CN113520246A - 移动机器人补偿清洁方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动机器人补偿清洁方法及系统，所述方法通过外置摄像头对动态障碍物的移动轨迹进行记录，使得移动机器人可以在完成当前区域的清洁后对该区域进行补偿清洁，从而避免移动机器人当前的清洁工作受到干扰，该方法也更加符合人的思维模式；另外，由于外置摄像头承担了一部分运算，降低了移动机器人的能耗，延长了可工作时间，有利于提高工作效率。

Description

移动机器人补偿清洁方法及系统
技术领域
本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种移动机器人补偿清洁方法及系统。
背景技术
随着科技的发展，以及人们对生活质量的要求不断增高，智能家居逐渐出现在人们的日常生活中，其中，尤其具有代表性的扫地机器人或拖地机器人越来越受人们的喜爱。在实际使用过程中，扫地机器人或拖地机器人可以把地面打扫得很干净，但是由于生活需要，不可避免地会有人从干净的地面走过。一般来说，机器人只会对同一个区域进行一次打扫，所以对于新产生的灰尘或足印无法及时清理。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种移动机器人补偿清洁方法及系统，在不影响移动机器人当前工作的情况下，可以准确且及时地实现已清洁区域的补偿清洁。本发明的具体技术方案如下：
移动机器人补偿清洁方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，在移动机器人清洁当前区域的过程中，外置摄像头进行实时检测，当检测到除了移动机器人之外的动态障碍物后，向移动机器人请求当前区域的平面地图；其中，所述外置摄像头设置于移动机器人体外，所述平面地图包括已清洁区域和未清洁区域；步骤S2，外置摄像头将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上并进行判断，若动态障碍物落在所述平面地图的已清洁区域中，则实时记录动态障碍物在平面地图中所占栅格位置；步骤S3，外置摄像头每隔预设时间请求一次当前区域的平面地图，然后将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上并记录动态障碍物所占栅格位置，直至移动机器人完成当前区域的清洁且动态障碍物离开当前区域；步骤S4,外置摄像头将所有记录有动态障碍物所占栅格位置的平面地图进行合并，得到动态障碍物经过的所有栅格位置，然后将合并的平面地图发送给移动机器人，使得移动机器人可以根据合并的平面地图上记录的动态障碍物经过的所有栅格位置进行补偿清洁。
与现有技术相比，本技术方案通过外置摄像头对动态障碍物的移动轨迹进行记录，使得移动机器人可以在完成当前区域的清洁后对该区域进行补偿清洁，从而避免移动机器人当前的清洁工作受到干扰，该方法也更加符合人的思维模式；另外，由于外置摄像头承担了一部分运算，降低了移动机器人的能耗，延长了可工作时间，有利于提高工作效率。
进一步地，所述步骤S1中，外置摄像头通过移动机器人的特征来识别移动机器人，所述移动机器人的特征至少包括机器人机身特殊标记、颜色或形状中任一种。
进一步地，所述步骤S1中，外置摄像头检测到除了移动机器人之外的动态障碍物的方法包括：外置摄像头获取连续的若干环境图像，然后提取除第一帧环境图像外其他环境图像与第一帧图像不重叠的部分，若识别到所述不重叠的部分不是移动机器人，则判定检测到除了移动机器人之外的动态障碍物。
进一步地，所述步骤S2中，外置摄像头将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上的方法包括：外置摄像头对平面地图和包含动态障碍物的图像上的标定物进行匹配，在匹配过程中将平面地图进行旋转与缩放，使其与包含动态障碍物的图像中的标定物对齐以完成映射；所述标定物为预先设置的位置不变的物体。
进一步地，所述步骤S4中，外置摄像头将合并后的平面地图发送给移动机器人后，移动机器人将接收到的平面地图进行还原；其中，还原比例与缩放比例互为倒数。等比例还原平面地图，避免移动机器人读取位置时出错。
进一步地，所述步骤S4中，移动机器人根据平面地图上记录的动态障碍物经过的所有栅格位置进行清洁之前，还包括：移动机器人对记录的动态障碍物经过的所有栅格的面积进行判断，若所述面积占当前区域的总面积的百分比大于预设百分比，则重新清洁当前区域，若小于等于预设百分比，则对记录的动态障碍物经过的所有栅格进行清洁。提高清洁效果。
