一种基于视觉机器人的历史地图利用方法技术

本发明专利技术公开一种基于视觉机器人的历史地图利用方法，包括：步骤1、控制视觉机器人连续采集预设工作区域的预设路标的图像，并获取预设路标的路标信息；步骤2、将获取的路标信息同时传输给第一地图定位系统和第二地图定位系统；步骤3、控制第一地图定位系统和第二地图定位系统分别处理对应的路标信息，从而获得第一位姿信息和第二位姿信息；步骤4、选取同一预设路标下的第一位姿信息与第二位姿信息，并计算第一位姿信息与第二位姿信息的变换关系式；步骤5、根据变换关系式控制历史地图执行相应的变换操作，并利用变换后的历史地图作为参考进行后续的运动控制。本发明专利技术通过控制历史地图与实际的物理环境相匹配，进而提高路径规划的智能化程度。

A Historical Map Utilization Method Based on Visual Robot

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉机器人的历史地图利用方法
本专利技术属于智能控制
，尤其涉及一种基于视觉机器人的历史地图利用方法。
技术介绍
每次在同一工作区域内完成一次遍历，机器人经常重新建图、或增量建图的方式进行更新，但是更新后会变成生成新的地图，导致相对于原有地图的操作也随地图的改变而失效。例如扫地机器人，若地图改变，上一次未完成的清扫记录也会随之失效，无法进行断点续扫等任务，降低了扫地机的工作效率，每当在同一工作区域内重新启动工作时，视觉机器人所处的物理位置、运动方向，相对于上一次工作任务结束时很有可能是变化，或者，当前位置和与之匹配的地图中对应场景点大致位于同一位置，但是视觉传感器在两次采集的过程中不可能完全保持相同的位姿，从而导致读取的预先构建的历史地图所指示的方向与视觉机器人当前位置的方向不对应；因此，如何利用同一工作区域内预先保留的历史地图进行路径规划，使得历史地图就与实际的物理环境相匹配，成为现有技术亟需解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述技术缺陷，本专利技术依靠视觉系统重新把机体在历史地图的坐标和方向定位出来，使得历史地图就与实际的物理环境相匹配。一种基于视觉机器人的历史地图利用方法，该历史地图利用方法用于控制基于当前地图的第一地图定位系统和基于历史地图的第二地图定位系统相互独立工作，该历史地图利用方法包括：步骤1、控制视觉机器人连续采集预设工作区域的预设路标的图像，从中获取预设路标的路标信息；步骤2、将步骤1获取的路标信息同时传输给第一地图定位系统和第二地图定位系统；步骤3、控制第一地图定位系统按照预设匹配算法处理对应的路标信息，获得第一位姿信息，同时控制第二地图定位系统按照预设匹配算法处理对应的路标信息，获得第二位姿信息；步骤4、选取同一预设路标下的第一位姿信息与第二位姿信息，并计算第一位姿信息与第二位姿信息的变换关系式；步骤5、根据变换关系式控制历史地图执行相应的变换操作，利用变换后的历史地图作为参考，进行后续的运动控制；其中，历史地图是预先构建并保存在地图存储介质中的预设工作区域对应的环境地图；当前地图是在预设工作区域内实时构建的环境地图。地图存储介质是视觉机器人的系统内部的一个存储单元。该技术方案在保持机器人历史地图有效的前提下，增强所述视觉机器人对周围环境的学习能力，提高路径规划的智能化程度。进一步地，所述步骤3还包括，所述第一位姿信息从所述第一地图定位系统输出至第一缓冲内存空间中，用于等待读取以定位；其中，第一缓冲内存空间实时缓存着所述当前地图的地图属性信息；所述第二位姿信息从所述第二地图定位系统输出至第二缓冲内存空间中，用于等待读取；其中，第二缓冲内存空间存储着所述历史地图对应的地图属性信息；其中，地图属性信息包括用于标记地图存储介质的地图数据的地图标识符、路标数量、二维栅格地图、用于视觉定位的路标信息、路标信息经过转换输出的位姿信息、以及前述数据的校验值，位姿信息包括位置坐标和方位角度。