多信息的混雜度量地圖建圖方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)器人定位導(dǎo)航領(lǐng)域，具體公開(kāi)了多信息的混雜度量地圖建圖方法和裝置。該方法包括：獲取多種環(huán)境信息，所述多種環(huán)境信息包括激光掃描信息，還包括下列中的一者或多者：磁場(chǎng)分布信息、氣壓分布信息、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息、視覺(jué)特征；以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)所述多種環(huán)境信息以得到柵格地圖，所述局部柵格區(qū)域是沿著機(jī)器人的行進(jìn)路線設(shè)置的。應(yīng)用本發(fā)明，既能構(gòu)建含有多種環(huán)境信息的地圖，同時(shí)仍能保持很高的地圖構(gòu)建效率。
【專利說(shuō)明】
多信息的混雜度量地圖建圖方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人定位導(dǎo)航領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多信息的混雜度量地圖建圖方法和一種多信息的混雜度量地圖建圖裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]SLAM(simultaneous localizat1n and mapping，即同時(shí)定位與建圖)系統(tǒng)被很多學(xué)者認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)真正全自主移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵。當(dāng)前的SLAM系統(tǒng)通常生成針對(duì)工區(qū)的全局地圖。但隨著技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展，機(jī)器人需要存儲(chǔ)越來(lái)越多的環(huán)境信息，其不僅需要存儲(chǔ)常規(guī)的激光掃描信息以確定地圖尺寸等距離信息，還可能需要存儲(chǔ)其他環(huán)境信息，例如存儲(chǔ)氣壓分布信息以確定所處高度等等，導(dǎo)致構(gòu)建地圖的過(guò)程中需要緩存大量的數(shù)據(jù)，并且后續(xù)每次載入地圖就意味著需要載入巨大的數(shù)據(jù)量，嚴(yán)重影響了機(jī)器人的地圖構(gòu)建和加載速度以及機(jī)器人的響應(yīng)速度，既浪費(fèi)計(jì)算量和內(nèi)存，也帶來(lái)非常不好的客戶體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種能夠顯著提高地圖構(gòu)建速度的方法，且應(yīng)用該地圖還便于提高后續(xù)加載速度，基于該地圖能夠改善定位和導(dǎo)航效率、降低定位丟失的風(fēng)險(xiǎn)，本發(fā)明還提出了一種能夠顯著提高地圖構(gòu)建速度的裝置。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種多信息的混雜度量地圖建圖方法，該方法包括:獲取多種環(huán)境信息，所述多種環(huán)境信息包括激光掃描信息，還包括下列中的一者或多者:磁場(chǎng)分布信息、氣壓分布信息、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息、視覺(jué)特征；以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)所述多種環(huán)境信息以得到柵格地圖，所述局部柵格區(qū)域是沿著機(jī)器人的行進(jìn)路線設(shè)置的。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種多信息的混雜度量地圖建圖裝置，該裝置包括:信息獲取單元，用于獲取多種環(huán)境信息，所述信息獲取單元包括用于獲取激光掃描信息的激光傳感器，還包括下列中的一者或多者:用于獲取磁場(chǎng)分布信息的傳感器、用于獲取氣壓分布信息的傳感器、用于獲取無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息的傳感器、用于獲取視覺(jué)特征的傳感器;存儲(chǔ)器，用于以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)所述多種環(huán)境信息以得到柵格地圖，所述局部柵格區(qū)域是沿著機(jī)器人的行進(jìn)路線設(shè)置的。
[0006]本發(fā)明的各方面通過(guò)以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)地圖，以便于在構(gòu)建、加載地圖和基于地圖定位導(dǎo)航時(shí)僅關(guān)注所需的局部柵格區(qū)域?qū)?yīng)的地圖而不需關(guān)注整張地圖，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在構(gòu)建和獲取含有多種環(huán)境信息的地圖的同時(shí)仍保持很高的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0007]通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本發(fā)明示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。
[0008]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多信息的混雜度量地圖建圖方法的流程圖。
[0009]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的混雜度量地圖的示意圖。
