CN113703001A - 一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法、系统及介质 - Google Patents

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杨洪杰
郭震
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    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes

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Abstract

本发明提供了一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法,所述方法包括如下步骤:步骤S1:将机器人移动至需要地图更新的区域;步骤S2:输入机器人在地图中的实际位置;步骤S3:经过坐标系变换得到激光数据在地图坐标系下的位置;步骤S4:在地图中将步骤S3中的坐标下激光坐标保存为配置文件;步骤S5:保存,得到更新后的地图和配置文件。本发明通过在已有地图的数据中加入新的障碍数据,解决了环境改变引起的导航问题。

Description

一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法、系统及介质
技术领域
本发明涉及机器人的技术领域,具体地,涉及一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法、系统及介质。
背景技术
机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。历史上最早的机器人见于隋炀帝命工匠按照柳抃形象所营造的木偶机器人,施有机关,有坐、起、拜、伏等能力。机器人具有感知、决策、执行等基本特征,可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作,提高工作效率与质量,服务人类生活,扩大或延伸人的活动及能力范围。
在公开号为CN108931977A的中国发明专利中公开了一种机器人环境建图方法、装置及机器人,其中,该方法包括:第一机器人获取与当前所在的第一位置对应的第一环境地图;在确定所述第一环境地图与已存储的第二环境地图不匹配时,根据所述第一环境地图,对所述第二环境地图进行更新;将更新后的第二环境地图发送给群组中的其他机器人。
针对上述中的相关技术,发明人认为上述发明无法通过在已有地图的基础上加入新的障碍,进而无法解决因环境改变引起的导航和定位问题,因此,需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法、系统及介质。
根据本发明提供的一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法,所述方法包括如下步骤:
步骤S1:将机器人移动至需要地图更新的区域;
步骤S2:输入机器人在地图中的实际位置;
步骤S3:经过坐标系变换得到激光数据在地图坐标系下的位置;
步骤S4:在地图中将步骤S3中的坐标下的激光点坐标保存到配置文件中;
步骤S5:保存,得到更新后的配置文件。
优选地,所述步骤S1中的机器人在充电桩上充电,通过上位机或者网页等控制界面,发送所在楼层离需要更新的区域最近的一个房间号,做引领任务,机器人得到任务后从充电桩出发,乘坐电梯上楼,到达目标房间,通过上位机界面或者网页键盘控制等方式,控制机器人微调到所要更新的区域。
优选地,所述步骤S2在已知机器在地图中的相对位姿、激光雷达和机器人的相对位姿,经过坐标系变换得到激光雷达在地图的相对位姿;激光雷达扫描获得一串range距离数据,将该数据转换到激光坐标下的x,y,theta,得到激光数据在地图坐标系下的位置。
优选地,所述步骤S3中已知机器人在地图中的全局位姿,激光扫描到障碍物,得到障碍物在激光坐标系下的坐标,已知激光和机器人本体的安装位置,形成完整的坐标系变换。
优选地,所述步骤S4中获得各个激光点的地图坐标系下的坐标,将各个激光点依次连接,激光点首和尾与机器人本体坐标相连得到一个面,如果将这个面投影到原始地图上,相当于原始地图内的障碍就改变了;将此时的激光点坐标按json数据格式保存到一个障碍物配置文件中,该配置文件存储在该楼层地图的目录中。
优选地,所述步骤S5中将更新后的数据保存,放到目录中,完成更新,上位机或网页工具发送回充命令,机器人自行回到充电桩充电,重新加载地图,同时加载该楼层的障碍物配置文件,将地图数据流和配置文件数据流投影合并,得到一个一维数组,由配置文件插入的数据设置为244特殊值,方便其他程序或者前端程序识别。
本发明还提供一种在机器人已有地图上生成障碍物的系统,所述系统包括如下模块:
模块M1:将机器人移动至需要地图更新的区域;
模块M2:输入机器人在地图中的实际位置;
模块M3:经过坐标系变换得到激光数据在地图坐标系下的位置;
模块M4:在地图中将模块M3中的坐标下的激光点坐标保存到配置文件中;