基于外置摄像头的移动机器人补偿清洁系统，该系统用于实现所述的移动机器人补偿清洁方法，所述系统包括移动机器人和外置摄像头；其中，移动机器人，用于生成当前区域的平面地图以及清洁来自外置摄像头合并的平面地图中动态障碍物经过的所有栅格；外置摄像头，设置于移动机器人体外，用于采集环境图像并识别其中的动态障碍物以及记录动态障碍物经过的所有栅格位置。
与现有技术相比，本技术方案通过外置摄像头对动态障碍物的移动轨迹进行记录，使得移动机器人可以在完成当前区域的清洁后对该区域进行补偿清洁，从而避免移动机器人当前的清洁工作受到干扰，该方法也更加符合人的思维模式；另外，由于外置摄像头承担了一部分运算，降低了移动机器人的能耗，延长了可工作时间，有利于提高工作效率。
进一步地，所述移动机器人包括：建图模块，用于构建平面地图并在所述平面地图中标记已清洁区域和未清洁区域；通信模块，用于响应外置摄像头的请求以及实现地图的收发；还原模块，用于还原外置摄像头传输而来的合并的平面地图；控制模块，用于控制移动机器人的清洁活动。
进一步地，所述外置摄像头包括：通信模块，用于向移动机器人发出请求以及实现地图的收发；检测模块，用于检测动态障碍物；映射模块，用于根据标定物将来自移动机器人的平面地图映射到包含动态障碍物的图像上；记录模块，用于记录动态障碍物所占栅格位置；合并模块，用于合并所有记录有动态障碍物所占栅格位置的平面地图。
附图说明
图1为本发明一种实施例所述移动机器人补偿清洁方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明专利中，需要理解的是术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本发明实施和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。
所述移动机器人在行走过程中，会遇到不同的障碍物，为了有效简化对室内环境的描述，便于在路径规划中提出合理的对应策略，除非特殊说明，不然对室内障碍物做如下处理：1、只要障碍物与墙壁的距离不满足所述移动机器人通行的最小距离，移动机器人不能顺利通过，就按靠墙障碍物处理；2、对于直线型障碍物，用矩形代表其轮廓特征；对于非直线型障碍物，采用折线逼近法处理；3、当两个障碍物之间的距离很近而无法使所述移动机器人顺利通过时，可将二者看做一个障碍物进行处理。
随着科技的发展，以及人们对生活质量的要求不断增高，智能家居逐渐出现在人们的日常生活中，其中，尤其具有代表性的扫地机器人或拖地机器人越来越受人们的喜爱。在实际使用过程中，扫地机器人或拖地机器人可以把地面打扫得很干净，但是由于生活需要，不可避免地会有人从干净的地面走过。一般来说，机器人只会对同一个区域进行一次打扫，所以对于新产生的灰尘或足印无法及时清理。
因此，为了准确且及时地实现已清洁区域的补偿清洁，本发明实施例提供移动机器人补偿清洁方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，在移动机器人清洁当前区域的过程中，外置摄像头进行实时检测，当检测到除了移动机器人之外的动态障碍物后，向移动机器人请求当前区域的平面地图；其中，所述外置摄像头设置于移动机器人体外，所述平面地图包括已清洁区域和未清洁区域。
在执行步骤S1的过程中，移动机器人利用其自身携带的各种传感器(例如：加速度传感器、陀螺仪、超声波测距仪、摄像头、单线激光雷达等等)对周围环境进行搜索，感应每个障碍物的位置、形状和大小，并据此绘制出当前区域的平面地图。同时，移动机器人也会将已清洁区域和未清洁区域标注到平面地图上。
需要说明的是，所述外置摄像头设置于能够完整监控到当前区域的位置处。优选地，外置摄像头设置于当前区域的上方的天花板处，能够拍摄到预先设定在当前区域的所有标定物。但是，外置摄像头并不限定只能作为当前区域对应的摄像头，比如在使用广角摄像头的情况下，因为该摄像头能够拍摄到多个区域，所以该摄像头也可以作为其他区域对应的摄像头，即多个区域共用一个外置摄像头。另外，外置摄像头通过移动机器人的特征来识别移动机器人，所述移动机器人的特征可包括机器人机身特殊标记、颜色和形状等。
在执行步骤S1的过程中，外置摄像头检测到除了移动机器人之外的动态障碍物的方法包括：外置摄像头获取连续的若干环境图像，然后提取除第一帧环境图像外其他环境图像与第一帧图像不重叠的部分，若识别到所述不重叠的部分不是移动机器人，则判定检测到除了移动机器人之外的动态障碍物。
