在所述机器人外表面，且所述第二视觉采集装置的采集端朝所述机器人前进方向。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种视觉机器人的清洁控制系统，所述视觉机器人的清洁控制系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的视觉机器人的清洁控制程序，所述视觉机器人的清洁控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的视觉机器人的清洁控制方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种芯片，其上存储有程序数据，所述程序数据被处理器执行时实现如上所述视觉机器人的清洁控制方法中的步骤。
本发明提出的视觉机器人及其清洁控制方法、系统和芯片，通过获取的当前位置的映像信息与目标障碍物的映像信息，并根据当前位置的映像信息提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置，获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图，根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径，按所述清洁路径执行前进及清洁操作，以提高视觉机器人对不同环境的清洁的适应性，提高清洁效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或示例性中的技术方案，下面将对实施例或示例性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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以按照这些附图示出的获得其他的附图。
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
图2为本发明空调的视觉机器人及其清洁控制方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明空调的视觉机器人及其清洁控制方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明空调的视觉机器人及其清洁控制方法第三实施例的流程示意图；
图5为本发明空调的视觉机器人及其清洁控制方法第四实施例的流程示意图。
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
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。
本发明实施例的主要解决方案是：视觉机器人在工作过程中，需要沿着一定的路径行走，或者设置其根据探测墙面或障碍物的避让行走，其中，大都采用单独使用距离传感器来实现沿墙面或障碍物行走，根据距离传感器回传的距离信息来调整机器，从而实现沿墙行驶的动作，由于无法预知机器人前方行进过程中墙面及障碍物的变化，存在无法实现提前预知行进路线，导致所述视觉机器人清洁的效果不佳。
由于现有技术中视觉机器人在工作过程中，需要沿着一定的路径行走，或者设置其根据探测墙面或障碍物的避让行走，其中，大都采用单独使用距离传感器来实现沿墙面或障碍物行走，根据距离传感器回传的距离信息来调整机器，从而实现沿墙行驶的动作，由于无法预知机器人前方行进过程中墙面及障碍物的变化，存在无法实现提前预知行进路线，导致所述视觉机器人清洁的效果不佳。
本发明提供一种实施例，通过获取的当前位置的映像信息与目标障碍物的映像信息，并根据当前位置的映像信息提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置，获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图，根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径，按所述清洁路径执行前进及清洁操作，以提高视觉机器人对不同环境的清洁的适应性，提高清洁效率。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的终端的硬件运行环境示意图。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard）、遥控器，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端的结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及视觉机器人的清洁控制程序。
在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端（用户端），与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的视觉机器人的清洁控制程序，并执行以下操作：基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息；对获取的所述当前位置的映像信息进行图像处理，提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置；对获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图；根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径；按所述清洁路径执行前进及清洁操作。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的视觉机器人的清洁控制程序，还执行以下操作：所述根据场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径的步骤之后包括：对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断；若所述清洁路径与所述目标障碍物不存在交集，则判定避障成功，所述清洁路径可用。