模块M5:保存,得到更新后的地图和配置文件。
优选地,所述模块M1中的机器人在充电桩上充电,通过上位机或者网页等控制界面,发送所在楼层离需要更新的区域最近的一个房间号,做引领任务,机器人得到任务后从充电桩出发,乘坐电梯上楼,到达目标房间,通过上位机界面或者网页键盘控制等方式,控制机器人微调到所要更新的区域;
所述模块M2在已知机器在地图中的相对位姿、激光雷达和机器人的相对位姿,经过坐标系变换得到激光雷达在地图的相对位姿;激光雷达扫描获得一串range距离数据,将该数据转换到激光坐标下的x,y,theta,得到激光数据在地图坐标系下的位置。
优选地,所述模块M3中已知机器人在地图中的全局位姿,激光扫描到障碍物,得到障碍物在激光坐标系下的坐标,已知激光和机器人本体的安装位置,形成完整的坐标系变换;
所述模块M4中的获得各个激光点的地图坐标系下的坐标,将各个激光点依次连接,激光点首和尾与机器人本体坐标相连得到一个面,如果将这个面投影到原始地图上,相当于原始地图内的障碍就改变了;将此时的激光点坐标按json数据格式保存到一个障碍物配置文件中,该配置文件存储在该楼层地图的目录中;
所述模块M5中将更新后的数据保存,放到目录中,完成更新,上位机或网页工具发送回充命令,机器人自行回到充电桩充电,重新加载地图。
本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,所述计算机程序被处理器执行时上述中的方法的步骤。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明通过在已有地图的基础上加入新的障碍,解决了环境改变引起的导航和定位问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的效果图;
图2为本发明laser坐标系下激光点P变换到map坐标系下的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1和图2,本发明提供一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法,包括如下步骤:
步骤S1:将机器人移动至需要地图更新的区域;机器人在充电桩上充电,通过上位机或者网页等控制界面,发送所在楼层离需要更新的区域最近的一个房间号,做引领任务,机器人得到任务后从充电桩出发,乘坐电梯上楼,到达目标房间,通过上位机界面或者网页键盘控制等方式,控制机器人微调到所要更新的区域。
步骤S2:输入机器人的在地图中的实际位置,已知机器在地图中的相对位姿base_link→map,激光雷达和机器人的相对位姿laser→base_link,经过坐标系变换就知道了激光雷达在地图的相对位姿laser→map。激光雷达扫描获得一串range距离数据,将该数据转换到激光坐标下的x,y,theta,进而知道了激光数据在map坐标系下的位置。
步骤S3:经过坐标系变换得到激光数据在地图坐标系下的位置;已知机器人在地图中的全局位姿,激光扫描到障碍物,得到障碍物在激光坐标系下的坐标,已知激光和机器人本体的安装位置,形成完整的坐标系变换。
步骤S4:获得各个激光点的地图坐标系下的坐标,将各个激光点依次连接,激光点首和尾与机器人本体坐标相连得到一个面,如果将这个面投影到原始地图上,相当于原始地图内的障碍就改变了;将此时的激光点坐标按json数据格式保存到一个障碍物配置文件中,该配置文件存储在该楼层地图的目录中。
步骤S5:保存,得到更新后的数据;将更新后的数据保存,放到目录中,完成更新,上位机或网页工具发送回充命令,机器人自行回到充电桩充电,重新加载地图,以及该地图的配置文件,将地图数据流和配置文件数据流投影合并,得到一个一维数组,由配置文件插入的数据设置为244特殊值,方便其他程序或者前端程序识别。
本发明还提供一种在机器人已有地图上生成障碍物的系统,包括如下模块:
模块M1:将机器人移动至需要地图更新的区域;机器人在充电桩上充电,通过上位机或者网页等控制界面,发送所在楼层离需要更新的区域最近的一个房间号,做引领任务,机器人得到任务后从充电桩出发,乘坐电梯上楼,到达目标房间,通过上位机界面或者网页键盘控制等方式,控制机器人微调到所要更新的区域。
模块M2:输入机器人在地图中的实际位置;在已知机器在地图中的相对位姿、激光雷达和机器人的相对位姿,经过坐标系变换得到激光雷达在地图的相对位姿;激光雷达扫描获得一串range距离数据,将该数据转换到激光坐标下的x,y,theta,得到激光数据在地图坐标系下的位置。
模块M3:经过坐标系变换得到激光数据在地图坐标系下的位置;已知机器人在地图中的全局位姿,激光扫描到障碍物,得到障碍物在激光坐标系下的坐标,已知激光和机器人本体的安装位置,形成完整的坐标系变换。
模块M4:获得各个激光点的地图坐标系下的坐标,将各个激光点依次连接,激光点首和尾与机器人本体坐标相连得到一个面,如果将这个面投影到原始地图上,相当于原始地图内的障碍就改变了;将此时的激光点坐标按json数据格式保存到一个障碍物配置文件中,该配置文件存储在该楼层地图的目录中。