步骤S2，外置摄像头将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上并进行判断，若动态障碍物落在所述平面地图的已清洁区域中，则实时记录动态障碍物在平面地图中所占栅格位置。
所述步骤S2中，外置摄像头将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上的方法包括：外置摄像头对平面地图和包含动态障碍物的图像上的标定物进行匹配，在匹配过程中将平面地图进行旋转与缩放，使其与包含动态障碍物的图像中的标定物对齐以完成映射；所述标定物为预先设置的位置不变的物体。采用标定物匹配的方法可以快速完成映射，以找到动态障碍物在平面地图中的对应位置。
步骤S3，外置摄像头每隔预设时间请求一次当前区域的平面地图，然后将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上并记录动态障碍物所占栅格位置，直至移动机器人完成当前区域的清洁且动态障碍物离开当前区域。在执行步骤S3的过程中，因为移动机器人还在持续清洁，所以外置摄像头需要请求不同时刻的平面地图才能准确地记录动态障碍物在已清洁区域中所占的栅格位置。
步骤S4,外置摄像头将所有记录有动态障碍物所占栅格位置的平面地图进行合并，得到动态障碍物经过的所有栅格位置，然后将合并的平面地图发送给移动机器人，使得移动机器人可以根据合并的平面地图上记录的动态障碍物经过的所有栅格位置进行补偿清洁。
在执行步骤S4的过程中，外置摄像头将合并后的平面地图发送给移动机器人后，移动机器人将接收到的平面地图进行还原；其中，还原比例与缩放比例互为倒数。等比例还原平面地图，可以避免移动机器人读取位置时出错。
需要说明的是，移动机器人根据平面地图上记录的动态障碍物经过的所有栅格位置进行清洁之前，还包括：移动机器人对记录的动态障碍物经过的所有栅格的面积进行判断，若所述面积占当前区域的总面积的百分比大于预设百分比，则重新清洁当前区域，若小于等于预设百分比，则对记录的动态障碍物经过的所有栅格进行清洁。例如，当需要补偿清洁的面积超过当前区域面积的70%时，一方面需要重新清洁的面积较大，一方面移动轨迹可能较为复杂不利于分辨，因此重新清洁整个当前区域可以提高清洁效果和效率。
本发明还提供基于外置摄像头的移动机器人补偿清洁系统，该系统用于实现所述的移动机器人补偿清洁方法，所述系统包括移动机器人和外置摄像头；其中，移动机器人，用于生成当前区域的平面地图以及清洁来自外置摄像头合并的平面地图中动态障碍物经过的所有栅格；外置摄像头，设置于移动机器人体外，用于采集环境图像并识别其中的动态障碍物以及记录动态障碍物经过的所有栅格位置。
其中，所述移动机器人包括：建图模块，该模块为虚拟模块，用于构建平面地图并在所述平面地图中标记已清洁区域和未清洁区域；通信模块，该模块为实体模块，优选地，采用无线WIFI模块，用于响应外置摄像头的请求以及实现地图的收发；还原模块，该模块为虚拟模块，用于还原外置摄像头传输而来的合并的平面地图；控制模块，该模块为实体模块，可以是CPU、ARM或MCU等各种具有数据处理功能的集成电路，用于控制移动机器人的清洁活动。所述外置摄像头包括：通信模块，该模块为实体模块，优选地，采用无线WIFI模块，用于向移动机器人发出请求以及实现地图的收发；检测模块，该模块为虚拟模块，用于检测动态障碍物；映射模块，该模块为虚拟模块，用于根据标定物将来自移动机器人的平面地图映射到包含动态障碍物的图像上；记录模块，该模块为虚拟模块，用于记录动态障碍物所占栅格位置；合并模块，该模块为虚拟模块，用于合并所有记录有动态障碍物所占栅格位置的平面地图。
与现有技术相比，本技术方案通过外置摄像头对动态障碍物的移动轨迹进行记录，使得移动机器人可以在完成当前区域的清洁后对该区域进行补偿清洁，从而避免移动机器人当前的清洁工作受到干扰，该方法也更加符合人的思维模式；另外，由于外置摄像头承担了一部分运算，降低了移动机器人的能耗，延长了可工作时间，有利于提高工作效率。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统、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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。这些程序可以存储于计算机可读取存储介质（比如ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质）中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.移动机器人补偿清洁方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，在移动机器人清洁当前区域的过程中，外置摄像头进行实时检测，当检测到除了移动机器人之外的动态障碍物后，向移动机器人请求当前区域的平面地图；其中，所述外置摄像头设置于移动机器人体外，所述平面地图包括已清洁区域和未清洁区域；