该技术方案控制所述第二地图定位系统和所述第一地图定位系统各处理不同地图系统的数据，且支持处理的数据动态变化。进一步地，所述视觉机器人开启的初始时刻，或者每次所述预设工作区域开始遍历的时刻，从所述地图存储介质中读取一次所述历史地图对应的所述地图属性信息。该技术方案通过读取出所述地图存储介质中预先构建的历史地图数据，并存放于所述第二缓冲内存空间内，加快所述第二地图定位系统处理数据的速度，达到尽量早的读取出数据以提供给地图定位系统使用的技术效果。进一步地，在所述步骤3和所述步骤4之间，还包括：读取所述历史地图的所述地图属性信息，从而获得对应所述历史地图的所述路标数量；判断所述步骤1获取的预设路标的所述路标数量与读取的所述路标数量的差值是否大于一个预设数量阈值，是则从所述地图存储介质读取所述历史地图的所述地图属性信息入所述第二缓冲内存空间，再返回所述步骤1，否则进入所述步骤4。该技术方案用于判断基于所述历史地图下的所述第二位姿信息的有效性，确保历史地图的坐标系下处理的定位信息可以代表所述视觉机器人的位置信息。进一步地，所述读取所述历史地图的所述地图属性信息的控制方法包括：步骤401、根据所述地图标识符，判断所述地图存储介质中是否存在所述历史地图，是则进入步骤402，否则进入步骤406；步骤402、判断所述地图存储介质内对应的所述路标数量是否大于预设数量门限值，是则进入步骤403，否则进入步骤406；步骤403、判断所述地图存储介质内对应的所述路标数量是否大于所述第二缓冲内存空间中对应的所述路标数量，是则进入步骤404，否则进入步骤406；步骤404、清除所述第二缓冲内存空间内存储的所述地图属性信息，从所述地图存储介质读取相应的所述地图属性信息，并缓存入所述第二缓冲内存空间，然后进入步骤405；步骤405、计算缓存入所述第二缓冲内存空间的所述地图属性信息对应的数据的校验值，并与所述地图存储介质中读取出相匹配的所述校验值进行比较，若相同则确定从所述地图存储介质读取的数据正确，然后控制所述第二地图定位系统处理所述第二缓冲内存空间内的所述地图属性信息，以得到新的所述第二位姿信息，然后进入步骤406；否则确定从所述地图存储介质读取的数据错误；步骤406、从所述第二缓冲内存空间读取所述第二位姿信息，再进入所述步骤4。该技术方案通过判断缓冲内存空间与所述地图存储介质的地图属性信息的差异，来决定历史地图的地图属性信息的读取方式，提高地图读取的效率。进一步地，所述第一缓冲内存空间与所述第二缓冲内存空间是所述视觉机器人内部的系统申请开辟的缓存空间，是一种线性表；其中，所述第一位姿信息采用C++关联容器的方式保存于所述第一缓冲内存空间，所述第二位姿信息采用C++关联容器的方式保存于所述第二缓冲内存空间，所述第一位姿信息和所述第二位姿信息在内存空间中对应的key值对应所述路标信息的id号；其中，key值和id号是C++关联容器中配置的。该技术方案提高内存管理位姿信息的灵活性，提高读取缓冲内存的效率。进一步地，所述步骤4还包括：控制所述第二地图定位系统将同一所述预设路标的一组路标图像处理得到预设数量的位姿信息，然后去除最大值与最小值，取剩余数据的均值作为起定位作用的一个所述第二位姿信息；同时，控制所述第一地图定位系统将同一所述预设路标的一组路标图像处理得到预设数量的位姿信息，然后去除最大值与最小值，取剩余数据的均值作为起定位作用的一个所述第一位姿信息。减少定位数据带来的误差干扰。进一步地，所述第一地图定位系统和所述第二地图定位系统之间是相互独立工作，且内置所述预设匹配算法驱动处理所述路标信息。该技术方案控制历史地图的定位在软件上要与当前地图的定位独立开来，相互之间不存在耦合。进一步地，在所述步骤4中，所述变换关系式包括旋转矩阵和平移向量组成的变换关系式；所述变换操作包括控制所述历史地图旋转和平移。该技术方案控制借助旋转矩阵和平移向量的约束关系实现当前地图与历史地图的坐标统一，使得所述历史地图在旋转平移变换后与所述视觉机器人当前位置方向匹配。