地图构建方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种地图构建方法、装置、设备及存储介质，本申请从机器人当前所在位置出发，以相邻空白栅格作为下一跳逐栅格进行扩展访问，并将访问过的各栅格间连接关系记录在栅格连接关系列表中，当访问到前沿点对应的栅格时，查找相连的所有前沿点组成前沿点集合，并将各前沿点间的连接关系记录在栅格连接关系列表中。从每一前沿点集合中选取一个代表前沿点，并计算每一代表前沿点的探索代价，选取探索代价最小的代表前沿点作为最优前沿点，控制机器人向最优前沿点探索、建图。本申请在前沿点查找过程记录了栅格连接关系列表，可以基于栅格连接关系列表快速生成导航路径，无需二次遍历各个栅格，节省了时间，提升了地图构建效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
地图构建方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及机器人建图
，更具体的说，是涉及一种地图构建方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着移动机器人技术的快速发展，移动机器人运用在日常生活、工作中的可能性也越来越大，示例如清洁机器人、搬运机器人等。为使得机器人更为高效，更为智能的工作，需要预先生成机器人工作时所处场景的地图，以家庭用清洁机器人为例，需要预先构建室内地图。目前在地图构建过程中，主流方法有随机采样探索和基于栅格地图的前沿点探索。但是由于随机探索带来的不确定性，所有在实际工程应用中基于栅格地图的前沿点探索成为主流。
[0003]前沿点探索算法将地图划分为未知区域和已探索过的障碍物区域、可通行区域(又称空白区域)，该算法通过从地图中寻找未知区域和空白区域的交点，然后根据贪心策略选择距离当前位置最近的前沿点当成目标点，发送至导航模块，直至探索完成。
[0004]现有算法将前沿点查找的过程，以及计算机器人当前位置至前沿点的导航路径及路径长度的过程作为串行的两个独立过程，也即先查找前沿点，之后计算机器人当前位置至前沿点的导航路径，并计算路径长度。可以理解的是，在查找前沿点过程需要逐个遍历地图中各栅格，以确定其是否属于前沿点，而在计算导航路径过程，又不可避免的需要在机器人当前位置与前沿点栅格之间遍历各栅格，以找到最短的导航路径，两个过程存在重复的遍历栅格的操作，无疑会延长地图构建的时间，降低了地图构建的效率。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种地图构建方法、装置、设备及存储介质，以实现提升地图构建效率的目的。具体方案如下：
[0006]第一方面，提供了一种地图构建方法，包括：
[0007]基于最新的融合地图，从机器人当前所在位置出发，以相邻空白栅格作为下一跳逐栅格进行扩展访问，并将访问过的各栅格间连接关系记录在栅格连接关系列表中；
[0008]当访问到前沿点对应的栅格时，查找与所述前沿点具有直接或间接连接关系的所有前沿点，组成前沿点集合，并将各前沿点间的连接关系记录在所述栅格连接关系列表中；
[0009]从每一前沿点集合中选取一个代表前沿点，并基于所述栅格连接关系列表，分别计算机器人在当前所处位置至每一代表前沿点的探索代价，选取探索代价最小的代表前沿点作为最优前沿点；
[0010]控制机器人向所述最优前沿点运动，并在运动过程探索周围环境信息，基于所述环境信息更新所述融合地图。
[0011]第二方面，提供了一种地图构建装置，包括：
[0012]扩展访问单元，用于基于最新的融合地图，从机器人当前所在位置出发，以相邻空
白栅格作为下一跳逐栅格进行扩展访问，并将访问过的各栅格间连接关系记录在栅格连接关系列表中；
[0013]前沿点集合确定单元，用于当访问到前沿点对应的栅格时，查找与所述前沿点具有直接或间接连接关系的所有前沿点，组成前沿点集合，并将各前沿点间的连接关系记录在所述栅格连接关系列表中；
[0014]代表前沿点选取单元，用于从每一前沿点集合中选取一个代表前沿点；
[0015]最优前沿点选取单元，用于基于所述栅格连接关系列表，分别计算机器人在当前所处位置至每一代表前沿点的探索代价，选取探索代价最小的代表前沿点作为最优前沿点；
[0016]探索单元，用于控制机器人向所述最优前沿点运动，并在运动过程探索周围环境信息，基于所述环境信息更新所述融合地图。
[0017]第三方面，提供了一种地图构建设备，包括：存储器和处理器；
[0018]所述存储器，用于存储程序；
[0019]所述处理器，用于执行所述程序，实现如前所述的地图构建方法的各个步骤。
[0020]第四方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如前所述的地图构建方法的各个步骤。
