一种移动机器人室内功能区域的定位方法及系统技术方案

本申请公开了一种移动机器人室内功能区域定位的方法，该方法包括，移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息，基于获取的第一特征信息，其中，第一特征信息至少包括各功能区域中的至少一个智能设备响应于重定位所输出的特征信息；识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息，根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息。本发明专利技术能够根据移动机器人、智能设备功能的不同，采用灵活的定位方式，不需要额外地改造外界环境，适应性强，图像和音频的结合方式，更进一步地提高了定位的鲁棒性，成本低廉，为非工业环境下的室内定位提供了经济的实现方式。

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人室内功能区域的定位方法及系统
本专利技术涉及室内定位领域，特别地，涉及一种移动机器人室内功能区域的定位方法及系统。
技术介绍
近年来，移动机器人以其工作效率高、灵活性强、可靠性高、适用于恶劣工作环境等优点而得到广泛应用。目前各种室内定位方法受成本、定位精度、可靠性、以及易用性等因素的影响，一般有以下几种技术方案：1、基于激光雷达技术通过在移动机器人设备上安装单线或多线激光雷达器件，预先对周围环境进行地图构建，以作为已知的地图保存；在任一时刻(实时)观察周围环境的地图特征，与已知的地图中的特征进行对比，从而定位到自身处于地图中的位置。但基于激光雷达的定位技术也有明显的缺陷，如果遭遇“绑架问题”(将正常移动中的机器人手动搬运到另外的区域)，或者移动机器人所在的区域内有多个特征近似的小区域，都会导致移动机器人定位失败。2、基于视觉技术使用计算机视觉分析技术，分析周围环境的特征，从而对周围环境进行地图构建和定位。使用视觉技术进行定位的缺点在于，若环境常常会出现多而小的变动，比如家庭中桌椅位置的变动，窗帘开关，自然光照和灯光的变化等等，会大概率地导致基于视觉的定位失败。3、基于超声波技术超声波技术需要在移动机器人及所在环境中放置声波信号源和接收器件，由于受多径效应和非视距传播影响很大，导致室内定位要么硬件投入较大，要么定位效果较差。4、基于无线通讯技术基于蓝牙、紫峰(Zigbee)、超宽带(UWB)等无线通讯技术的室内定位方案，需要在移动机器人及周围环境中安装数量较多的信号发射端和接收端，实现成本较高。基于WiFi技术的定位技术，依赖于环境中WiFi信号的相对稳定，一旦WiFi信号不稳定，比如家用无线路由关闭或者移动位置，将导致定位失败或出错。5、基于RFID无线射频技术无线射频技术不具有通信能力，抗干扰能力较差。另一种基于红外路标的移动机器人定位方式，采用红外发射二极管制作点阵路标，贴附于室内天花板上，移动机器人通过识别此类红外路标，从而实现定位。该定位方法需要额外的布置红外路标，这些红外路标破坏了室内环境的美观，仅适合工业生产环境下的应用。在上述定位技术中，无论是基于所在环境地图中进行特征比对的激光雷达技术或视觉技术，还是基于收发信号通过通信进行定位的技术，基本是针对工业生产环境下的移动机器人定位设计，成本高昂，对应用环境改动大，欠缺友好。
技术实现思路
本专利技术提供了一种移动机器人室内功能区域的定位方法，以解决非工业环境下的移动机器人的室内定位，提高对应用环境的友好性。本专利技术提供一种移动机器人室内功能区域定位的方法，该方法包括，移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息，其中，第一特征信息至少包括各功能区域中的至少一个智能设备响应于重定位所输出的特征信息；基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息，根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息。较佳地，该方法进一步包括，移动机器人进行初始化配置，根据用户的选择配置定位策略，并保存；其中，定位策略包括图像定位方式和/或音频定位方式；所述移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息进一步包括，获取定位策略，如果定位策略是按照图像定位方式，则触发基于图像的定位，获取当前第一特征信息为移动机器人视野范围内的图像信息，、和/或智能设备输出的图像信息；如果定位策略是按照音频信号定位方式，则触发基于音频信号的定位，获取当前第一特征信息为移动机器人记录的各个智能设备分别输出的第一音频信号；如果定位策略是按照图像和音频信号定位方式，则并行触发基于音频信号的定位和基于图像信号的定位，获取当前第一特征信息为移动机器人视野范围内的图像信息、和移动机器人记录的各个智能设备分别输出的第一音频信号。其中，所述定位策略还包括，为图像定位方式和音频定位方式分别设置的优先级，所述获取定位策略进一步包括，按照优先级顺序，触发执行第一优先级的定位方式，如果第一优先级的定位方式失败后，则触发第二优先级的定位方式，如果第二优先级的定位方式失败，则交替执行第一优先级和第二优先级的定位方式，直至定位成功。较佳地，所述基于图像的定位进一步包括，移动机器人进行初始化配置，以移动机器人的巡视视角，采集各功能区域中作为功能区域至少一个标志物外观的图像；所述第二特征信息为功能区域中至少一个标志物图像信息，所述移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息包括：当移动机器人触发重定位时，移动机器人采集当前视野范围内的图像；通过局域网向具有图像获取功能的智能设备发送重定位指令，使得智能设备响应于所述重定位指令获取其当前视野区域内的图像信息；所述基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息包括，基于移动机器人所采集的当前视野范围内的图像信息、和/或智能设备输出的图像信息，分析和识别当前图像中是否具有用于确定功能区域的标志物；如果有，则执行所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息的步骤，如果没有，则采集下一视野范围内的图像；所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息包括：根据识别出的标志物所对应的功能区域信息，确定当前所在的功能区域。