JP7332806B2 - ロボットの移動制限枠の作業開始点決定方法及び運動制御方法 - Google Patents

ロボットの移動制限枠の作業開始点決定方法及び運動制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、ロボットの地図位置決め技術分野に関し、特に、ロボットの移動制限枠の作業開始点決定方法及びロボットの運動制御方法に関する。
ロボット掃除機は、カメラやレーザに依存して位置決めしてマップを構築することができるため、清掃領域を清掃するときにその現在の位置座標を取得することにより、元の掃除記録マップを形成することができるだけでなく、座標ビットマップなどの形態で表される走査記録マップを取得することもできる。
理論的には、ロボット掃除機を制御するためのＡＰＰが起動すると、これらの走査記録マップをクラウドからダウンロードすることができ、ＡＰＰはこれらの掃除記録マップに基づいてロボット掃除機の運動軌跡を描画し、このように、ＡＰＰでロボット掃除機の運動状況及び掃除記録状況をリアルタイムで表示することができる。ＡＰＰに表示されるのはロボット掃除機の運動軌跡のみであるため、従来技術の条件下でＡＰＰにより実行可能なロボット掃除機の制御は非常に限られており、ロボット地図に基づくロボットの機能開発の一部が正常に行われなくなり、端末は従来技術に依存して特定の清掃領域内でのロボットの作業を正確に制御することが困難である。
上記技術的問題を解決するために、本発明は、制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて当該制限枠内の作業開始点位置を自動的に生成することができ、ユーザ体験を向上させる、ロボットの移動制限枠の作業開始点決定方法及びロボットの運動制御方法を提供する。その技術的解決手段は以下のとおりである。
ロボットの移動制限枠の作業開始点決定方法であって、ロボットにより構築された地図上に制限枠を設定するステップと、制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域を選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定するステップと、を含み、ここで、制限枠は、ロボットの作業範囲を制限するための領域を囲んでいる。
当該技術的解決手段によれば、ユーザはロボットの移動範囲を制御するための制限枠を手動でカスタマイズし、これによりユーザは環境の特性に対する自らの理解に応じてロボットの作業領域を分割することができ、そしてカスタマイズした制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて当該制限枠内の作業開始点位置を自動的に生成し、作業開始点の環境適応性を強化し、ユーザのニーズを満たすロボットの作業区画効果を達成し、ユーザが端末を介してロボットの作業領域をより的確かつ柔軟に変更するようにする。移動端末のインテリジェント制御レベルを強化する。
さらに、制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域を選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する前記ステップは、前記制限枠全体が、ロボットにより構築された地図のうちいずれかの地図領域内に設定され、かつ異なる地図領域に跨らない場合、前記制限枠で覆われた領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として選択し、かつ前記制限枠で覆われた領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定するステップと、前記制限枠が、ロボットにより構築された地図のうち少なくとも２種類の異なる地図領域に跨る場合、前記制限枠で画定された重なり領域に現在の地図が存在するか否かを判断し、そうであれば、現在の地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定し、そうでなければ、履歴地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として抽出するように選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定するステップと、を含み、ここで、ロボットにより構築された地図は、ロボットにより認識されていない環境で構築された前記現在の地図と、既に認識された環境とマッチングする前記履歴地図と、前記履歴地図及び前記現在の地図で覆われていない未トラバース領域とを含む。
本技術的解決手段によれば、前記現在の地図又は履歴地図に又は地図がない場合に制限枠を設定し、かつ現在の地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として優先的に選択し、決定された作業開始点の精度を向上させ、干渉目標の存在に起因する、ロボットによる前記制限枠の境界の誤検出を防止することができる。
これにより、様々な端末地図環境において、ユーザが設定した仮想矩形枠の遮蔽効果を強化することを実現する。
さらに、前記移動端末がロボットにより構築された地図情報を受信すると、画面を介して、予め配置された地図座標領域に地図情報を表示し、ここで、予め配置された地図座標領域はグローバルグリッド地図領域に該当し、前記移動端末が前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、画面上に形成されたタッチ信号を前記制限枠に変換して画面に示す地図に表示し、既に設定された前記制限枠の地図情報をロボットに伝送するように前記移動端末を制御する。ユーザの視覚的な操作効果を強化する。
さらに、前記移動端末の画面において、前記現在の地図が前記履歴地図の上方に表示され、前記現在の地図が前記履歴地図と部分的又は全体的に重なり、前記現在の地図及び前記履歴地図が前記未トラバース領域を部分的又は全体的に覆う。当該技術的解決手段によれば、前記移動端末の画面に表示された地図情報に実際の物理的環境の変化状況をタイムリーに反映させ、ユーザが地図情報に基づいて有効な作業領域を画定し、適切な作業開始点を選択するのに有利である。
さらに、前記ロボットが環境を認識することは、ロボットが現在収集した環境特徴情報を、予め記憶された環境特徴情報とマッチングするステップと、マッチングに成功すると、現在収集した環境特徴情報が前記履歴地図における環境特徴情報に該当すると判定し、そして前記履歴地図を前記予め配置された地図座標領域内に読み取り、かつ前記現在の地図を、前記履歴地図を覆うように構築するステップと、マッチングに失敗すると、現在収集した環境特徴情報が全く新しい環境特徴情報に該当すると判定し、そして前記予め配置された地図座標領域内に前記現在の地図を直接構築するステップと、を含み、ここで、前記予め配置された地図座標領域のうち、前記履歴地図及び前記現在の地図で覆われていない領域は、前記未トラバース領域として決定され、前記予め配置された地図座標領域は、前記移動端末の画面上に設定されている。
当該技術的解決手段によれば、現在の地図で履歴地図を覆うことにより、ロボットがスリップしたり障害物にぶつかったりすることで生じる地図のずれを修正することができ、これにより後続のロボットの活動作業領域を的確に限定するための条件を作り出す。
さらに、前記制限枠は矩形枠として設定され、ロボットが受信した矩形枠の地図情報は当該矩形枠の左上隅座標及びその右下隅座標を含み、ロボットが矩形枠の座標情報を受信すると、これらの座標情報に基づいて、ロボットにより構築された地図上で対応する矩形枠の位置を画定し、かつ当該矩形枠を囲む仮想境界を決定し、さらに当該矩形枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり領域を決定する。前記制限枠を矩形枠として設定することにより、矩形枠の仮想境界座標の演算複雑度を簡略化し、さらに前記作業開始点の座標情報の決定を加速することができる。