[0021]借由上述技术方案，本申请在构建融合地图的过程中，从机器人当前所在位置出发，以相邻空白栅格作为下一跳逐栅格进行扩展访问，并将访问过的各栅格间连接关系记录在栅格连接关系列表中，当访问到前沿点对应的栅格时，查找与所述前沿点具有直接或间接连接关系的所有前沿点，组成前沿点集合，并将各前沿点间的连接关系记录在所述栅格连接关系列表中。由此可见，本申请在前沿点查找的过程中记录了栅格连接关系列表，用于保存已访问过的各个栅格间的连接关系，以及各个前沿点间的连接关系，后续可以基于栅格连接关系列表快速生成机器人当前位置至前沿点的导航路径，无需二次遍历各个栅格，节省了时间。在选取最优前沿点时可以基于栅格连接关系列表快速计算前沿点的探索代价，选取最优前沿点，以及，可以基于栅格连接关系快速生成机器人当前位置至最优前沿点的导航路径，进而可以控制机器人沿导航路径想最优前沿点运动、探索环境信息，更新融合地图，提升了地图构建效率。
[0022]进一步，本申请提供的方案在扩展访问栅格的过程中可以实现将具有连接关系的前沿点聚为一类，即组成一个前沿点集合，后续可以针对每一前沿点集合分别选取一个代表前沿点，即可以实现一片未知区域的探索，减少了计算量，同时避免了导航模块不停更换目标点进行导航探索的问题，进一步提升了探索效率和探索流畅度。同时，本实施例中聚类时是按照前沿点间的连接关系进行聚类的，保证了探索的完整度。
附图说明
[0023]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0024]图1为本申请实施例提供的地图构建方法的一流程示意图；
[0025]图2示例了一种前沿点示意图；
[0026]图3示例了一种查找到的多个前沿点集合示意图；
[0027]图4为本申请实施例提供的一种扩展访问得到前沿点集合及栅格连接关系列表的方法流程图；
[0028]图5示例了一种按照本申请方法对家庭环境所构建融合地图示意图；
[0029]图6为本申请实施例提供的一种地图构建装置结构示意图；
[0030]图7为本申请实施例提供的地图构建设备的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]本申请提供了一种地图构建方案，适用于对可移动的机器人所工作环境的地图进行构建的任务场景，示例如对于家庭清洁机器人，可以构建室内各个房间的地图，对于工厂搬运机器人，可以构建厂区内地图，等。
[0033]本申请方案可以基于具备数据处理能力的终端实现，该终端可以是机器人、机器人配套的基站或服务器、云端等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地图构建方法，其特征在于，包括：基于最新的融合地图，从机器人当前所在位置出发，以相邻空白栅格作为下一跳逐栅格进行扩展访问，并将访问过的各栅格间连接关系记录在栅格连接关系列表中；当访问到前沿点对应的栅格时，查找与所述前沿点具有直接或间接连接关系的所有前沿点，组成前沿点集合，并将各前沿点间的连接关系记录在所述栅格连接关系列表中；从每一前沿点集合中选取一个代表前沿点，并基于所述栅格连接关系列表，分别计算机器人在当前所处位置至每一代表前沿点的探索代价，选取探索代价最小的代表前沿点作为最优前沿点；控制机器人向所述最优前沿点运动，并在运动过程探索周围环境信息，基于所述环境信息更新所述融合地图。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从机器人当前所在位置出发，以相邻空白栅格作为下一跳逐栅格进行扩展访问，并将访问过的各栅格间连接关系记录在栅格连接关系列表中，包括：从机器人当前所在栅格位置出发，按照栅格间的连接关系，顺序访问各栅格；当访问的栅格为障碍物栅格时，停止访问所述障碍物栅格的邻居栅格，当访问的栅格为空白栅格时，以空白栅格作为下一跳进行扩展访问，并在每次访问到一个目标栅格的邻居栅格时，在所述栅格连接关系列表中，以所述目标栅格作为父节点，以所述邻居栅格作为子节点进行记录。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：当访问到未知栅格时，将所述未知栅格插入初始化后的前沿点扩展列表bfs_frontier中；所述查找与所述前沿点具有直接或间接连接关系的所有前沿点，组成前沿点集合，并将各前沿点间的连接关系记录在所述栅格连接关系列表中，包括：从bfs_frontier中取出第一个前沿点top_frontier；将top_frontier保留到前沿点保存列表classification中；获取top_frontier周围相邻的各栅格top_nbr_frontier；若top_nbr_frontier未被访问过，且属于未知栅格、周围存在相邻的空白栅格，则在所述栅格连接关系列表中，以所述top_frontier作为父节点，以所述top_nbr_frontier作为子节点进行记录，将top_nbr_frontier插入到bfs_frontier中，并返回执行从bfs_frontier中取出第一个前沿点top_frontier的步骤，直至bfs_frontier为空时，将classification中保存的各前沿点存储为一个前沿点集合，并初始化classification为空。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在从每一前沿点集合中选取一代表前沿点之前，还包括：对于每一前沿点...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑶，张鹏，聂鑫，钟锟，
申请(专利权)人：科大讯飞股份有限公司，
类型：发明
国别省市：