[0010]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多信息的混雜度量地圖建圖裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本發(fā)明更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0012]實(shí)施例1
[0013]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多信息的混雜度量地圖建圖方法的流程圖。該方法包括:
[0014]步驟101，獲取多種環(huán)境信息，所述多種環(huán)境信息包括激光掃描信息，還包括下列中的一者或多者(例如全部):磁場(chǎng)分布信息、氣壓分布信息、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息、視覺(jué)特征；
[0015]步驟102，以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)所述多種環(huán)境信息以得到柵格地圖，所述局部柵格區(qū)域是沿著機(jī)器人的行進(jìn)路線設(shè)置的。
[0016]本實(shí)施例中，通過(guò)以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)地圖，即針對(duì)每個(gè)局部柵格區(qū)域，將該區(qū)域?qū)?yīng)的地圖單獨(dú)存儲(chǔ)，以便于在構(gòu)建、加載地圖和基于地圖定位導(dǎo)航時(shí)僅關(guān)注所需的局部柵格區(qū)域而不需關(guān)注整張地圖，同時(shí)根據(jù)本實(shí)施例在地圖中存儲(chǔ)了多種環(huán)境信息，從而既能夠構(gòu)建和獲取多信息地圖又能保持很高的地圖加載效率。
[0017]在一個(gè)示例中，該方法還可以包括:可以存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息，所述節(jié)點(diǎn)可以是在機(jī)器人的行進(jìn)路線上按照預(yù)訂間隔設(shè)置的，所述節(jié)點(diǎn)信息可以包括該節(jié)點(diǎn)的位置信息以及用于指示該節(jié)點(diǎn)所在的局部柵格區(qū)域的索引。如本領(lǐng)域人員所公知的，在建圖初始階段，通常由人推動(dòng)機(jī)器人遍歷主要路徑。因此，可在機(jī)器人的行進(jìn)路線上以預(yù)定間隔設(shè)置節(jié)點(diǎn)，并將節(jié)點(diǎn)信息存儲(chǔ)在地圖中。在本示例中，存儲(chǔ)的節(jié)點(diǎn)信息可以包括該節(jié)點(diǎn)所在的局部柵格區(qū)域的索引，因此，只要確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，就可通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息中的索引獲取該節(jié)點(diǎn)所在的局部柵格區(qū)域的地圖，大大提高了數(shù)據(jù)匹配和搜索的效率。該索引可以是該局部柵格區(qū)域的編號(hào)，也可以是指向存儲(chǔ)該局部柵格區(qū)域的地圖的存儲(chǔ)空間的指針。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要設(shè)置節(jié)點(diǎn)信息的內(nèi)容。
[0018]在一個(gè)示例中，在地圖中，可以將機(jī)器人依次通過(guò)的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間標(biāo)記為直接可達(dá)，以及可以將彼此距離不超過(guò)預(yù)設(shè)距離的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間標(biāo)記為直接可達(dá)，并且可以存儲(chǔ)被標(biāo)記為直接可達(dá)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的直達(dá)路徑的距離度量值。根據(jù)該示例，能夠得到很全面的路徑網(wǎng)絡(luò)圖，從而在后續(xù)路徑規(guī)劃中，可以非常方便地確定最優(yōu)路徑。例如，可以根據(jù)路徑網(wǎng)絡(luò)圖規(guī)劃出多種可達(dá)路徑，然后選擇距離度量值之和最小的路徑作為最優(yōu)路徑。例如，可以將與節(jié)點(diǎn)A直接可達(dá)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)以及相應(yīng)的距離度量值存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)A的節(jié)點(diǎn)信息中。
[0019]進(jìn)一步地，上述預(yù)設(shè)距離可以為0.4米?0.6米，例如0.5米。發(fā)明人經(jīng)深入研究后發(fā)現(xiàn)，如果A、B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的距離小于該預(yù)設(shè)距離(例如0.5米)，即便A、B間存在障礙物，機(jī)器人也可在行走時(shí)通過(guò)局部避障方法實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)可直達(dá)。