ロボットの運動制御方法であって、前記作業開始点決定方法により作業開始点を決定した後、現在の位置から当該作業開始点まで移動するようにロボットを制御し、そして計画経路に従って当該作業開始点の一方向に対応する領域をトラバースするようにロボットを制御し、さらに当該作業開始点に戻り、引き続き同じタイプの計画経路に従って逆方向に対応する領域をトラバースするようにロボットを制御し、最後に前記制限枠の境界に沿って境界に沿う歩行を行う。
当該技術的解決手段によれば、当該作業開始点から移動を開始した後、前記制限枠に対応する作業領域をトラバースし終えるまで、前記制限枠に跨らないようにロボットを制御し、前記制限枠内におけるロボットのトラバースカバレッジを向上させる。
さらに、前記運動制御方法は、前記制限枠を囲む各境界線の両側に予備判定領域を設定するステップと、ロボットが前記制限枠をトラバースする過程で、ロボットが予備判定領域に進入したことを検出すると、ロボットの現在の方向が前記制限枠の境界線の１つに向いているか否か、かつロボットと対照点との間の直線距離が対照点と当該境界線の中心点との間の直線距離以上であるか否かを判断し、両方ともそうであれば、対照点との間の直線距離が対照点と当該境界線の中心点との間の直線距離よりも短いようにロボットの運動方向を調整し、そして引き続き前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持するようにし、そうでなければ、前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持するようにロボットを制御するステップと、をさらに含み、ここで、前記対照点は、ロボットと前記制限枠の境界線の同じ側に位置し、かつ前記制限枠の境界線の中心点からの垂直距離が予め設定された長さである座標位置点である。
当該技術的解決手段によれば、前記制限枠の境界線の両側に予備判定領域を設定し、かつロボットの歩行する位置の同じ側に対照点を設定することにより、ロボットが計画経路に沿って又は境界に沿って前記制限枠の境界まで歩行するか否かを正確に判断することができ、ロボットと前記制限枠の境界線との間の距離の制御の最適な効果を保証し、ロボットが前記制限枠の外に歩行することを回避する。
さらに、前記運動制御方法は、ロボットが現在の前記制限枠で画定された地図領域をトラバースし終えたか否かを判断するステップと、ロボットが現在の前記制限枠で画定された地図領域のトラバースを完了したと判定した後、他の前記制限枠から現在の前記制限枠の前記作業開始点との距離が最も近いものを選択し、次の目標制限枠として決定するステップと、前記制限枠の境界を越えて、次の目標制限枠の前記作業開始点まで移動するようにロボットを制御するステップと、をさらに含み、ここで、ロボットにより構築された地図上に設定された前記制限枠の数は、１つよりも多い。
本技術的解決手段では、前記制限枠で画定された地図領域は唯一に定まった画定領域ではなく、ユーザが複数の前記制限枠をカスタマイズすることによって複数の目標作業領域を決定し、かつ対応する作業開始点を決定することによって順次区画してトラバース作業を行うようにロボットを制御し、異なる地図環境によく適応することができる。
履歴地図の表示を呼び出さないことを前提として、矩形枠Ｓ３の全てが未トラバース領域Ｒ３に位置し、かつ現在の地図Ｒ１の外に位置する分布を示す図である。 履歴地図の表示を呼び出さないことを前提として、矩形枠Ｓ６の一部が未トラバース領域Ｒ３に位置し、矩形枠Ｓ６の他の部分が現在の地図Ｒ１に位置する分布を示す図である。 履歴地図の表示を呼び出さないことを前提として、矩形枠Ｓ１の全てが現在の地図Ｒ１に位置する分布を示す図である。 履歴地図Ｒ０の表示を前提として、矩形枠Ｓ７の全てが未トラバース領域Ｒ３に位置し、かつ現在の地図Ｒ１及び履歴地図Ｒ０の外に位置する分布を示す図である。 履歴地図Ｒ０の表示を前提として、矩形枠Ｓ５の一部が未トラバース領域Ｒ３に位置し、矩形枠Ｓ５の他の部分が履歴地図Ｒ０に位置する分布を示す図である。 履歴地図Ｒ０の表示を前提として、矩形枠Ｓ２の全てが履歴地図Ｒ０に位置する分布を示す図である。 履歴地図Ｒ０の表示を前提として、矩形枠Ｓ４の一部が履歴地図Ｒ０に位置し、矩形枠Ｓ４の他の部分が現在の地図Ｒ１に位置する分布を示す図である。 履歴地図Ｒ０の表示を前提として、矩形枠Ｓ８の第１部分が履歴地図Ｒ０に位置し、矩形枠Ｓ８の第２部分が現在の地図Ｒ１に位置し、矩形枠Ｓ８の残りの部分が未トラバース領域Ｒ３に位置する分布を示す図であり、ここで、第１部分は第２部分と区別される。 ロボットが前記制限枠の境界に近接して衝突する分析を示す図である。
以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術的解決手段について詳細に説明する。以下に説明する具体的な実施例は、単に本発明を解釈するためのものであり、本発明を限定するためのものではないことを理解されたい。
本発明は、ロボットの移動制限枠の作業開始点決定方法を提供し、当該作業開始点決定方法の実行主体はロボットのプロセッサ又は制御チップであり、ロボットのプロセッサ又は制御チップはまた不揮発性メモリから地図の情報を読み取る必要がある。前記ロボットは、ロボット掃除機、ロボット地面洗浄機、空気清浄ロボット、物流ロボット、除草ロボット、商業サービスロボットなどであってもよい。
説明の便宜上、直接ロボットと記述する。本発明のロボットキャリアには、ロボットがスリップした後の地図修正のためのカメラが搭載されており、本発明の一例として、カメラは、ロボットの中央の任意の位置に置かれ、任意の角度で置かれてもよいが、いずれの干渉物質にも遮られてはならない。オプティカルフローセンサはロボットの台座上(台座上の任意の位置でもよい)に置かれ、オプティカルフローセンサはロボットの相対変位座標を検出するために用いられる。移動ロボットの台座は、ロボットの進行方向を制御する自在キャスター、ロボットの制御盤、ジャイロスコープ(ロボットの制御盤の任意の位置に置ける)を固定して置くために用いられる。
本発明のロボットキャリアには、壁面との距離を検出可能なセンサがさらに搭載されており、壁面との距離を検出するセンサは、超音波距離センサ、赤外強度検出センサ、赤外距離センサ、物理スイッチ検出衝突センサ、レーザレーダなどであってもよく、前記レーザレーダは、レーザ光を照射することにより、目標の位置、速度などの特徴量を検出することができる。
前記ロボットは、前述のセンサによって所在する環境の特徴情報を検出し、そしてｓｌａｍアルゴリズムによって前記ロボットを位置決めし、かつ対応するグリッド地図を構築し、かつ前述のセンサにより検出された環境特徴情報をグリッド地図の対応するグリッド領域内に注記することができる。前記ロボットは、前記ロボットと外部端末又はサーバとの間のデータ通信を実現するために、前記ロボットと前記外部端末又はサーバとの間の通信接続を確立するための通信部をさらに備える。
例えば、予め開発された対応ＡＰＰを利用して前記ロボットと接続を確立したり、前記ロボットがネットワーク接続されているクラウドサーバにアクセスして通信接続を確立したりし、本実施例では具体的な接続方式については限定しない。
本発明の実施例は、ロボットの移動制限枠の作業開始点決定方法を提供する。具体的なステップは、まず、ロボットにより構築された地図上に制限枠を設定するステップを含む。構築された地図は、グリッド地図、ドット地図、カラーブロック地図、又は他のタイプの地図を含むことができ、構築された地図は、ロボットが現在置かれている環境の状況を反映することができ、かつスリップのないグローバルグリッド地図であり、比較的に的確な地図である。