步骤S2，外置摄像头将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上并进行判断，若动态障碍物落在所述平面地图的已清洁区域中，则实时记录动态障碍物在平面地图中所占栅格位置；
步骤S3，外置摄像头每隔预设时间请求一次当前区域的平面地图，然后将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上并记录动态障碍物所占栅格位置，直至移动机器人完成当前区域的清洁且动态障碍物离开当前区域；
步骤S4,外置摄像头将所有记录有动态障碍物所占栅格位置的平面地图进行合并，得到动态障碍物经过的所有栅格位置，然后将合并的平面地图发送给移动机器人，使得移动机器人可以根据合并的平面地图上记录的动态障碍物经过的所有栅格位置进行补偿清洁。
2.根据权利要求1所述的移动机器人补偿清洁方法，其特征在于，所述步骤S1中，外置摄像头通过移动机器人的特征来识别移动机器人，所述移动机器人的特征至少包括机器人机身特殊标记、颜色或形状中任一种。
3.根据权利要求2所述的移动机器人补偿清洁方法，其特征在于，所述步骤S1中，外置摄像头检测到除了移动机器人之外的动态障碍物的方法包括：
外置摄像头获取连续的若干环境图像，然后提取除第一帧环境图像外其他环境图像与第一帧图像不重叠的部分，若识别到所述不重叠的部分不是移动机器人，则判定检测到除了移动机器人之外的动态障碍物。
4.根据权利要求1所述的移动机器人补偿清洁方法，其特征在于，所述步骤S2中，外置摄像头将所述平面地图映射到包含动态障碍物的图像上的方法包括：
外置摄像头对平面地图和包含动态障碍物的图像上的标定物进行匹配，在匹配过程中将平面地图进行旋转与缩放，使其与包含动态障碍物的图像中的标定物对齐以完成映射；所述标定物为预先设置的位置不变的物体。
5.根据权利要求4所述的移动机器人补偿清洁方法，其特征在于，所述步骤S4中，外置摄像头将合并后的平面地图发送给移动机器人后，移动机器人将接收到的平面地图进行还原；其中，还原比例与缩放比例互为倒数。
6.根据权利要求1所述的移动机器人补偿清洁方法，其特征在于，所述步骤S4中，移动机器人根据平面地图上记录的动态障碍物经过的所有栅格位置进行清洁之前，还包括：
移动机器人对记录的动态障碍物经过的所有栅格的面积进行判断，若所述面积占当前区域的总面积的百分比大于预设百分比，则重新清洁当前区域，若小于等于预设百分比，则对记录的动态障碍物经过的所有栅格进行清洁。
7.基于外置摄像头的移动机器人补偿清洁系统，该系统用于实现权利要求1-6任一项所述的移动机器人补偿清洁方法，其特征在于，所述系统包括移动机器人和外置摄像头；其中，
移动机器人，用于生成当前区域的平面地图以及清洁来自外置摄像头合并的平面地图中动态障碍物经过的所有栅格；
外置摄像头，设置于移动机器人体外，用于采集环境图像并识别其中的动态障碍物以及记录动态障碍物经过的所有栅格位置。
8.根据权利要求7所述的基于外置摄像头的移动机器人补偿清洁系统，其特征在于，所述移动机器人包括：
建图模块，用于构建平面地图并在所述平面地图中标记已清洁区域和未清洁区域；
通信模块，用于响应外置摄像头的请求以及实现地图的收发；
还原模块，用于还原外置摄像头传输而来的合并的平面地图；
控制模块，用于控制移动机器人的清洁活动。
9.根据权利要求7所述的基于外置摄像头的移动机器人补偿清洁系统，其特征在于，所述外置摄像头包括：
通信模块，用于向移动机器人发出请求以及实现地图的收发；
检测模块，用于检测动态障碍物；
映射模块，用于根据标定物将来自移动机器人的平面地图映射到包含动态障碍物的图像上；
记录模块，用于记录动态障碍物所占栅格位置；
合并模块，用于合并所有记录有动态障碍物所占栅格位置的平面地图。
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