机器人定位导航方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种定位导航方法及系统，尤其涉及一种机器人定位导航方法及系统。
【背景技术】
[0002]市场上的家用机器人，例如扫地机器人，现时在室内定位导航主要靠无线定位技术，例如WiFi (Wireless Fidelity)、红外线和蓝牙等现有技术，但是这些无线定位技术都有它的缺点，如下所示:
[0003]W1-Fi技术，无线局域网络(WLAN)是一种全新的信息获取平台，可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务，而网络节点自身定位是大多数应用的基础和前提。W1-Fi绘图的精确度大约在1米至20米的范围内，总体而言，它比蜂窝网络三角测量定位方法更精确。目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低。但无论是用于室内还是室外定位，W1-Fi收发器都只能覆盖半径90米以内的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。
[0004]红外线室内定位技术的原理是，红外线IR(infrared)标识发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。虽然红外线具有相对较高的室内定位精度，缺点是由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播。直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其室内定位的效果很差。加上，红外线容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性，只能适合短距离传播。
[0005]蓝牙技术是通过测量信号强度进行定位。这是一种短距离低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点，把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网的主设备，就可以获得用户的位置信息。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。
[0006]然而，现有的机器人定位导航技术，往往不是定位精准度低就是硬件架设成本较高等各种问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明实施例提供一种机器人定位导航方法及装置，以提高定位导航精准度。
[0008]本发明实施例提供了一种机器人定位导航方法，该方法包括以下步骤:
[0009]深度摄像头记录室内移动位置及其对应的影像；
[0010]分析深度摄像头回传的机器人移动位置及影像以完成图像特征点与物理特征点的配对以确定机器人的位置、方向与环境；
[0011]根据图像特征点与物理特征点配对，及确定的机器人位置、方向与环境获取完整的室内地图浏览系统；
[0012]接收到用户发出的任务执行指令并规划出最佳无碰撞路线；
[0013]机器人按照最佳无碰撞路线移动来执行任务；或
[0014]将获得的室内地图浏览系统及定位信息发送给无传感能力的机器人，并让无传感能力的机器人按照路径规划路线移动来执行任务。
[0015]此外，本发明实施例还提供了一种机器人定位导航装置，该装置包括:
[0016]记录模块，用于通过深度摄像头记录室内移动位置及其对应的影像；
[0017]分析模块，用于分析深度摄像头回传的机器人移动位置及影像以完成图像特征点与物理特征点的配对以确定机器人的位置、方向与环境；
[0018]导航模块，用于根据图像特征点与物理特征点配对，及确定的机器人位置、方向与环境获取完整的室内地图浏览系统；
[0019]执行模块，用于接收到用户发出的任务执行指令时规划出最佳无碰撞路线以让机器人按照路线移动来执行任务或者将上述地图浏览系统及最佳无碰撞路线发给无传感能力的机器人以执行任务。
[0020]本发明的机器人定位导航方法及系统通过利用深度摄像头记录室内移动位置及其对应的影像，分析深度摄像头回传的机器人移动位置及影像以完成图像特征点与物理特征点的配对以确定机器人的位置、方向与环境，根据图像特征点与物理特征点配对，及确定的机器人位置、方向与环境获取完整的室内地图浏览系统，最终接收到用户发出的任务执行指令时规划出最佳无碰撞路线以让机器人或者其它无传感能力的机器人按照路线移动来完成任务。这样能提高机器定位导航的精准度也大大降低了硬件架设成本、并可通过该机器人控制其他机器人或智能家居计备。
【附图说明】
[0021]通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将会变得更加清晰。
[0022]图1为本发明实施例提供的机器人的示意图。
[0023]图2为本发明实施例一提供的图片搜索方法的流程图。
[0024]图3为图2中S1步骤的详细子流程图。
[0025]图4为本发明实施例三提供的图片搜索方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0027]请参阅图1，是本发明实施例的机器人结构示意图。
[0028]所述机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。本发明的机器人以底盘驱动轮5，底盘驱动6，底盘万向轮4构成底盘移动的机械模块，通过控制器驱动底盘驱动轮5及底盘驱动轮6转动，底盘万向轮4在整个底盘中配合移动的同时起支撑作用。头部1的转动由头部旋转驱动使头部具有两个旋转自由度，在头部上方搭载深度摄像头2，搭载特定的控制系统控制机器人本身进行定位导航以完成用户发出的任务指令。为了配合完成各项任务，所述移动移动机器人还可搭载其它各种感应器，例如温控感应器等。
[0029]本发明的移动机器人可以用于室内定位导航，记录机器人在室内的移动位置及所经过的影像，并通过计算视觉算法分析上述移动位置及影像规划出室内地图浏览导航系统，在接收到用户的任务执行指令时规划出一条最佳无碰撞路线。
[0030]图2是本发明实施例的机器人定位导航方法的流程图。
[0031]本实施例适用于机器人根据室内移动位置及记录影像规划出室内地图浏览导航系统，并接收用户的任务执行指令时规划出最佳无碰撞路线的情况，该方法可以由机器人来执行。该定位导航方法具体包括如下:
[0032]步骤S1，移动机器人通过深度摄像头记录室内移动位置及其对应的影像。
[0033]现实生活中，用户可能利用移动机器人来完成各种各样的任务，完成任务前要有个路线规划，也即获知应用环境。当一个移动机器人放置于新的应用环境时，移动机器人会在新的室内环境移动，头部搭载的深度摄像头也会随着头部旋转进行各角度无死角的拍摄记录。记录机器人在室内的移动位置及其途经过程拍摄的影像以获得一个大致的粗定路经。所述深度摄像头将机器人移动位置及拍摄影像传回到机器人以后续进行分析处理。所述影像包括图像信息及距离信息等。
[0034]步骤S2，分析深度摄像头回传的机器人移动位置及记录影像以完成图像特征点与物理特征点的配对以确定机器人的位置、方向与环境。
[0035]具体的，机器人获取其头部搭载的深度摄像头回传的机器人移动位置，及记录的影像后，采集所述移动位置的具体地址信息及方向等信息，同时采集所述影像中的标志、图像、路标等信息，通过计算机视觉测量算法分析上述采集到的信息，完成图像特征点和物理特征点的配对。
[0036]视觉传感器获取的信息分为两类，第一类是摄相机等获取的数字灰度图像，但这样图像不能给出直接的三维信息。第二类是三维视觉传感获得的距离图像。本实施例中，所述机器人是采用第二类，通过深度摄像头获取三维视觉传感。通过这种方式获取图像上每一点的像素值不是亮度而是距离。这样的图像与光照无关，而且物体的三维外形与物体表面形状相同，计算机从这种具有的三維信息的图像止识別物体更容易。
[0037]其中三维信息的获取是通过以下方式:
[0038]机器人在室内移动、改变位置时，从不同角度对被测物体拍摄，通过导轨的移动可精确的得到两者之间的距离。对检测出的特征点进行特征点的匹配，匹配后计算视差，利用视差取得对应物点在摄像机坐标系中的空间位置。在边缘点的检测和匹配时，使用了亚像素技术，使测量的精度不再局限于一个像素的精度。
[0039]通过上述方式，机器人识别每个物件三维坐标测量，进而确定机器人的每一个移动点的具体位置。
[0040]步骤S3，完善的规划出室内地图浏览导航系统。
[0041]通过计算机视觉测量算法完成图像特征点与物理特征点的配对后，确定机器人的每一个移动点的具体位置，方向以及所处的环境信息，并完整地把室内地图浏览导航系统规