本発明の各実施例はいずれもグリッド地図を例に説明する。制限枠の設定は、異なる方式を採用して行われてもよい。例えば、制限枠を設定すべき境界位置を一通り歩行するようにロボットを制御し、歩行時の座標位置と方向を記録し、これらの座標位置を仮想障害物単位とマーキングする。これらの仮想障害物単位は、矩形枠、台形枠、円形枠、正方形枠など様々な規則的な形状の制限枠形を含む、様々な形状の制限枠を構成する。
前記仮想障害物単位とは、ロボットが実際には正常に歩行して通過することができるが、地図ナビゲーションに従って歩行する際には、歩行して通過することができないグリッドセルである。あるいは、ユーザが地図の表示端末上で直接操作して、マウス又はタッチにより該当する位置に前記制限枠を絞り込み、絞り込まれた枠位置に対応するグリッドセルは、前記制限枠の境界としてマーキングされたグリッドセルである。前記グリッドセルは、グリッド地図を構成する最小セルである。
そして、前記制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域を選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定し、ここで、前記制限枠はロボットの作業範囲を制限するための領域を囲んでいる。
本実施例では、前記制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり領域をロボットの初期作業位置として選択し、ロボットの初期作業位置座標がロボットにより構築された様々な地図環境にあることを可能にし、ユーザは、ロボットにより構築された地図に対応する座標平面上で、ロボットの移動範囲を制御するための制限枠をカスタマイズすることにより、様々な地図環境(地図なし環境を含む)においてロボットの作業領域と非作業領域とを区分することができ、ロボットの作業開始点の環境適応性を強化する。
ユーザは、実際の環境のニーズに応じて、端末を通じて目標作業領域、例えばロボットに清掃作業を実行させる領域であって、グローバル座標系でロボットにより構築された地図と重なり領域が存在する清掃作業領域を選択し、ロボットを当該重なり領域の中心点に誘導して清掃作業を開始することで、ロボットがより正確な位置から清掃を開始することができ、ロボットが既知の的確な地図情報を収集することができ、ロボットが制限枠から外れることを回避する。
これにより、当業者は、実際のニーズに応じて、ロボットの目標作業領域を決定する方針を配置し、ロボットの作業領域をより的確かつ柔軟に変更する。移動端末のインテリジェント制御レベルを強化する。ユーザがロボットの作業運動に対してより多くの能動的なコントロール権を備えるようにする。
なお、ロボットにより構築された地図は、ロボットにより認識されていない環境で構築された前記現在の地図と、既に認識された環境とマッチングする前記履歴地図と、前記履歴地図及び前記現在の地図で覆われていない未トラバース領域とを含む。
制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域を選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する前記ステップは、前記制限枠全体が、ロボットにより構築された地図のうちいずれかの地図領域内に設定され、かつ異なる地図領域に跨らない場合、前記制限枠で覆われた領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として選択し、かつ前記制限枠で覆われた領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定するステップを含み、具体的には、ロボットにより構築された各種の地図における前記制限枠の分布状況に応じて、図１、図３、図４及び図６に対応する実施例に分けられる。
図１は、履歴地図の表示を呼び出さないことを前提として、矩形枠Ｓ３の全てが未トラバース領域Ｒ３に位置し、かつ現在の地図Ｒ１の外に位置する分布を示す図である。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図１に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点がロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とマッチングしていないことを視覚技術手段により検出すると、ロボットが新たな環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取る必要がなく、現在の地図Ｒ１をリアルタイムで構築する。
そして、ロボットが現在の地図Ｒ１を移動端末の画面インタフェースに表示する。そして、ユーザは、実際のニーズに応じて移動端末の画面上で矩形枠Ｓ３を手動で設定することができ、全てが未トラバース領域Ｒ３に位置する前記制限枠を設定することができる。矩形枠Ｓ３の全てが未トラバース領域Ｒ３に位置するため、矩形枠Ｓ３は、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域となる。そして、座標系ＹＯＸにおいて矩形枠Ｓ３で覆われた領域の中心点Ｏ３を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する。
図１のロボットＰにより構築された現在の地図Ｒ１の面積が比較的小さいため、ユーザは通常、矩形枠Ｓ３を現在の地図Ｒ１に絞り込んでおらず、代わりに、ロボットＰの優先トラバース領域を現在の地図Ｒ１の外の未トラバース領域Ｒ３に設定することで、ロボットが作業領域をトラバースする効率を向上させる。なお、移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ３に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ３が座標系ＹＯＸ内に表示され、かつ現在の地図Ｒ１の外に位置することが理解される。
図３は、履歴地図の表示を呼び出さないことを前提として、矩形枠Ｓ１の全てが現在の地図Ｒ１の内部に位置する分布を示す図である。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図３に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点がロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とマッチングしていないことを視覚技術手段により検出すると、ロボットが新たな環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取る必要がなく、現在の地図Ｒ１をリアルタイムで構築する。
そして、ロボットが現在の地図Ｒ１を移動端末のインタフェースに表示する。このときロボットＰにより構築された現在の地図Ｒ１で覆われた面積が比較的大きい。ユーザは、移動端末の画面上で大きな現在の地図Ｒ１内に矩形枠Ｓ１を手動で設定することができ、全てが現在の地図Ｒ１内に位置する前記制限枠を設定することができる。矩形枠Ｓ１の全てが現在の地図Ｒ１の内部に位置するため、矩形枠Ｓ１は、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域となる。
そして、座標系ＹＯＸにおいて矩形枠Ｓ１で覆われた領域の中心点Ｏ１を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定し、ロボットＰが現在の地図Ｒ１の内部に絞り込まれた矩形枠Ｓ１を優先的にトラバースするようにし、これによりロボットが作業領域をトラバースする精度を向上させ、誤判定して前記制限枠から外れることを回避する。