其中，所述基于图像的定位进一步包括，基于初始化过程中所采集的标志物图像，对图像识别模型进行训练，将训练识别出的结果所对应的功能区域信息保存，所述分析和识别当前图像中是否具有用于确定功能区域的标志物进一步包括，基于训练好的图像识别模型，分析和识别当前图像中是否具有用于确定功能区域的标志物。其中，所述基于音频信号的定位进一步包括，移动机器人进行初始化配置，在各个智能设备位置附近分别记录至少一个智能设备输出的第一音频信号，将记录的第一音频信号作为移动机器人在该功能区域的标准音频信号，建立标准音频信号与功能区域信息和/或智能设备的对应关系；所述第二特征信息为初始化时所存储的标准音频信号；所述移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息包括：当移动机器人触发重定位时，通过局域网向该局域网中的智能设备发送重定位指令；记录当前来自各个智能设备依次输出的第一音频信号，所述基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息包括：将当前记录的第一音频信号与初始化时所存储的标准音频信号进行匹配，如果匹配成功，则执行所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息的步骤；如果匹配不成功，则移动机器人在移动中进行定位；所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人室内功能区域定位的方法，其特征在于，该方法包括，/n移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息，其中，第一特征信息至少包括各功能区域中的至少一个智能设备响应于重定位所输出的特征信息；/n基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息，/n根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人室内功能区域定位的方法，其特征在于，该方法包括，
移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息，其中，第一特征信息至少包括各功能区域中的至少一个智能设备响应于重定位所输出的特征信息；
基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息，
根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括，
移动机器人进行初始化配置，根据用户的选择配置定位策略，并保存；其中，定位策略包括图像定位方式和/或音频定位方式；
所述移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息进一步包括，
获取定位策略，
如果定位策略是按照图像定位方式，则触发基于图像的定位，获取当前第一特征信息为移动机器人视野范围内的图像信息、和/或智能设备输出的图像信息；
如果定位策略是按照音频信号定位方式，则触发基于音频信号的定位，获取当前第一特征信息为移动机器人记录的各个智能设备分别输出的第一音频信号；
如果定位策略是按照图像和音频信号定位方式，则并行触发基于音频信号的定位和基于图像信号的定位，获取当前第一特征信息为移动机器人视野范围内的图像信息、和/或智能设备输出的图像信息、和移动机器人记录的各个智能设备分别输出的第一音频信号。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定位策略还包括，为图像定位方式和音频定位方式分别设置的优先级，
所述获取定位策略进一步包括，按照优先级顺序，触发执行第一优先级的定位方式，如果第一优先级的定位方式失败后，则触发第二优先级的定位方式，如果第二优先级的定位方式失败，则交替执行第一优先级和第二优先级的定位方式，直至定位成功。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于图像的定位进一步包括，移动机器人进行初始化配置，以移动机器人的巡视视角，采集各功能区域中作为功能区域至少一个标志物外观的图像；
所述第二特征信息为功能区域中至少一个标志物图像信息，
所述移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息包括：
当移动机器人触发重定位时，移动机器人采集当前视野范围内的图像；通过局域网向具有图像获取功能的智能设备发送重定位指令，使得智能设备响应于所述重定位指令获取其当前视野区域内的图像信息；
所述基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息包括，
基于移动机器人所采集的当前视野范围内的图像信息、和/或智能设备输出的图像信息，分析和识别当前图像中是否具有用于确定功能区域的标志物；
如果有，则执行所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息的步骤，
如果没有，则采集下一视野范围内的图像；
所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息包括：根据识别出的标志物所对应的功能区域信息，确定当前所在的功能区域。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于图像的定位进一步包括，基于初始化过程中所采集的标志物图像，对图像识别模型进行训练，将训练识别出的结果所对应的功能区域信息保存，
所述分析和识别当前图像中是否具有用于确定功能区域的标志物进一步包括，基于训练好的图像识别模型，分析和识别当前图像中是否具有用于确定功能区域的标志物。