模块M5:保存,得到更新后的数据;将更新后的数据保存,放到目录中,完成更新,上位机或网页工具发送回充命令,机器人自行回到充电桩充电,重新加载地图,以及该地图的配置文件,将地图数据流和配置文件数据流投影合并,得到一个一维数组,由配置文件插入的数据设置为244特殊值,方便其他程序或者前端程序识别。
本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,计算机程序被处理器执行时实现上述中的方法的步骤。
本发明通过在已有地图的基础上加入新的障碍,解决了环境改变引起的导航和定位问题。
本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以,本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种在机器人已有地图上生成障碍物的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤S1:将机器人移动至需要地图更新的区域;
步骤S2:输入机器人在地图中的实际位置;
步骤S3:经过坐标系变换得到激光数据在地图坐标系下的位置;
步骤S4:在地图中将步骤S3中的坐标下的激光点坐标保存到配置文件中;
步骤S5:保存,得到更新后的配置文件。
2.根据权利要求1所述的在机器人已有地图上生成障碍物的方法,其特征在于,所述步骤S1中的机器人在充电桩上充电,通过上位机或者网页等控制界面,发送所在楼层离需要更新的区域最近的一个房间号,做引领任务,机器人得到任务后从充电桩出发,乘坐电梯上楼,到达目标房间,通过上位机界面或者网页键盘控制等方式,控制机器人微调到所要更新的区域。
3.根据权利要求1所述的在机器人已有地图上生成障碍物的方法,其特征在于,所述步骤S2在已知机器在地图中的相对位姿、激光雷达和机器人的相对位姿,经过坐标系变换得到激光雷达在地图的相对位姿;激光雷达扫描获得一串range距离数据,将该数据转换到激光坐标下的x,y,theta,得到激光数据在地图坐标系下的位置。
4.根据权利要求1所述的在机器人已有地图上生成障碍物的方法,其特征在于,所述步骤S3中已知机器人在地图中的全局位姿,激光扫描到障碍物,得到障碍物在激光坐标系下的坐标,已知激光和机器人本体的安装位置,形成完整的坐标系变换。
5.根据权利要求1所述的在机器人已有地图上生成障碍物的方法,其特征在于,所述步骤S4中获得各个激光点的地图坐标系下的坐标,将各个激光点依次连接,激光点首和尾与机器人本体坐标相连得到一个面,如果将这个面投影到原始地图上,相当于原始地图内的障碍就改变了;将此时的激光点坐标按json数据格式保存到一个障碍物配置文件中,该配置文件存储在该楼层地图的目录中。
6.根据权利要求1所述的在机器人已有地图上生成障碍物的方法,其特征在于,所述步骤S5中将更新后的数据保存,放到目录中,完成更新,上位机或网页工具发送回充命令,机器人自行回到充电桩充电,重新加载地图,同时加载该楼层的障碍物配置文件,将地图数据流和配置文件数据流投影合并,得到一个一维数组,由配置文件插入的数据设置为244特殊值,方便其他程序或者前端程序识别。
7.一种在机器人已有地图上生成障碍物的系统,其特征在于,所述系统包括如下模块:
模块M1:将机器人移动至需要地图更新的区域;
模块M2:输入机器人在地图中的实际位置;
模块M3:经过坐标系变换得到激光数据在地图坐标系下的位置;
模块M4:在地图中将模块M3中的坐标下的激光点坐标保存到配置文件中;
模块M5:保存,得到更新后的地图和配置文件。
8.根据权利要求7所述的在机器人已有地图上生成障碍物的系统,其特征在于,所述模块M1中的机器人在充电桩上充电,通过上位机或者网页等控制界面,发送所在楼层离需要更新的区域最近的一个房间号,做引领任务,机器人得到任务后从充电桩出发,乘坐电梯上楼,到达目标房间,通过上位机界面或者网页键盘控制等方式,控制机器人微调到所要更新的区域;
所述模块M2在已知机器在地图中的相对位姿、激光雷达和机器人的相对位姿,经过坐标系变换得到激光雷达在地图的相对位姿;激光雷达扫描获得一串range距离数据,将该数据转换到激光坐标下的x,y,theta,得到激光数据在地图坐标系下的位置。
9.根据权利要求7所述的在机器人已有地图上生成障碍物的系统,其特征在于,所述模块M3中已知机器人在地图中的全局位姿,激光扫描到障碍物,得到障碍物在激光坐标系下的坐标,已知激光和机器人本体的安装位置,形成完整的坐标系变换;
所述模块M4中的获得各个激光点的地图坐标系下的坐标,将各个激光点依次连接,激光点首和尾与机器人本体坐标相连得到一个面,如果将这个面投影到原始地图上,相当于原始地图内的障碍就改变了;将此时的激光点坐标按json数据格式保存到一个障碍物配置文件中,该配置文件存储在该楼层地图的目录中;
所述模块M5中将更新后的数据保存,放到目录中,完成更新,上位机或网页工具发送回充命令,机器人自行回到充电桩充电,重新加载地图。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。
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