なお、前記移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ１に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ１が座標系ＹＯＸ内に表示され、かつ現在の地図Ｒ１の内に位置することが理解される。
図４は、履歴地図の表示を呼び出すことを前提として、矩形枠Ｓ７の全てが未トラバース領域Ｒ３に位置し、かつ現在の地図Ｒ１及び履歴地図Ｒ０の外に位置する分布を示す図である。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図４に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点と、ロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とがマッチングすることを視覚技術手段により検出すると、ロボットが既にトラバースした環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取り、さらにＷＩＦＩを介して履歴地図Ｒ０をクラウドサーバに送信することができる。移動端末は、さらにクラウドサーバから履歴地図Ｒ０を取得し、かつ移動端末の画面インタフェースに表示し、前記予め配置された地図座標領域内に履歴地図Ｒ０が読み取られることを実現する。
それとともに、ロボットＰにより構築された前記現在の地図Ｒ１も移動端末の画面インタフェースに表示され、前記現在の地図Ｒ１が前記履歴地図Ｒ０を覆うことが実現される。ロボットＰは、同一位置で、その位置が属する履歴地図Ｒ０を呼び出し、その位置の実態に即した現在の地図Ｒ１を構築するため、履歴地図Ｒ０と現在の地図Ｒ１とは、同じ環境特徴を表す地図領域が必ず存在し、即ち同一の予め配置された地図座標領域上(図４に対応するグローバル座標系ＹＯＸ上)に必ず重なり領域が存在することになる。
そして、ユーザは、実際のニーズに応じて、移動端末の画面上で矩形枠Ｓ７を手動で設定することができる。図４のロボットＰにより構築された現在の地図Ｒ１及び読み取られた履歴地図Ｒ０の面積がいずれも比較的小さく、ユーザが前記制限枠を用いて現在の地図Ｒ１又は履歴地図Ｒ０を絞り込むことが困難であるため、ロボットＰの優先トラバース領域を現在の地図Ｒ１及び履歴地図Ｒ０の外の未トラバース領域Ｒ３に設定することで、ロボットが作業領域をトラバースする効率を向上させる。
そこで、ユーザは、全てが未トラバース領域Ｒ３に位置する前記制限枠を設定する。矩形枠Ｓ７の全てが未トラバース領域Ｒ３に位置するため、矩形枠Ｓ７は、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域となる。
そして、座標系ＹＯＸにおいて矩形枠Ｓ７で覆われた領域の中心点Ｏ７を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する。
なお、移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ７に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ７が座標系ＹＯＸ内に表示され、かつ現在の地図Ｒ１の外に位置することが理解される。
図６は、履歴地図の表示を呼び出すことを前提として、矩形枠Ｓ２の全てが履歴地図Ｒ０の内部に位置するが、現在の地図Ｒ１の外に位置する分布を示す図である。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図６に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点と、ロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とがマッチングすることを視覚技術手段により検出すると、ロボットが既にトラバースした環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取り、さらにＷＩＦＩを介して履歴地図Ｒ０をクラウドサーバに送信することができる。移動端末は、さらにクラウドサーバから履歴地図Ｒ０を取得し、かつ移動端末の画面インタフェースに表示し、前記予め配置された地図座標領域内に履歴地図Ｒ０が読み取られることを実現する。
それとともに、ロボットＰにより構築された前記現在の地図Ｒ１も移動端末の画面インタフェースに表示される。図６のロボットＰにより構築された現在の地図Ｒ１及び読み取られた履歴地図Ｒ０の面積がいずれも比較的大きく、履歴地図Ｒ０の面積が現在の地図Ｒ１より大きいため、ユーザは、ロボットの位置決めの精度を向上させるために、ロボットＰの優先トラバース領域を履歴地図Ｒ０の内部に設定する。
ユーザは、移動端末の画面上で、より大きな履歴地図Ｒ０内に矩形枠Ｓ２を手動で設定することができ、全てが履歴地図Ｒ０内に位置する前記制限枠を設定することができる。矩形枠Ｓ２の全てが履歴地図Ｒ０の内部に位置するため、矩形枠Ｓ２は、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域となる。
そして、座標系ＹＯＸにおいて矩形枠Ｓ２で覆われた領域の中心点Ｏ２を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定し、ロボットＰが履歴地図Ｒ０の内部に絞り込まれた矩形枠Ｓ２を優先的にトラバースするようにし、これによりロボットが履歴地図の情報に基づいて作業領域をトラバースし、ロボットの位置決めの精度を向上させ、誤判定して前記制限枠から外れることを回避する。
なお、前記移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ１に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ２が座標系ＹＯＸ内に表示され、かつ現在の地図Ｒ１の内に位置することが理解される。
制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、ロボットの作業開始点を開発するための重なり領域を選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する前記ステップは、前記制限枠がロボットにより構築された地図のうち少なくとも２種類の異なる地図領域に跨る場合、前記制限枠で画定された重なり領域に現在の地図が存在するか否かを判断し、そうであれば、現在の地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定し(具体的にはロボットにより構築された各種の地図における前記制限枠の分布状況に応じて、図２、図７、図８に対応する実施例に分けられる)、そうでなければ、履歴地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として抽出するように選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する(具体的には図５を参照する)ステップをさらに含む。
図２は、履歴地図の表示を呼び出さないことを前提として、矩形枠Ｓ６の一部が未トラバース領域Ｒ３に位置し、矩形枠Ｓ６の他の部分が現在の地図Ｒ１に位置する分布を示す図である。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図２に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点がロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とマッチングしていないことを視覚技術手段により検出すると、ロボットが新たな環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取る必要がなく、現在の地図Ｒ１をリアルタイムで構築する。
