基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法和系统，其中，方法包括：构建本地机载端与远程服务端的通信链路，本地机载端连接有机器人；本地机载端通过通信链路接收远程服务端发送的结构平面图，并转换为PGM灰度图进行存储，获取结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，结合PGM灰度图生成对应的配置文件，得到栅格地图，根据栅格地图生成导航地图，并与机器人进行交互，根据导航地图进行机器人室内导航。本发明专利技术能够直接根据室内的结构平面图实现机器人室内导航，避免了复杂的算法，降低了设备性能要求，提高了导航效率和精度，且能够适用于简单或时效性要求较高等情况的导航任务。情况的导航任务。情况的导航任务。

【技术实现步骤摘要】
基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法和系统


[0001]本专利技术涉及室内导航
，尤其涉及一种基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法和系统。

技术介绍

[0002]随着机器人技术不断升级和应用场景不断扩大，机器人室内导航取得快速发展。机器人室内导航核心技术包括地图生成技术、导航控制技术及远程交互技术等。在地图生成
中，通常是机器人自行建图得到导航地图，通过机器人在室内行走，配合搭载的激光传感器或视觉传感器进行环境扫描，建立可识别的二维或三维地图，并根据该地图进行机器人的导航控制。但是，机器人建立准确的环境地图需要性能较高的激光或视觉传感器，硬件成本高，且需要配合复杂的建图算法，软件开发成本高，此外，对于室内复杂的大环境，机器人自主建图的效率低，耗时长。
[0003]因此，亟需一种能够简化算法，降低设备性能要求，提高导航效率的室内导航地图生成方法。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法和系统。
[0005]一种基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法，包括以下步骤：建立本地机载端与远程服务端的通信链路，所述本地机载端连接有机器人；通过所述通信链路接收所述远程服务端发送的结构平面图；将所述结构平面图转换为PGM灰度图，并进行存储；获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，结合所述PGM灰度图生成对应的配置文件，根据所述配置文件和PGM灰度图生成栅格地图；根据所述栅格地图生成导航地图，并与所述机器人进行交互，根据所述导航地图进行机器人室内导航。
[0006]在其中一个实施例中，所述将所述结构平面图转换为PGM灰度图，并进行存储，具体包括：检测所述结构平面图是否符合标准，在所述结构平面图由黑色线条和白色底图构成时，认定所述结构平面图符合标准；在所述结构平面图符合标准时，对所述结构平面图进行加权平均灰度处理，得到单通道的PGM灰度图，加权公式为：
[0007]Gray＝R
×
0.299+G
×
0.587+B
×
0.144
[0008]在所述结构平面图不符合标准时，存在干扰噪声或彩色底图两种形式；在所述结构平面图中存在干扰噪声时，采用阈值法提取所述噪声信息，并根据修复函数对处理后的图像进行修复，得到标准平面图，并对所述标准平面图进行加权平均灰度处理，得到PGM灰度图；在所述结构平面图中存在彩色底图时，采用加权算法得到单通道灰度图和彩色底图颜色对应的灰度像素值，并通过循环遍历算法遍历所述单通道灰度图，获取与彩色底图颜色对应的所有灰度像素点，将所述彩色底图颜色对应的灰度像素点的像素值转换为255，得到PGM灰度图；将获取的所述PGM灰度图存储在所述本地机载端的固定路径。
[0009]在其中一个实施例中，所述获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，结合所述PGM灰度图生成对应的配置文件，根据所述配置文件和PGM灰度图生成栅格地图，具体包括：预设所述PGM灰度图的存放路径、原点坐标、占用阈值和空闲阈值；获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，并根据所述比例尺关系和室内实际尺寸配置分辨率参数；根据所述分辨率参数、PGM灰度图的存放路径、原点坐标、占用阈值和空闲阈值，生成对应的配置文件；根据所述配置文件和PGM灰度图，生成栅格地图。
[0010]在其中一个实施例中，所述获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，并根据所述比例尺关系和室内实际尺寸配置分辨率参数，具体包括：根据所述PGM灰度图获取对应的图片像素，所述图片像素包括宽度像素和高度像素；获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，所述室内实际尺寸包括实际长度或实际宽度，且所述实际长度和实际宽度与所述宽度像素和高度像素分别对应；根据所述实际长度和实际宽度与所述宽度像素和高度像素，计算得到分辨率参数，公式为：
[0011]resolution＝L/Width or resolution＝W/Height
[0012]其中，resolution表示分辨率参数，L表示实际长度，W表示实际宽度，Width表示宽度像素，Height表示高度像素。
[0013]在其中一个实施例中，所述根据所述栅格地图生成导航地图，并与所述机器人进行交互，根据所述导航地图进行机器人室内导航，具体包括：启动地图加载节点，配置全局地图、代价地图和运动规划参数；将所述栅格地图通过ROS系统加载为导航地图，并与所述机器人进行交互，根据所述导航地图进行机器人室内导航。
[0014]在其中一个实施例中，所述根据所述栅格地图生成导航地图，并与所述机器人进行交互，根据所述导航地图进行机器人室内导航，还包括：基于gmapping SLAM建图节点，结合机器人实时扫描获取室内墙体边界和障碍物的形状及位置，获取补充导航信息；按照设定频率对所述补充导航信息进行保存，根据所述补充导航信息对栅格地图进行更新，并根据更新后的栅格地图进行重新加载，得到新导航地图，根据所述新导航地图进行机器人室内导航。
