地下车库机器人安全作业方法及系统与流程

1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种地下车库机器人安全作业方法及系统。


背景技术：

2.移动机器人在地下车库作业时(清扫、巡逻、消毒等)，最大的难题是面对快速驶来的汽车，无法立即感应并避开，即使增加多种避障传感器(3d激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器)，也会出现误判、漏判和移动不及时的问题，且导致每套机器人的价格非常昂贵。
3.因此，需要一种地下车库机器人安全作业方法及系统来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题在于，提供了一种地下车库机器人安全作业方法及系统，能够解决地下车库中机器人与行驶车辆相撞的问题。
5.本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：
6.一种地下车库机器人安全作业方法，包括：获取地下车库图像信息；根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹；根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域。
7.在本发明的较佳实施例中，上述获取地下车库图像信息的步骤之前包括：预先存储地下车库地图，地下车库地图包括停车位、车道车向和出入口信息。
8.在本发明的较佳实施例中，上述获取地下车库图像信息的步骤包括：通过安装在地下车库的视频采集装置实时获取地下车库图像信息。
9.在本发明的较佳实施例中，上述获取地下车库图像信息的步骤还包括：为视频采集装置设定标识码，并在地下车库地图上标识各视频采集装置位置及拍摄区域；获取机器人所处位置附近的视频采集装置采集的地下车库图像信息。
10.在本发明的较佳实施例中，上述根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹的步骤包括：根据地下车库图像信息进行分析识别获取地下车库中的行驶车辆；获取行驶车辆的行驶方向和车速；根据行驶方向和车速预测行驶车辆的行驶轨迹。
11.在本发明的较佳实施例中，上述根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域的步骤包括：根据行驶轨迹生成机器人的非安全作业区域；将机器人作业区域中非安全作业区域以外的区域设置为安全作业区域。
12.在本发明的较佳实施例中，上述根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域的步骤包括：根据预测的行驶轨迹生成非安全作业区域；将机器人作业区域
中非安全作业区域以外的区域设置为安全作业区域。
13.在本发明的较佳实施例中，上述根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域的步骤包括：在机器人所处位置不处于安全作业区域时，根据安全作业区域重新规划作业路径；在机器人所处位置处于安全作业区域时，继续执行当前作业任务。
14.在本发明的较佳实施例中，上述根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域的步骤包括：根据地下车库地图、车辆动态信息和机器人移动方向判断机器人是否存在被撞风险；若存在，则在机器人与车辆之间的距离小于或等于预设距离时，根据安全作业区域重新规划作业路径；若不存在，则继续执行当前作业任务。
15.一种地下车库机器人安全作业方法，包括：服务器获取地下车库图像信息；服务器根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，并将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹；机器人接收服务器发送的作业区域；在机器人检测到自身存在被撞风险时，根据安全作业区域重新规划作业路径。
16.一种地下车库机器人安全作业系统，包括：视频采集装置、服务器和机器人；视频采集装置，用于采集地下车库图像信息，并发送至服务器；服务器，用于根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，并根据车辆动态信息将作业区域分为安全作业区域和非安全作业区域，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹；机器人，用于根据服务器发送的作业区域信息规划作业路径。
17.本发明采用上述技术方案达到的技术效果是：通过安装在车库中的固定位摄像头实时采集车库视频图像信息。然后从车库视频图像信息中识别出行驶的车辆，获取行驶中的车辆的车辆动态信息并上传给服务器。服务器根据车辆动态信息预判车辆的运动轨迹并实时修正，划分出机器人的安全作业的区域，并实时更新，完全避免了机器人与汽车发生碰撞的可能性。