そして、ロボットが現在の地図Ｒ１を移動端末の画面インタフェースに表示する。そして、ユーザは、実際のニーズに応じて移動端末の画面上で矩形枠Ｓ６を手動で設定することができ、ロボットにより構築された地図のうち少なくとも２種類の異なる地図領域に跨る前記制限枠、即ち矩形枠Ｓ６を設定し、かつ図２に示すように、矩形枠Ｓ６の一部の領域ａ１ｂ１ｃ１ｄ１が現在の地図Ｒ１を画定し、矩形枠Ｓ６の他の部分の領域が未トラバース領域Ｒ３を画定するようにする。
現在の地図において前記矩形枠Ｓ６で画定された領域ａ１ｂ１ｃ１ｄ１を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として決定して選択し、そして座標系ＹＯＸにおいて領域ａ１ｂ１ｃ１ｄ１で覆われた領域の中心点Ｏ６を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する。
本実施例は、現在の地図Ｒ１において前記制限枠Ｓ６で画定された領域ａ１ｂ１ｃ１ｄ１を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として優先的に選択し、ロボットを前記制限枠Ｓ６内で最初から、決定された地図座標位置で作業させることにより、ロボットがその作業開始点Ｏ６から計画経路に従って移動する際に前記制限枠Ｓ６の境界から外れにくいため、いくつかの未知の地図環境において前記制限枠を画定する場合に比べて、決定された作業開始点の精度を向上させ、現在の地図環境及びロボットが実際に歩行する物理的環境により容易に適応する。
なお、移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ６に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ６が座標系ＹＯＸ内に表示され、かつ矩形枠Ｓ６の一部が未トラバース領域Ｒ３に位置し、矩形枠Ｓ６の他の部分が現在の地図Ｒ１に位置することが理解される。
図７は、履歴地図の表示を呼び出すことを前提として、矩形枠Ｓ４の一部が履歴地図Ｒ０に位置し、矩形枠Ｓ４の他の部分が現在の地図Ｒ１に位置する分布を示す図である。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図７に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点と、ロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とがマッチングすることを視覚技術手段により検出すると、ロボットが既にトラバースした環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取り、さらにＷＩＦＩを介して履歴地図Ｒ０をクラウドサーバに送信することができる。
移動端末は、さらにクラウドサーバから履歴地図Ｒ０を取得し、かつ移動端末の画面インタフェースに表示し、前記予め配置された地図座標領域内に履歴地図Ｒ０が読み取られることを実現する。
それとともに、ロボットＰにより構築された前記現在の地図Ｒ１も移動端末の画面インタフェースに表示される。図７のロボットＰにより構築された現在の地図Ｒ１及び読み取られた履歴地図Ｒ０の面積がいずれも比較的大きいため、ユーザは、ロボットの移動及び位置決めが現在の地図環境特徴により適応することを保証するために、現在の地図Ｒ１及び履歴地図Ｒ０に跨る矩形枠Ｓ４をロボットＰの優先トラバース領域として設定する。
即ち、ユーザが移動端末の画面インタフェース上で矩形枠Ｓ４を手動で設定する。図７に示すように、矩形枠Ｓ４の一部の領域ａ３ｂ３ｃ３ｄ３が現在の地図Ｒ１を画定し、矩形枠Ｓ４の他の部分の領域が履歴地図Ｒ０を画定する。
現在の地図において前記矩形枠Ｓ４で画定された領域ａ３ｂ３ｃ３ｄ３を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として決定して選択し、そして座標系ＹＯＸにおいて領域ａ３ｂ３ｃ３ｄ３で覆われた領域の中心点Ｏ４を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する。
本実施例は、現在の地図Ｒ１において前記制限枠Ｓ４で画定された領域ａ３ｂ３ｃ３ｄ３を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として優先的に選択し、ロボットを前記制限枠Ｓ４内で最初から、決定された地図座標位置で作業させることにより、ロボットがその作業開始点Ｏ４から計画経路に従って移動する際に前記制限枠Ｓ４の境界から外れにくいため、いくつかの未知の地図環境において前記制限枠を画定する場合に比べて、決定された作業開始点の精度を向上させ、現在の地図環境及びロボットが実際に歩行する物理的環境により容易に適応する。
なお、移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ４に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ４が座標系ＹＯＸ内に表示され、かつ矩形枠Ｓ４の一部が履歴地図Ｒ０に位置し、矩形枠Ｓ４の他の部分が現在の地図Ｒ１に位置することが理解される。
図８は、履歴地図の表示を呼び出すことを前提として、矩形枠Ｓ８の第１部分が履歴地図Ｒ０に位置し、矩形枠Ｓ８の第２部分が現在の地図Ｒ１に位置し、矩形枠Ｓ８の残りの部分が未トラバース領域Ｒ３に位置する分布を示す図であり、ここで、第１部分は第２部分と区別される。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図８に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点と、ロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とがマッチングすることを視覚技術手段により検出すると、ロボットが既にトラバースした環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取り、さらにＷＩＦＩを介して履歴地図Ｒ０をクラウドサーバに送信することができる。
移動端末は、さらにクラウドサーバから履歴地図Ｒ０を取得し、かつ移動端末の画面インタフェースに表示し、前記予め配置された地図座標領域内に履歴地図Ｒ０が読み取られることを実現する。
それとともに、ロボットＰにより構築された前記現在の地図Ｒ１も移動端末の画面インタフェースに表示される。ユーザは、ロボットの移動及び位置決めが現在の地図環境特徴により適応し、ロボットの作業領域が多様な地図環境を覆うことができるようにすることを保証するために、現在の地図Ｒ１及び履歴地図Ｒ０に跨る矩形枠Ｓ４をロボットＰの優先トラバース領域として設定する。
即ち、ユーザが移動端末の画面インタフェース上で矩形枠Ｓ８を手動で設定する。図８に示すように、矩形枠Ｓ８の第２部分の領域ａ４ｂ４ｃ４ｄ４が現在の地図Ｒ１を画定し、矩形枠Ｓ８の第１部分の領域が履歴地図Ｒ０を画定し、矩形枠Ｓ８の残りの部分の領域が未トラバース領域Ｒ３を画定する。
現在の地図において前記矩形枠Ｓ８で画定された領域ａ４ｂ４ｃ４ｄ４を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として決定して選択し、そして座標系ＹＯＸにおいて領域ａ４ｂ４ｃ４ｄ４で覆われた領域の中心点Ｏ８を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する。
本実施例は、現在の地図Ｒ１において前記矩形枠Ｓ８で画定された領域ａ４ｂ４ｃ４ｄ４を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として優先的に選択し、ロボットを前記矩形枠Ｓ８内で最初から、決定された地図座標位置で作業させることにより、ロボットがその作業開始点Ｏ８から計画経路に従って移動する際に前記矩形枠Ｓ８の境界から外れにくいため、ロボットの作業区画領域を最適化し、ロボットが異なる環境を行き来することを防止し、ロボットのトラバース効率及び地図環境の適応性を効果的に向上させる。
