機器人定位導航方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種定位導航方法及系統，尤其涉及一種機器人定位導航方法及系統。
【背景技術】
[0002]市場上的家用機器人，例如掃地機器人，現時在室內定位導航主要靠無線定位技術，例如WiFi (Wireless Fidelity)、紅外線和藍牙等現有技術，但是這些無線定位技術都有它的缺點，如下所示:
[0003]W1-Fi技術，無線局域網絡(WLAN)是一種全新的信息獲取平臺，可以在廣泛的應用領域內實現復雜的大范圍定位、監測和追蹤任務，而網絡節點自身定位是大多數應用的基礎和前提。W1-Fi繪圖的精確度大約在1米至20米的范圍內，總體而言，它比蜂窩網絡三角測量定位方法更精確。目前，它應用于小范圍的室內定位，成本較低。但無論是用于室內還是室外定位，W1-Fi收發器都只能覆蓋半徑90米以內的區域，而且很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。
[0004]紅外線室內定位技術的原理是，紅外線IR(infrared)標識發射調制的紅外射線，通過安裝在室內的光學傳感器接收進行定位。雖然紅外線具有相對較高的室內定位精度，缺點是由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播。直線視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點使其室內定位的效果很差。加上，紅外線容易被熒光燈或者房間內的燈光干擾，在精確定位上有局限性，只能適合短距離傳播。
[0005]藍牙技術是通過測量信號強度進行定位。這是一種短距離低功耗的無線傳輸技術，在室內安裝適當的藍牙局域網接入點，把網絡配置成基于多用戶的基礎網絡連接模式，并保證藍牙局域網接入點始終是這個微微網的主設備，就可以獲得用戶的位置信息。其不足在于藍牙器件和設備的價格比較昂貴，而且對于復雜的空間環境，藍牙系統的穩定性稍差，受噪聲信號干擾大。
[0006]然而，現有的機器人定位導航技術，往往不是定位精準度低就是硬件架設成本較高等各種問題。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明實施例提供一種機器人定位導航方法及裝置，以提高定位導航精準度。
[0008]本發明實施例提供了一種機器人定位導航方法，該方法包括以下步驟:
[0009]深度攝像頭記錄室內移動位置及其對應的影像；
[0010]分析深度攝像頭回傳的機器人移動位置及影像以完成圖像特征點與物理特征點的配對以確定機器人的位置、方向與環境；
[0011]根據圖像特征點與物理特征點配對，及確定的機器人位置、方向與環境獲取完整的室內地圖瀏覽系統；
[0012]接收到用戶發出的任務執行指令并規劃出最佳無碰撞路線；
[0013]機器人按照最佳無碰撞路線移動來執行任務；或
[0014]將獲得的室內地圖瀏覽系統及定位信息發送給無傳感能力的機器人，并讓無傳感能力的機器人按照路徑規劃路線移動來執行任務。
[0015]此外，本發明實施例還提供了一種機器人定位導航裝置，該裝置包括:
[0016]記錄模塊，用于通過深度攝像頭記錄室內移動位置及其對應的影像；
[0017]分析模塊，用于分析深度攝像頭回傳的機器人移動位置及影像以完成圖像特征點與物理特征點的配對以確定機器人的位置、方向與環境；
[0018]導航模塊，用于根據圖像特征點與物理特征點配對，及確定的機器人位置、方向與環境獲取完整的室內地圖瀏覽系統；
[0019]執行模塊，用于接收到用戶發出的任務執行指令時規劃出最佳無碰撞路線以讓機器人按照路線移動來執行任務或者將上述地圖瀏覽系統及最佳無碰撞路線發給無傳感能力的機器人以執行任務。
[0020]本發明的機器人定位導航方法及系統通過利用深度攝像頭記錄室內移動位置及其對應的影像，分析深度攝像頭回傳的機器人移動位置及影像以完成圖像特征點與物理特征點的配對以確定機器人的位置、方向與環境，根據圖像特征點與物理特征點配對，及確定的機器人位置、方向與環境獲取完整的室內地圖瀏覽系統，最終接收到用戶發出的任務執行指令時規劃出最佳無碰撞路線以讓機器人或者其它無傳感能力的機器人按照路線移動來完成任務。這樣能提高機器定位導航的精準度也大大降低了硬件架設成本、并可通過該機器人控制其他機器人或智能家居計備。
【附圖說明】