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的视觉机器人的清洁控制程序，还执行以下操作：所述对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断的步骤之后还包括：若所述清洁路径与所述目标障碍物存在交集，则判定避障失败，并重新规划清洁路径。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的视觉机器人的清洁控制程序，还执行以下操作：所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前包括：导入当前的场景地图，并根据当前的场景地图规划清洁路径；获取清洁过程中实时映像信息；根据所述实时映像信息校准所述当前的场景地图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的视觉机器人的清洁控制程序，还执行以下操作：所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前还包括：通过激光发射装置在当前位置形成预设形状的第一光斑，以及在目标位置上形成预设形状第二光斑；获取所述当前位置视屏图像数据与所述目标位置视屏图像数据；基于所述第一光斑及所述第二光斑对所述当前位置视屏图像数据及所述目标视屏图像数据进行图像匹配；根据匹配结果确定所述第一光斑与所述第二光斑之间的距离，并根据各所述距离构建场景地图。
本发明提供一种视觉机器人的清洁控制方法。
参照图2，图2为本发明视觉机器人的清洁控制方法第一实施例的流程示意图。
本实施例提出一种视觉机器人的清洁控制方法，该视觉机器人的清洁控制方法包括：步骤S10，基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息；步骤S20，对获取的所述当前位置的映像信息进行图像处理，提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置；步骤S30，对获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图；步骤S40，根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径；步骤S50，按所述清洁路径执行前进及清洁操作。
在视觉机器人的视觉采集装置获取视觉机器人当前位置的映像信息；其中，视觉采集装置采用摄像头，实时采集视觉机器人前方的图像，并将图像传输至处理器进行图像处理，用于进行当前位置的定位。
对所述当前位置的映像信息进行图像处理，提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位视觉机器人位于场景地图下的当前位置，通过视觉采集装置在行进过程中实时采集并实时匹配，有利于视觉机器人进行快速图像识别，并在行走过程中校准视觉机器人位于场景地图中的位置，以便快速制定清洁路径，应当理解，图像处理中的特征信息的提取与匹配为成熟的图像处理开源程序，在此不再赘述。
根据场景地图与视觉机器人位于场景地图下的当前位置规划视觉机器人清洁路径。在视觉机器人需要执行清洁任务时，处理器调入场景地图，并对视觉机器人自身当前位置进行识别定位，并将定位整合至场景地图中，实现视觉机器人快速准确的定位；视觉机器人行进过程中，视觉机器人上的视觉采集装置采集视觉机器人外部环境图像信息，并与导入包含待清洁区域的轮廓数据进行匹配，通过匹配算法得到视觉机器人在场景地图中的位置，并根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径。
第一视觉采集装置，装设在所述视觉机器人的顶部，且所述第一视觉采集装置为全方位摄像头，能够采集所述视觉机器人四周的图像信息。
第二视觉采集装置，装设在所述视觉机器人的外表面，且所述第二视觉采集装置的的采集端朝所述视觉机器人的前进方向，以所述第二视觉采集装置以弥补所述第一视觉采集装置的采集盲区，使得采集后得到的图像信息更为准确，构建的场景地图更为精确。
对所述上方影像信息进行图像处理，提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位视觉机器人位于场景地图下的当前位置；对所述前方影像信息进行图像处理，提取可识别的障碍物特征信息，并将所述障碍物特征信息映射至场景地图下。应当理解，障碍物类型可通过事先建立的障碍物特征库，也可通过行进过程中建立的障碍物特征库，其中，障碍物特征中至少包括障碍物的轮廓边界。
根据场景地图下的所述障碍物特征信息与视觉机器人当前位置规划视觉机器人避障的清洁路径。避障清洁规划可配置成在已有路径规划的基础上进行，即在路径规划完成后，对路径与障碍物进行求交运算，若存在交集，则判定避障失败；若不存在交集，则判定避障成功。
本实施例通过获取的当前位置的映像信息与目标障碍物的映像信息，并根据当前位置的映像信息提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置，获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图，根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径，按所述清洁路径执行前进及清洁操作，提高视觉机器人对不同环境的清洁的适应性，提高清洁效率。
进一步地，参照图3，基于第一实施例提出本发明第二实施例，在本实施例中，所述根据场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径的步骤之后包括：步骤S60，对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断；步骤S70，若所述清洁路径与所述目标障碍物不存在交集，则判定避障成功，所述清洁路径可用。
所述对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断的步骤之后还包括：步骤S80，若所述清洁路径与所述目标障碍物存在交集，则判定避障失败，并重新规划清洁路径。
本实施例提高视觉机器人对不同环境的清洁的适应性，提高清洁效率。