なお、移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ８に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ８が座標系ＹＯＸ内に表示され、矩形枠Ｓ８の第１部分が履歴地図Ｒ０に位置し、矩形枠Ｓ８の第２部分が現在の地図Ｒ１に位置し、矩形枠Ｓ８の残りの部分が未トラバース領域Ｒ３に位置することが理解される。
図５は、履歴地図の表示を呼び出すことを前提として、矩形枠Ｓ５の一部が未トラバース領域Ｒ３に位置し、矩形枠Ｓ５の他の部分が履歴地図Ｒ０に位置する分布を示す図である。１つの予め配置された地図座標領域において、即ち図５に対応するグローバル座標系ＹＯＸにおいて、ロボットＰは、現在の位置において、現在収集している環境特徴情報と、予め記憶されている環境特徴情報とをマッチングする。
本実施例のロボットは、収集した環境画像特徴点と、ロボットに予め記憶されている画像ライブラリ中の環境特徴情報とがマッチングすることを視覚技術手段により検出すると、ロボットが既にトラバースした環境にあることを決定し、その不揮発性メモリから履歴地図情報を読み取り、さらにＷＩＦＩを介して履歴地図Ｒ０をクラウドサーバに送信することができる。
移動端末は、さらにクラウドサーバから履歴地図Ｒ０を取得し、かつ移動端末の画面インタフェースに表示し、前記予め配置された地図座標領域内に履歴地図Ｒ０が読み取られることを実現する。
それとともに、ロボットＰにより構築された前記現在の地図Ｒ１も移動端末の画面インタフェースに表示される。図８のロボットＰにより構築された現在の地図Ｒ１で覆われる面積が、読み取られた履歴地図Ｒ０で覆われる面積よりもはるかに小さく、履歴地図Ｒ０による後続のロボットの移動や位置決めへの影響要素が支配的であるため、ユーザは、実際のニーズに応じて、移動端末の画面インタフェース上で未トラバース領域Ｒ３及び履歴地図Ｒ０に跨る前記制限枠、即ち矩形枠Ｓ５を手動で設定することができる。
図５に示すように、図５では矩形枠Ｓ５の一部の領域ａ２ｂ２ｃ２ｄ２が履歴地図Ｒ０を画定し、矩形枠Ｓ５の他の部分の領域が未トラバース領域Ｒ３を画定する。現在の地図において前記矩形枠Ｓ５で画定された領域ａ２ｂ２ｃ２ｄ２を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として決定して選択し、そして座標系ＹＯＸにおいて領域ａ２ｂ２ｃ２ｄ２で覆われた領域の中心点Ｏ５を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する。
本実施例は、履歴地図Ｒ０において前記制限枠Ｓ５で画定された領域ａ２ｂ２ｃ２ｄ２を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として優先的に選択し、ロボットを前記制限枠Ｓ５内で最初から、決定された地図座標位置で作業させることにより、ロボットがその作業開始点Ｏ５から計画経路に従って移動する際に前記制限枠Ｓ５の境界から外れにくいため、決定された作業開始点の精度を向上させ、現在の地図環境及びロボットが実際に歩行する物理的環境により容易に適応する。
なお、移動端末は、前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、まず、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御し、移動端末がロボットからの応答確認信号を受信した後、移動端末の画面上に形成されたタッチ信号(ユーザが移動端末の表示画面にタッチして設定した前記制限枠に対応する)を矩形枠Ｓ５に変換して画面に示す地図に表示する。矩形枠Ｓ５が座標系ＹＯＸ内に表示され、かつ矩形枠Ｓ５の一部が未トラバース領域Ｒ３に位置し、矩形枠Ｓ５の他の部分が履歴地図Ｒ０に位置することが理解される。
前述の実施例に基づいて、ユーザは、移動端末を介して前記現在の地図又は履歴地図に又は地図がない場合に制限枠を設定することができ、現在の地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を開発するための前記重なり領域として優先的に選択することにより、様々な端末地図環境の作業区画内で最適な作業開始点位置を選択するようにロボットを制御することを実現し、決定された作業開始点の精度を向上させ、干渉目標の存在に起因する、ロボットによる前記制限枠の境界の誤検出を防止する。
これにより、様々な端末地図環境においてユーザが設定した仮想矩形枠の遮蔽効果を強化することを実現する。
図１～図８に示す実施例では、前記制限枠は矩形枠として設定されることが好ましく、ロボットが受信した矩形枠の地図情報は、当該矩形枠の左上隅座標(ｘ１,ｙ１)及びその右下隅座標(ｘ４,ｙ４)の対となる点の座標値を含む。ロボットが矩形枠の座標情報を受信すると、これらの座標情報に基づいて、ロボットにより構築された地図において対応する矩形枠の位置を画定し、かつ当該矩形枠を囲む仮想境界を決定する。
即ち、矩形枠の左上隅座標(ｘ１,ｙ１)及び右下隅座標(ｘ４,ｙ４)のみから、矩形枠の４つの頂点座標をそれぞれ(ｘ１,ｙ１)、(ｘ１,ｙ４)、(ｘ４,ｙ１)及び(ｘ４,ｙ４)と決定することができ、さらに当該矩形枠の長さが｜ｘ１－ｘ４｜、幅が｜ｙ１－ｙ４｜と決定され、当該矩形枠の中心点座標が((ｘ１＋ｘ４)/２,(ｙ１＋ｙ４)/２)と決定される。
そして、図１～図８に示す実施例に対応する前記制限枠の設定シーンに従って、当該矩形枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり領域を決定し、同様に前述の座標情報を用いて当該重なり領域の中心点座標を算出することができる。前記制限枠を矩形枠として設定することにより、矩形枠の仮想境界座標の演算複雑度を簡略化し、さらに前記作業開始点の座標情報の決定を加速することができる。
図１～図８に示す実施例では、前記移動端末の画面において、前記現在の地図Ｒ１が前記履歴地図Ｒ０の上方に表示される。ロボットＰは、同一位置で、その位置が属する履歴地図Ｒ０を呼び出し、その位置の実態に即した現在の地図Ｒ１を構築するため、履歴地図Ｒ０と現在の地図Ｒ１とは、同じ環境特徴を表す地図領域が必ず存在し、即ち同一の予め配置された地図座標領域上の履歴地図Ｒ０及び現在の地図Ｒ１(グローバル座標系ＹＯＸ上)に必ず重なり領域が存在することになる。
ここで、前記現在の地図Ｒ１が前記履歴地図Ｒ０と部分的又は全体的に重なり、前記現在の地図Ｒ１及び前記履歴地図Ｒ０が前記未トラバース領域Ｒ３を部分的又は全体的に覆う。
本実施例は、常に前記現在の地図Ｒ１を前記履歴地図Ｒ０の上方に表示することにより、前記移動端末の画面に表示された地図情報が実際の物理的環境の変化状況をタイムリーに反映し、ユーザが地図情報に基づいて有効な作業領域を画定し、適切な作業開始点を選択するのに有利である。
前述の実施例では、前記ロボットが環境を認識することは、ロボットが現在収集した環境特徴情報を、予め記憶された環境特徴情報とマッチングするステップと、マッチングに成功すると、現在収集した環境特徴情報が前記履歴地図における環境特徴情報に該当すると判定し、そして前記履歴地図を前記予め配置された地図座標領域内に読み取り、かつ前記現在の地図を、前記履歴地図を覆うように構築するステップと、マッチングに失敗すると、現在収集した環境特徴情報が全く新しい環境特徴情報に該当すると判定し、そして前記予め配置された地図座標領域内に前記現在の地図を直接構築するステップと、を含み、ここで、前記予め配置された地図座標領域のうち、前記履歴地図及び前記現在の地図で覆われていない領域は、前記未トラバース領域として決定され、前記予め配置された地図座標領域は、前記移動端末の画面上に設定されている。