[0021]通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將會變得更加清晰。
[0022]圖1為本發明實施例提供的機器人的示意圖。
[0023]圖2為本發明實施例一提供的圖片搜索方法的流程圖。
[0024]圖3為圖2中S1步驟的詳細子流程圖。
[0025]圖4為本發明實施例三提供的圖片搜索方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0027]請參閱圖1，是本發明實施例的機器人結構示意圖。
[0028]所述機器人是一個集環境感知、動態決策與規劃、行為控制與執行等多功能于一體的綜合系統。它集中了傳感器技術、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多學科的研究成果，代表機電一體化的最高成就，是目前科學技術發展最活躍的領域之一。隨著機器人性能不斷地完善，移動機器人的應用范圍大為擴展，不僅在工業、農業、醫療、服務等行業中得到廣泛的應用，而且在城市安全、國防和空間探測領域等有害與危險場合得到很好的應用。本發明的機器人以底盤驅動輪5，底盤驅動6，底盤萬向輪4構成底盤移動的機械模塊，通過控制器驅動底盤驅動輪5及底盤驅動輪6轉動，底盤萬向輪4在整個底盤中配合移動的同時起支撐作用。頭部1的轉動由頭部旋轉驅動使頭部具有兩個旋轉自由度，在頭部上方搭載深度攝像頭2，搭載特定的控制系統控制機器人本身進行定位導航以完成用戶發出的任務指令。為了配合完成各項任務，所述移動移動機器人還可搭載其它各種感應器，例如溫控感應器等。
[0029]本發明的移動機器人可以用于室內定位導航，記錄機器人在室內的移動位置及所經過的影像，并通過計算視覺算法分析上述移動位置及影像規劃出室內地圖瀏覽導航系統，在接收到用戶的任務執行指令時規劃出一條最佳無碰撞路線。
[0030]圖2是本發明實施例的機器人定位導航方法的流程圖。
[0031]本實施例適用于機器人根據室內移動位置及記錄影像規劃出室內地圖瀏覽導航系統，并接收用戶的任務執行指令時規劃出最佳無碰撞路線的情況，該方法可以由機器人來執行。該定位導航方法具體包括如下:
[0032]步驟S1，移動機器人通過深度攝像頭記錄室內移動位置及其對應的影像。
[0033]現實生活中，用戶可能利用移動機器人來完成各種各樣的任務，完成任務前要有個路線規劃，也即獲知應用環境。當一個移動機器人放置于新的應用環境時，移動機器人會在新的室內環境移動，頭部搭載的深度攝像頭也會隨著頭部旋轉進行各角度無死角的拍攝記錄。記錄機器人在室內的移動位置及其途經過程拍攝的影像以獲得一個大致的粗定路經。所述深度攝像頭將機器人移動位置及拍攝影像傳回到機器人以后續進行分析處理。所述影像包括圖像信息及距離信息等。
[0034]步驟S2，分析深度攝像頭回傳的機器人移動位置及記錄影像以完成圖像特征點與物理特征點的配對以確定機器人的位置、方向與環境。
[0035]具體的，機器人獲取其頭部搭載的深度攝像頭回傳的機器人移動位置，及記錄的影像后，采集所述移動位置的具體地址信息及方向等信息，同時采集所述影像中的標志、圖像、路標等信息，通過計算機視覺測量算法分析上述采集到的信息，完成圖像特征點和物理特征點的配對。
[0036]視覺傳感器獲取的信息分為兩類，第一類是攝相機等獲取的數字灰度圖像，但這樣圖像不能給出直接的三維信息。第二類是三維視覺傳感獲得的距離圖像。本實施例中，所述機器人是采用第二類，通過深度攝像頭獲取三維視覺傳感。通過這種方式獲取圖像上每一點的像素值不是亮度而是距離。這樣的圖像與光照無關，而且物體的三維外形與物體表面形狀相同，計算機從這種具有的三維信息的圖像止識別物體更容易。
[0037]其中三維信息的獲取是通過以下方式:
[0038]機器人在室內移動、改變位置時，從不同角度對被測物體拍攝，通過導軌的移動可精確的得到兩者之間的距離。對檢測出的特征點進行特征點的匹配，匹配后計算視差，利用視差取得對應物點在攝像機坐標系中的空間位置。在邊緣點的檢測和匹配時，使用了亞像素技術，使測量的精度不再局限于一個像素的精度。
[0039]通過上述方式，機器人識別每個物件三維坐標測量，進而確定機器人的每一個移動點的具體位置。
[0040]步驟S3，完善的規劃出室內地圖瀏覽導航系統。
[0041]通過計算機視覺測量算法完成圖像特征點與物理特征點的配對后，確定機器人的每一個移動點的具體位置，方向以及所處的環境信息，并完整地把室內地圖瀏覽導航系統規