[0020]在SLAM系統(tǒng)中，通常可通過(guò)SLAM約束來(lái)對(duì)地圖進(jìn)行修正。為施加SLAM約束，通常需要遍歷整張地圖以尋找匹配的、可施加SLAM約束的點(diǎn)對(duì)，其計(jì)算量非常大。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，可以在上文中描述的節(jié)點(diǎn)間搜索匹配的節(jié)點(diǎn)對(duì)，然后可以對(duì)該節(jié)點(diǎn)對(duì)施加SLAM約束以修正該柵格地圖。由于只需在設(shè)置的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行匹配，從而顯著減少了搜索節(jié)點(diǎn)對(duì)所耗費(fèi)的計(jì)算量。
[0021]在一個(gè)示例中，可以基于相鄰局部柵格區(qū)域的重疊部分來(lái)修正該柵格地圖。其原理如下:不同局部柵格區(qū)域的重疊部分的地圖信息應(yīng)當(dāng)是相同的，因此若相鄰局部網(wǎng)格區(qū)域中重疊部分的地圖信息不吻合，則可以以使重疊部分的地圖信息保持一致為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)柵格地圖進(jìn)行修正。
[0022]在一個(gè)示例中，可基于相同的局部柵格區(qū)域劃分來(lái)存儲(chǔ)各種環(huán)境信息，即針對(duì)每種環(huán)境信息(例如激光掃描信息、磁場(chǎng)分布信息、氣壓分布信息、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息和/或視覺(jué)特征等)，其均可采用相同的局部柵格區(qū)域劃分，例如，可以僅構(gòu)建一張柵格地圖，其中針對(duì)每個(gè)局部柵格區(qū)域地圖信息，不僅包括其激光掃描信息，還包括磁場(chǎng)分布信息、氣壓分布信息、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息和視覺(jué)特征等中的一者或多者(例如，全部)。在本發(fā)明的另一示例中，針對(duì)不同的環(huán)境信息，可采用不同的局部柵格區(qū)域劃分，即特定的一種或多種環(huán)境信息可采用某種局部柵格區(qū)域劃分，而另一種或多種環(huán)境信息可采用其他局部柵格區(qū)域劃分。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要進(jìn)行選擇針對(duì)不同種環(huán)境信息是否采用相同的局部柵格劃分。
[0023]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的混雜度量地圖的示意圖。如圖2所示，每個(gè)大方格表示一個(gè)局部柵格區(qū)域，圓點(diǎn)表示設(shè)置的節(jié)點(diǎn)，距離較近的節(jié)點(diǎn)間的連線通常表示直接可達(dá)，距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)間的連線通常表示施加的SLAM約束。
[0024]實(shí)施例2
[0025]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多信息的混雜度量地圖建圖裝置的結(jié)構(gòu)框圖。在本實(shí)施例中，該裝置包括信息獲取單元201和存儲(chǔ)器203。信息獲取單元201用于獲取多種環(huán)境信息，所述信息獲取單元包括用于獲取激光掃描信息的激光傳感器，還包括下列中的一者或多者:用于獲取磁場(chǎng)分布信息的傳感器、用于獲取氣壓分布信息的傳感器、用于獲取無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息的傳感器、用于獲取視覺(jué)特征的傳感器。存儲(chǔ)器203用于以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)所述多種環(huán)境信息以得到柵格地圖，所述局部柵格區(qū)域是沿著機(jī)器人的行進(jìn)路線設(shè)置的。
[0026]在一個(gè)示例中，存儲(chǔ)器203還可以用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息，所述節(jié)點(diǎn)可以是在機(jī)器人的行進(jìn)路線上按照預(yù)訂間隔設(shè)置的，所述節(jié)點(diǎn)信息可以包括該節(jié)點(diǎn)的位置信息以及用于指示該節(jié)點(diǎn)所在的局部柵格區(qū)域的索引；存儲(chǔ)器203還可以存儲(chǔ)彼此直接可達(dá)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以及該兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的直達(dá)路徑的距離度量值，其中，機(jī)器人依次經(jīng)過(guò)的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間可以被標(biāo)記為直接可達(dá)，以及彼此距離不超過(guò)預(yù)設(shè)距離的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間可以被標(biāo)記為直接可達(dá)。該預(yù)設(shè)距離可以為0.4m?0.6m，例如0.5米。
[0027]在一個(gè)示例中，該裝置還可以包括地圖修正單元(未示出)。地圖修正單元可以用于在所述節(jié)點(diǎn)間搜索匹配的節(jié)點(diǎn)對(duì)并對(duì)該節(jié)點(diǎn)對(duì)施加SLAM約束以修正所述柵格地圖，和/或基于相鄰局部柵格區(qū)域的重疊部分修正所述柵格地圖。
[0028]針對(duì)不同種環(huán)境信息設(shè)置的局部柵格區(qū)域可以是相同的或者不同的。