現在の地図で履歴地図を覆うことにより、ロボットがスリップしたり障害物にぶつかったりすることで生じる地図のずれを修正することができ、これにより後続のロボットの活動作業領域を的確に限定するための条件を作り出す。
本発明の実施例は、ロボットの運動制御方法をさらに提供する。当該運動制御方法は、前記作業開始点決定方法により作業開始点を決定した後、作業開始点の座標を算出することにより、前述の構築された地図情報に基づいて現在の位置から当該作業開始点まで移動するようにロボットを制御するステップであって、ここで関連するナビゲーション経路はＡ＊アルゴリズムに基づいて地図情報の探索を繰り返し評価した結果であるステップと、そして計画経路に従って当該作業開始点の一方向に対応する領域をトラバースするようにロボットを制御し、さらに当該作業開始点に戻り、引き続き同じタイプの計画経路に従って逆方向に対応する領域をトラバースするようにロボットを制御するステップであって、当該ステップで採用する計画経路はランダム歩行経路、スパイラル歩行経路、固定区画(例えば、４ｍ＊４ｍ)歩行経路であるステップと、最後に前記制限枠の境界に沿って境界に沿う歩行を行うステップと、を含む。
本実施例によれば、当該作業開始点から移動を開始した後、前記制限枠に対応する作業領域をトラバースし終えるまで、前記制限枠に跨らないようにロボットを制御し、前記制限枠内におけるロボットのトラバースカバレッジを向上させる。
同時に、制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、制限された作業領域内におけるロボットの作業開始点を選択し、環境の特性に応じてロボットの作業領域範囲を好適に変更し、環境要因によってロボットが前記制限枠の仮想境界に跨ることを回避する。
上記実施例に基づいて、前記運動制御方法は、前記制限枠を囲む各境界線の両側に予備判定領域を設定するステップと、ロボットが前記制限枠をトラバースする過程で、ロボットが予備判定領域に進入したことを検出すると、ロボットの現在の方向が前記制限枠の境界線の１つに向いているか否か、かつロボットと対照点との間の直線距離が対照点と当該境界線の中心点との間の直線距離以上であるか否かを判断し、両方ともそうであれば、対照点との間の直線距離が対照点と当該境界線の中心点との間の直線距離よりも短いようにロボットの運動方向を調整する。
そして引き続き前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持するようにし、そうでなければ、前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持するようにロボットを制御するステップと、をさらに含み、ここで、前記対照点は、ロボットと前記制限枠の境界線の同じ側に位置し、かつ前記制限枠の境界線の中心点からの垂直距離が予め設定された長さである座標位置点であり、前記予め設定された長さは具体的な研究開発要求に応じて設定することができ、設定された値が大きいほど、前記制限枠の境界線への衝突の検出精度が高くなる。
本実施例は、前記制限枠の境界線の両側に予備判定領域を設定し、かつロボットの歩行する位置の同じ側に対照点を設定することにより、ロボットが計画経路に沿って又は境界に沿って前記制限枠の境界まで歩行するか否かを正確に判断することができ、ロボットと前記制限枠の境界線との間の距離の制御の最適な効果を保証し、ロボットが前記制限枠の外に歩行することを回避する。
具体的には、図９に示すように、１本の最も太い黒い線は前記制限枠の境界線Ｌを表し、Ｅ点は前記制限枠の境界線Ｌの中心点である。Ｍ１Ｍ２Ｍ３Ｍ４で示す矩形領域は予備判定領域を表す。Ｆで示す位置点は対照点であり、ロボットＰも対照点Ｆも前記制限枠の境界線Ｌの右側に位置する。
このときロボットＰは、予備判定領域Ｍ１Ｍ２Ｍ３Ｍ４内に位置し、かつ前記制限枠の境界線Ｌに向かって矢印方向に進行し、ロボットＰは、進行しながら、対照点Ｆとの距離ＰＦがＥ点と対照点Ｆとの距離ＥＦ以上であるか否かを判断する。ＰＦ≧ＥＦである場合、ロボットＰは前記制限枠の境界線Ｌに衝突したと決定し、ＰＦがＥＦよりも小さい場合、ロボットＰは前記制限枠の境界線Ｌに衝突していないと決定する。
図９に示すように、このときロボットＰが進行方向を調整し、矢印で示す前記制限枠の境界線Ｌから離れる方向に沿って歩行し、同時に対照点Ｆとの間の直線距離が対照点と当該境界線Ｌの中心点Ｅとの間の直線距離よりも短いように維持し、そして引き続き前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持すると、ロボットＰが前記制限枠の境界線Ｌに衝突することはない。
なお、境界線Ｌが前記制限枠を囲むいずれかの仮想境界線である。ロボットＰが前記制限枠のいずれかの仮想境界線に向かって歩行する際に、さらに、ロボットＰと対照点Ｆとの間の直線距離が、対照点Ｆと前記制限枠のいずれかの仮想境界線Ｌの中心点との間の直線距離以上であることを検出すると、ロボットＰが既に前記制限枠の対応する仮想境界線Ｌの位置まで歩行し、前記予備判定領域に進入し始めて仮想境界線Ｌに衝突したことが明らかであり、ロボットは直ちに進行を停止し、方向転換して離れる必要があり、仮想境界線Ｌを通過して前記制限枠から外れることを回避する。
ロボットが仮想境界線Ｌに向かって歩行しているとき、さらにロボットＰと対照点Ｆとの間の直線距離が、対照点Ｆと仮想境界線Ｌの中心点Ｅとの間の直線距離よりも小さいことを検出すると、ロボットＰと仮想境界線Ｌとの間にはまだ一定の距離があり、前記予備判定領域に進入して仮想境界線Ｌに衝突することはなく、ロボットは、前記予備判定領域に再び進入して仮想境界線Ｌに衝突するまで、引き続き前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持することができる。
これにより、ロボットと前記制限枠の境界線との間の距離の制御の最適な効果を保証し、ロボットが前記制限枠の外に歩行することを回避する。
上記実施例に基づいて、前記運動制御方法は、ロボットが現在の前記制限枠で画定された地図領域をトラバースし終えたか否かを判断するステップと、ロボットが現在の前記制限枠で画定された地図領域のトラバースを完了したと判定した後、他の前記制限枠から現在の前記制限枠の前記作業開始点との距離が最も近いものを選択し、次の目標制限枠として決定するステップと、前記制限枠の境界を越えて、次の目標制限枠の前記作業開始点まで移動するようにロボットを制御するステップと、をさらに含み、ここで、ロボットにより構築された地図上に設定された前記制限枠の数は、１つよりも多い。
本実施例では、前記制限枠で画定された地図領域は唯一に定まった画定領域ではなく、ユーザが複数の前記制限枠をカスタマイズすることによって複数の目標作業領域を決定し、かつ対応する作業開始点を決定することによって順次区画してトラバース作業を行うようにロボットを制御することができる。
これにより、ユーザは実際のニーズに応じて目標作業領域の決定の方針を配置することができ、最適な作業区画効果を達成し、これにより異なる地図環境に好適に適応する。
以上の各実施例は、本発明の技術的解決手段を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。前述の各実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば理解されるように、依然として前述の各実施例に記載の技術的解決手段を修正し、又はそのうちの一部又は全部の技術的特徴を均等置換することができ、これらの修正又は置換は、対応する技術的解決手段の本質を本発明の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させない。