6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于音频信号的定位进一步包括，移动机器人进行初始化配置，在各个智能设备位置附近分别记录至少一个智能设备输出的第一音频信号，将记录的第一音频信号作为移动机器人在该功能区域的标准音频信号，建立标准音频信号与功能区域信息和/或智能设备的对应关系；
所述第二特征信息为初始化时所存储的标准音频信号；
所述移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息包括：当移动机器人触发重定位时，通过局域网向该局域网中的智能设备发送重定位指令；记录当前来自各个智能设备依次输出的第一音频信号，
所述基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息包括：将当前记录的第一音频信号与初始化时所存储的标准音频信号进行匹配，
如果匹配成功，则执行所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息的步骤；
如果匹配不成功，则移动机器人在移动中进行定位；
所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息的步骤包括，根据标准音频信号与功能区域信息和/或智能设备的对应关系，得到当前所在功能区域信息。


7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于音频信号的定位和基于图像信号的定位进一步包括，
移动机器人进行初始化配置，移动机器人分别记录各个功能区域至少一个智能设备输出的音频信号，将该音频信号作为标识移动机器人所在功能区域的标准音频信号，并建立标准音频信号与功能区域信息、和/或智能设备的对应关系；并且，移动机器人分别巡视采集各个功能区域至少一个标志物的外观图像；
所述第二特征信息为初始化时所存储的标准音频信号、和功能区域中至少一个标志物图像信息；
所述移动机器人触发重定位，获取当前第一特征信息包括：当移动机器人触发重定位时，采集当前视野范围内的图像，并通过局域网向具有图像获取功能的智能设备发送重定位指令，使得智能设备响应于所述重定位指令获取其当前视野区域内的图像信息；
所述基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的用于定位功能区域相关的第二特征信息，包括：基于移动机器人所采集的当前视野范围内的图像信息、和/或智能设备输出的图像信息，分析和识别当前图像中是否具有用于确定功能区域的标志物，并将当前记录的第一音频信号与初始化时所存储的标准音频信号进行匹配；
如果当前视野范围内的图像具有所述标志物，或者，当前记录的第一音频信号与初始化时所存储的标准音频信号匹配成功，则执行所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息的步骤，
否则，则采集下一视野范围内的图像，并在移动中进行定位；
所述根据第二特征信息所关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为当前的位置信息的步骤包括：根据识别出的标志物所对应的功能区域信息，或者，根据标准音频信号与功能区域信息和/或智能设备的对应关系，得到当前所在功能区域信息。


8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述移动机器人在移动中进行定位包括：
比较当前记录的第一音频信号与各个标准音频信号的差值；
将最小差值对应的标准音频信号所属的功能区域作为移动方向进行移动，并将标准音频信号对应的智能设备作为逼近的目标智能设备；
当达到重定位触发条件，则向所述目标智能设备发送重定位指令，记录当前来自目标设备输出的第一音频信号；
根据记录的当前第一音频信号增加的趋势，调整移动方向，直至记录的当前第一音频信号与所述标准音频信号匹配。


9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述差值为当前记录的第一音频信号的音量值与标准音频信号音量阈值的差值，
所述将当前记录的第一音频信号与初始化时所存储的标准音频信号进行匹配包括：将当前记录的第一音频信号的音量值与所述标准音频信号的音量阈值进行匹配；
所述当前第一音频信号增加的趋势为该信号音量值增加的趋势，
所述重定位触发条件包括，移动位移达到设定的位移阈值，和/或者移动时间达到设定的时间阈值。


10.一种移动机器人室内功能区域定位的方法，其特征在于，该方法包括，
各个功能区域中的至少一个智能设备分别接收来自移动机器人的重定位指令，
各个智能设备响应于所述重定位指令，分别获取当前第一特征信息，
基于获取的第一特征信息，识别出预先存储的第二特征信息，
根据第二特征信息关联的功能区域，获取功能区域信息，将所获取的功能区域信息作为移动机器人当前的位置信息，返回给移...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，
申请(专利权)人：杭州萤石软件有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33