[0015]在其中一个实施例中，还包括：所述机器人将所述导航轨迹实时发送至所述本地机载端；所述本地机载端通过所述通信链路与所述远程服务端进行信息交互；通过所述远程服务端显示机器人的实时导航轨迹。
[0016]一种基于结构平面图的机器人室内导航地图生成系统，用于实现如上所述的基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法，包括：本地机载端、远程服务端和机器人，所述本地机载端与所述远程服务端通过通信链路连接，且所述本地机载端连接有机器人；所述本地机载端用于通过所述通信链路接收所述远程服务端发送的结构平面图；将所述结构平面图转换为PGM灰度图，并进行存储；获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，结合所述PGM灰度图，生成对应的配置文件，根据所述配置文件和PGM灰度图生成栅格地图；根据所述栅格地图生成导航地图，并发送至机器人；所述远程服务端用于通过通信链路向所述本地机载端发送结构平面图、结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸；所述机器人用于与所述本地机载端进行交互，并根据所述导航地图进行室内导航。
[0017]在其中一个实施例中，还包括：所述本地机载端包括有图像接收模块、图像处理模块、数据请求模块、数据配置模块、地图校正模块和地图更新模块；其中，所述图像接收模块
用于接收远程服务端发送的结构平面图并存入本地；所述图像处理模块用于将所述结构平面图转换为PGM灰度图；所述数据请求模块用于向所述远程服务端发送获取结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸的请求信息；所述数据配置模块用于根据所述PGM灰度图及接收到的比例尺关系和室内实际尺寸配置分辨率参数、像素和原点坐标；所述地图校正模块用于根据机器人导航过程中扫描获取的室内环境信息，通过SLAM建图算法对栅格地图进行匹配校正，并根据设定频率保存更新后的栅格地图；所述地图更新模块用于重新加载更新后的栅格地图，进行导航地图更新，得到新导航地图；所述远程服务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：建立本地机载端与远程服务端的通信链路，所述本地机载端连接有机器人；通过所述通信链路接收所述远程服务端发送的结构平面图；将所述结构平面图转换为PGM灰度图，并进行存储；获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，结合所述PGM灰度图生成对应的配置文件，根据所述配置文件和PGM灰度图生成栅格地图；根据所述栅格地图生成导航地图，并与所述机器人进行交互，根据所述导航地图进行机器人室内导航。2.根据权利要求1所述的基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法，其特征在于，所述将所述结构平面图转换为PGM灰度图，并进行存储，具体包括：检测所述结构平面图是否符合标准，在所述结构平面图由黑色线条和白色底图构成时，认定所述结构平面图符合标准；在所述结构平面图符合标准时，对所述结构平面图进行加权平均灰度处理，得到单通道的PGM灰度图，加权公式为：Gray＝R
×
0.299+G
×
0.587+B
×
0.144在所述结构平面图不符合标准时，存在干扰噪声或彩色底图两种形式；在所述结构平面图中存在干扰噪声时，采用阈值法提取所述噪声信息，并根据修复函数对处理后的图像进行修复，得到标准平面图，并对所述标准平面图进行加权平均灰度处理，得到PGM灰度图；在所述结构平面图中存在彩色底图时，采用加权算法得到单通道灰度图和彩色底图颜色对应的灰度像素值，并通过循环遍历算法遍历所述单通道灰度图，获取与彩色底图颜色对应的所有灰度像素点，将所述彩色底图颜色对应的灰度像素点的像素值转换为255，得到PGM灰度图；将获取的所述PGM灰度图存储在所述本地机载端的固定路径。3.根据权利要求1所述的基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法，其特征在于，所述获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，结合所述PGM灰度图生成对应的配置文件，根据所述配置文件和PGM灰度图生成栅格地图，具体包括：预设所述PGM灰度图的存放路径、原点坐标、占用阈值和空闲阈值；获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，并根据所述比例尺关系和室内实际尺寸配置分辨率参数；根据所述分辨率参数、PGM灰度图的存放路径、原点坐标、占用阈值和空闲阈值，生成对应的配置文件；根据所述配置文件和PGM灰度图，生成栅格地图。4.根据权利要求3所述的基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法，其特征在于，所述获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，并根据所述比例尺关系和室内实际尺寸配置分辨率参数，具体包括：根据所述PGM灰度图获取对应的图片像素，所述图片像素包括宽度像素和高度像素；获取所述结构平面图的比例尺关系和室内实际尺寸，所述室内实际尺寸包括实际长度或实际宽度，且所述实际长度和实际宽度与所述宽度像素和高度像素分别对应；
根据所述实际长度和实际宽度与所述宽度像素和高度像素，计算得到分辨率参数，公式为：resolution＝L/Width or resolution＝W/Height其中，resolution表示分辨率参数，L表示实际长度，W表示实际宽度，Width表示宽度像素，Height表示高度像素。5.根据权利要求1所述的基于结构平面图的机器人室内导航地图生成方法，其特征在于，所述根据所述栅格地图生成导航地图，并与所述机器人进行交互，根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨森，陈伟，孙健，俞成浦，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：