Claims (8)

  1. ロボットの制限枠内の作業開始点決定方法であって、
    ロボットにより構築された地図上に制限枠を設定するステップと、
    制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、ロボットの作業開始点を決定するための重なり領域を選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定するステップと、を含み、
    ここで、制限枠は、ロボットの作業範囲を制限するための領域を囲んでおり、
    ここで、地図は、ロボットにより認識されていない環境で構築された現在の地図と、既に認識された環境とマッチングする履歴地図と、履歴地図及び現在の地図で覆われていない未トラバース領域とを含み、
    制限枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり関係に基づいて、ロボットの作業開始点を決定するための重なり領域を選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定する前記ステップは、
    前記制限枠全体が、ロボットにより構築された地図のうちいずれかの地図領域内に設定され、かつ異なる地図領域に跨らない場合、前記制限枠で覆われた領域を、ロボットの作業開始点を決定するための前記重なり領域として選択し、かつ前記制限枠で覆われた領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定するステップと、
    前記制限枠が、ロボットにより構築された地図のうち少なくとも２種類の異なる地図領域に跨る場合、前記制限枠で画定された重なり領域に現在の地図が存在するか否かを判断し、そうであれば、現在の地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を決定するための前記重なり領域として選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定し、そうでなければ、履歴地図において前記制限枠で画定された領域を、ロボットの作業開始点を決定するための前記重なり領域として抽出するように選択し、かつ選択された重なり領域の中心点を前記制限枠内におけるロボットの作業開始点として決定するステップと、のうちの少なくとも一方を含む、
    ことを特徴とするロボットの制限枠内の作業開始点決定方法。
  2. ロボットにより構築された地図上に制限枠を設定する前記ステップは、
    移動端末がロボットにより構築された地図情報を受信すると、移動端末の画面を介して、予め配置された地図座標領域に地図情報を表示するステップであって、予め配置された地図座標領域はグローバルグリッド地図領域に該当するステップと、
    移動端末が前記制限枠を設定する操作指示を検出すると、操作指示に含まれる前記制限枠の地図座標情報をロボットに伝送するように移動端末を制御するステップと、
    ロボットからの応答確認信号を受信すると、画面上に形成されたタッチ信号を前記制限枠に変換して画面に示す地図に表示するステップと、を含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載の作業開始点決定方法。
  3. 前記移動端末の画面において、前記現在の地図が前記履歴地図の上方に表示され、前記現在の地図が前記履歴地図と部分的又は全体的に重なり、前記現在の地図及び前記履歴地図が前記未トラバース領域を部分的又は全体的に覆う、
    ことを特徴とする請求項２に記載の作業開始点決定方法。
  4. 前記ロボットが環境を認識することは、
    ロボットが現在収集した環境特徴情報を、予め記憶された環境特徴情報とマッチングするステップと、
    マッチングに成功すると、現在収集した環境特徴情報が前記履歴地図における環境特徴情報に該当すると判定し、そして前記履歴地図を前記予め配置された地図座標領域内に読み取り、かつ前記現在の地図を、前記履歴地図を覆うように構築するステップと、
    マッチングに失敗すると、現在収集した環境特徴情報が全く新しい環境特徴情報に該当すると判定し、そして前記予め配置された地図座標領域内に前記現在の地図を直接構築するステップと、を含み、
    ここで、前記予め配置された地図座標領域のうち、前記履歴地図及び前記現在の地図で覆われていない領域は、前記未トラバース領域として決定され、前記予め配置された地図座標領域は、前記移動端末の画面上に設定されている、
    ことを特徴とする請求項３に記載の作業開始点決定方法。
  5. 前記制限枠は矩形枠として設定され、ロボットが受信した矩形枠の地図情報は当該矩形枠の左上隅座標及びその右下隅座標を含み、
    ロボットが矩形枠の座標情報を受信すると、これらの座標情報に基づいて、ロボットにより構築された地図上で対応する矩形枠の位置を画定し、かつ当該矩形枠を囲む仮想境界を決定し、さらに当該矩形枠で画定された地図領域とロボットにより構築された地図との重なり領域を決定する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の作業開始点決定方法。
  6. ロボットの運動制御方法であって、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の作業開始点決定方法により作業開始点を決定した後、現在の位置から当該作業開始点まで移動するようにロボットを制御し、
    そして計画経路に従って当該作業開始点の一方向に対応する領域をトラバースするようにロボットを制御し、さらに当該作業開始点に戻り、引き続き同じタイプの計画経路に従って逆方向に対応する領域をトラバースするようにロボットを制御し、
    最後に前記制限枠の境界に沿って境界に沿う歩行を行う、
    ことを特徴とするロボットの運動制御方法。
  7. 前記運動制御方法は、
    前記制限枠を囲む各境界線の両側に予備判定領域を設定するステップと、
    ロボットが前記制限枠をトラバースする過程で、ロボットが予備判定領域に進入したことを検出すると、ロボットの現在の方向が前記制限枠の境界線の１つに向いているか否か、かつロボットと対照点との間の直線距離が対照点と当該境界の中心点との間の直線距離以上であるか否かを判断し、両方ともそうであれば、ロボットの現在の方向と反対になるようにロボットの運動方向を調整し、そして引き続き前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持するようにし、そうでなければ、前記計画経路に従って移動するか又は境界に沿う歩行を維持するようにロボットを制御するステップと、をさらに含み、
    ここで、前記対照点は、ロボットと前記制限枠の境界線の同じ側に位置し、かつ前記制限枠の境界線の中心点からの垂直距離が予め設定された長さである座標位置点である、
    ことを特徴とする請求項６に記載の運動制御方法。
  8. 前記運動制御方法は、
    ロボットが現在の前記制限枠で画定された地図領域をトラバースし終えたか否かを判断するステップと、
    ロボットが現在の前記制限枠で画定された地図領域のトラバースを完了したと判定した後、他の前記制限枠から現在の前記制限枠の前記作業開始点との距離が最も近いものを選択し、次の目標制限枠として決定するステップと、
    前記制限枠の境界を越えて、次の目標制限枠の前記作業開始点まで移動するようにロボットを制御するステップと、をさらに含み、
    ここで、ロボットにより構築された地図上に設定された前記制限枠の数は、１つよりも多い、
    ことを特徴とする請求項６に記載の運動制御方法。
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