[0029]以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，上述說(shuō)明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說(shuō)明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)許多修改和變更都是顯而易見(jiàn)的。本文中所用術(shù)語(yǔ)的選擇，旨在最好地解釋各實(shí)施例的原理、實(shí)際應(yīng)用或?qū)κ袌?chǎng)中的技術(shù)的改進(jìn)，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多信息的混雜度量地圖建圖方法，該方法包括: 獲取多種環(huán)境信息，所述多種環(huán)境信息包括激光掃描信息，還包括下列中的一者或多者:磁場(chǎng)分布信息、氣壓分布信息、無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息、視覺(jué)特征； 以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)所述多種環(huán)境信息以得到柵格地圖，所述局部柵格區(qū)域是沿著機(jī)器人的行進(jìn)路線設(shè)置的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括: 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息，所述節(jié)點(diǎn)是在機(jī)器人的行進(jìn)路線上按照預(yù)訂間隔設(shè)置的，所述節(jié)點(diǎn)信息包括該節(jié)點(diǎn)的位置信息以及用于指示該節(jié)點(diǎn)所在的局部柵格區(qū)域的索引。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，機(jī)器人依次經(jīng)過(guò)的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間被標(biāo)記為直接可達(dá)，以及彼此距離不超過(guò)預(yù)設(shè)距離的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間被標(biāo)記為直接可達(dá)，并存儲(chǔ)被標(biāo)記為直接可達(dá)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的直達(dá)路徑的距離度量值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，該方法還包括: 所述預(yù)設(shè)距離為0.4米?0.6米。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括: 在所述節(jié)點(diǎn)間搜索匹配的節(jié)點(diǎn)對(duì)并對(duì)該節(jié)點(diǎn)對(duì)施加SLAM約束，以修正所述柵格地圖。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于相鄰局部柵格區(qū)域的重疊部分修正所述柵格地圖。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，針對(duì)不同種環(huán)境信息設(shè)置的局部柵格區(qū)域是相同的或者不同的。8.—種多信息的混雜度量地圖建圖裝置，該裝置包括: 信息獲取單元，用于獲取多種環(huán)境信息，所述信息獲取單元包括用于獲取激光掃描信息的激光傳感器，還包括下列中的一者或多者:用于獲取磁場(chǎng)分布信息的傳感器、用于獲取氣壓分布信息的傳感器、用于獲取無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度分布信息的傳感器、用于獲取視覺(jué)特征的傳感器； 存儲(chǔ)器，用于以局部柵格區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)所述多種環(huán)境信息以得到柵格地圖，所述局部柵格區(qū)域是沿著機(jī)器人的行進(jìn)路線設(shè)置的。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中， 所述存儲(chǔ)器還用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息，所述節(jié)點(diǎn)是在機(jī)器人的行進(jìn)路線上按照預(yù)訂間隔設(shè)置的，所述節(jié)點(diǎn)信息包括該節(jié)點(diǎn)的位置信息以及用于指示該節(jié)點(diǎn)所在的局部柵格區(qū)域的索弓I; 所述存儲(chǔ)器還存儲(chǔ)彼此直接可達(dá)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以及該兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的直達(dá)路徑的距離度量值，其中，機(jī)器人依次經(jīng)過(guò)的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間被標(biāo)記為直接可達(dá)，以及彼此距離不超過(guò)預(yù)設(shè)距離的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間被標(biāo)記為直接可達(dá)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，該裝置還包括: 地圖修正單元，用于在所述節(jié)點(diǎn)間搜索匹配的節(jié)點(diǎn)對(duì)并對(duì)該節(jié)點(diǎn)對(duì)施加SLAM約束以修正所述柵格地圖，和/或基于相鄰局部柵格區(qū)域的重疊部分修正所述柵格地圖。
【文檔編號(hào)】G09B29/00GK105869512SQ201610377669
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】汪雅楠
【申請(qǐng)人】北京云跡科技有限公司