附图说明图1是一种基于视觉机器人的历史地图利用方法的流程图。图2是所述读取所述历史地图的所述地图属性信息的控制方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉机器人的历史地图利用方法，其特征在于，该历史地图利用方法用于控制基于当前地图的第一地图定位系统和基于历史地图的第二地图定位系统相互独立工作，该历史地图利用方法包括：步骤1、控制视觉机器人连续采集预设工作区域的预设路标的图像，从中获取预设路标的路标信息；步骤2、将步骤1获取的路标信息同时传输给第一地图定位系统和第二地图定位系统；步骤3、控制第一地图定位系统按照预设匹配算法处理对应的路标信息，获得第一位姿信息，同时控制第二地图定位系统按照预设匹配算法处理对应的路标信息，获得第二位姿信息；步骤4、选取同一预设路标下的第一位姿信息与第二位姿信息，并计算第一位姿信息与第二位姿信息的变换关系式；步骤5、根据变换关系式控制历史地图执行相应的变换操作，利用变换后的历史地图作为参考，进行后续的运动控制；其中，历史地图是预先构建并保存在地图存储介质中的预设工作区域对应的环境地图；当前地图是在预设工作区域内实时构建的环境地图；地图存储介质是视觉机器人的系统内部的一个存储单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉机器人的历史地图利用方法，其特征在于，该历史地图利用方法用于控制基于当前地图的第一地图定位系统和基于历史地图的第二地图定位系统相互独立工作，该历史地图利用方法包括：步骤1、控制视觉机器人连续采集预设工作区域的预设路标的图像，从中获取预设路标的路标信息；步骤2、将步骤1获取的路标信息同时传输给第一地图定位系统和第二地图定位系统；步骤3、控制第一地图定位系统按照预设匹配算法处理对应的路标信息，获得第一位姿信息，同时控制第二地图定位系统按照预设匹配算法处理对应的路标信息，获得第二位姿信息；步骤4、选取同一预设路标下的第一位姿信息与第二位姿信息，并计算第一位姿信息与第二位姿信息的变换关系式；步骤5、根据变换关系式控制历史地图执行相应的变换操作，利用变换后的历史地图作为参考，进行后续的运动控制；其中，历史地图是预先构建并保存在地图存储介质中的预设工作区域对应的环境地图；当前地图是在预设工作区域内实时构建的环境地图；地图存储介质是视觉机器人的系统内部的一个存储单元。2.根据权利要求1所述历史地图利用方法，其特征在于，所述步骤3还包括，所述第一位姿信息从所述第一地图定位系统输出至第一缓冲内存空间中，用于等待读取以定位；其中，第一缓冲内存空间实时缓存着所述当前地图的地图属性信息；所述第二位姿信息从所述第二地图定位系统输出至第二缓冲内存空间中，用于等待读取；其中，第二缓冲内存空间存储着所述历史地图对应的地图属性信息；其中，地图属性信息包括用于标记地图存储介质的地图数据的地图标识符、路标数量、二维栅格地图、用于视觉定位的路标信息、路标信息经过转换输出的位姿信息、以及前述数据的校验值，位姿信息包括位置坐标和方位角度。3.根据权利要求2所述历史地图利用方法，其特征在于，所述视觉机器人开启的初始时刻，或者每次所述预设工作区域开始遍历的时刻，从所述地图存储介质中读取一次所述历史地图对应的所述地图属性信息入所述第二缓冲内存空间。4.根据权利要求3所述历史地图利用方法，其特征在于，在所述步骤3和所述步骤4之间，还包括：读取所述历史地图的所述地图属性信息，从而获得对应所述历史地图的所述路标数量；判断所述步骤1获取的预设路标的所述路标数量与读取的所述路标数量的差值是否大于一个预设数量阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，赖钦伟，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44