进一步地，参照图4，基于上述实施例提出本发明第三实施例，在本实施例中，所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前包括：步骤S90，导入当前的场景地图，并根据当前的场景地图规划清洁路径；步骤S100，获取清洁过程中实时映像信息；步骤S110，根据所述实时映像信息校准所述当前的场景地图。本实施例提高视觉机器人对不同环境的清洁的适应性，提高清洁效率。
进一步地，参照图5，基于上述实施例提出本发明第三实施例，在本实施例中，所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前还包括：步骤S120，通过激光发射装置在当前位置形成预设形状的第一光斑，以及在目标位置上形成预设形状第二光斑；步骤S130，获取所述当前位置视屏图像数据与所述目标位置视屏图像数据；步骤S140，基于所述第一光斑及所述第二光斑对所述当前位置视屏图像数据及所述目标视屏图像数据进行图像匹配；步骤S150，根据匹配结果确定所述第一光斑与所述第二光斑之间的距离，并根据各所述距离构建场景地图。本实施例提高视觉机器人对不同环境的清洁的适应性，提高清洁效率。
本发明还提出一种视觉机器人，所述视觉机器人包括：机器人本体；处理器；存储器。所述存储器中存储有可供处理器读取的计算机程序，所述处理器读取所述计算机程序以执行上述的方法。
进一步地，所述视觉机器人还包括：视觉采集模块，所述视觉采集模块与所述处理器电性连接，用于采集映像信息。
具体的，所述视觉采集模块包括：第一视觉采集装置，所述第一视觉采集装置装设在所述机器人本体的顶部，且在所述机器人本体的顶部全方位转动；第二视觉采集装置，所述第二视觉采集装置装设在所述机器人外表面，且所述第二视觉采集装置的采集端朝所述机器人前进方向。
本发明还提出一种视觉机器人的清洁控制系统，所述视觉机器人的清洁控制系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的视觉机器人的清洁控制程序，所述视觉机器人的清洁控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的视觉机器人的清洁控制方法的步骤。
本发明还提出一种芯片，其上存储有程序数据，所述程序数据被处理器执行时实现如上所述视觉机器人的清洁控制方法中的步骤。
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。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，云端服务器，空调，或者网络设备等）执行本发明各个实施例的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种视觉机器人的清洁控制方法，其特征在于，所述视觉机器人的清洁控制方法包括：
基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息；
对获取的所述当前位置的映像信息进行图像处理，提取可识别的定位特征信息，根据所述定位特征信息定位在场景图像下的当前位置；
对获取所述目标障碍物的映像信息进行图像处理，提取可识别的目标障碍物特征信息，并将所述目标障碍物特征信息映射至场景地图；
根据所述场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径；
按所述清洁路径执行前进及清洁操作。
2.如权利要求1所述的视觉机器人的清洁控制方法，其特征在于，所述根据场景地图中所述目标障碍物特征信息与当前位置规划避让所述目标障碍物的清洁路径的步骤之后包括：
对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断；
若所述清洁路径与所述目标障碍物不存在交集，则判定避障成功，所述清洁路径可用。
3.如权利要求2所述的视觉机器人的清洁控制方法，其特征在于，所述对所述清洁路径及所述目标障碍物在所述场景地图中进行求交判断的步骤之后还包括：
若所述清洁路径与所述目标障碍物存在交集，则判定避障失败，并重新规划清洁路径。
4.如权利要求1所述的视觉机器人的清洁控制方法，其特征在于，所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前包括：
导入当前的场景地图，并根据当前的场景地图规划清洁路径；
获取清洁过程中实时映像信息；
根据所述实时映像信息校准所述当前的场景地图。
5.如权利要求1所述的视觉机器人的清洁控制方法，其特征在于，所述基于视觉采集装置获取当前位置的映像信息与所述目标障碍物的映像信息的步骤之前还包括：
通过激光发射装置在当前位置形成预设形状的第一光斑，以及在目标位置上形成预设形状第二光斑；
获取所述当前位置视屏图像数据与所述目标位置视屏图像数据；
基于所述第一光斑及所述第二光斑对所述当前位置视屏图像数据及所述目标视屏图像数据进行图像匹配；
根据匹配结果确定所述第一光斑与所述第二光斑之间的距离，并根据各所述距离构建场景地图。
6.一种视觉机器人，其特征在于，所述视觉机器人包括：
机器人本体；
处理器；
存储器，所述存储器中存储有可供处理器读取的计算机程序，所述处理器读取所述计算机程序以执行如权利要求1-5任意一项所述的方法。
7.如权利要求6所述的视觉机器人，其特征在于，所述视觉机器人还包括：
视觉采集模块，所述视觉采集模块与所述处理器电性连接，用于采集映像信息。
8.如权利要求7所述的视觉机器人，其特征在于，所述视觉采集模块包括：
第一视觉采集装置，所述第一视觉采集装置装设在所述机器人本体的顶部，且在所述机器人本体的顶部全方位转动；
第二视觉采集装置，所述第二视觉采集装置装设在所述机器人外表面，且所述第二视觉采集装置的采集端朝所述机器人前进方向。
9.一种视觉机器人的清洁控制系统，其特征在于，所述视觉机器人的清洁控制系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的视觉机器人的清洁控制程序，所述视觉机器人的清洁控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的视觉机器人的清洁控制方法的步骤。
10.一种芯片，其上存储有程序数据，其特征在于，所述程序数据被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述视觉机器人的清洁控制方法中的步骤。
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