18.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。
附图说明
19.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明的第一实施例示出的地下车库机器人安全作业方法的流程图；
22.图2为本发明的第二实施例示出的地下车库机器人安全作业方法的流程图；
23.图3为本发明实施例示出的机器人安全作业流程图；
24.图4为本发明实施例示出的安全作业区域示意图；
25.图5为本发明实施例示出的地下车库机器人安全作业系统的结构框图。
具体实施方式
26.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的实施例保护的范围。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，而且所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
27.本发明中服务器通过调用车库摄像头(或其它方法)，对车库中的车辆进行分析，识别出行驶中的车辆，同时采用跨镜头车辆重识别方法，预判车辆的运动轨迹并实时更新；然后结合车辆的运动轨迹和速度，提前对车库内各机器人的安全作业作业区域进行重新规划；这种提前预判留给了机器人足够时间进行躲避或更改路径，从而完全避免了机器人与汽车发生碰撞的可能性。而且本发明可以同时接入多台不同的机器人，能应用在机器人群作业场景。
28.图1为本发明的第一实施例示出的地下车库机器人安全作业方法的流程图。图3为本发明实施例示出的机器人安全作业流程图。图4为本发明实施例示出的安全作业区域示意图。
29.如图1所示，本发明第一实施例的地下车库机器人安全作业方法，包括以下步骤：
30.步骤s11：获取地下车库图像信息。
31.本实施方式中，服务器获取车库内摄像头采集的实时车库图像信息
32.步骤s12：根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹。
33.本实施方式中，服务器从地下车库信息中识别出行驶中的车辆，然后获取该行驶中的车辆的车速和行驶轨迹。
34.在另一实施方式中，通过各摄像头自带ai算法，将自身拍摄的视频进行分析，然后通过车辆检测算法，车辆跟踪算法，计算出车辆运行方向和车速以及预判车辆即将经过的区域，上传到服务器。
35.步骤s13：根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域。
36.本实施方式中，根据地下车库图像信息获取将各楼层车辆的真实位置，停车位车辆的状态、行驶中车辆的状态(车速和行驶轨迹)更新到地下车库地图中，并且实时更新车辆状态，重新调整安全区域，以供车库区域内所有机器人使用。
37.在一实施方式中，机器人通过掌握的地下车库地图规划正常的作业路径，同时也可根据行驶中的车辆的车速和行驶轨迹，及时规划作业路径以避免与车辆相撞。
38.进一步地，步骤s11：获取地下车库图像信息，之前包括：预先存储地下车库地图，地下车库地图包括停车位、车道车向和出入口信息。
39.本实施方式中，通过给每一层楼绘制电子地图，并将各车位及行车道位置标记在地图上，然后将该地图存储在服务器数据库中。
40.进一步地，步骤s11：获取地下车库图像信息，包括：通过安装在地下车库的视频采
集装置实时获取地下车库图像信息。
41.本实施方式中，通过在停车场各位置安装摄像头，摄像头将采集的视频实时传输到服务器。
42.进一步地，步骤s11：获取地下车库图像信息，还包括：为视频采集装置设定标识码，并在地下车库地图上标识各视频采集装置位置及拍摄区域；获取机器人所处位置附近的视频采集装置采集的地下车库图像信息。
43.本实施方式中，在停车场各位置安装摄像头，给每个摄像头设定一个唯一的id，并在地图上标识好摄像位置及拍摄区域。然后根据机器人在地图上位置获取拍摄机器人附近区域的摄像头采集的实时视频图像信息。
44.进一步地，步骤s12：根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹，包括：根据地下车库图像信息进行分析识别获取地下车库中的行驶车辆；获取行驶车辆的行驶方向和车速；根据行驶方向和车速预测行驶车辆的行驶轨迹。
45.本实施方式中，在车库内对摄像头进行布局和全区域覆盖，以实时采集车库内的视频图像，通过视频图像分析识别出从停车位正在出发的车辆、在道路中行驶的车辆及其方向等。再通过车辆位置和车库进出口位置，判断车辆是进库还是出库，再根据车库车道、停车位和车库出口等信息分析车辆将要通过的路径。再通过车库内对摄像头采集的实时监控视频进一步跟踪车辆动态，以逐步缩小路径范围。并且再预测分析车辆行驶路径/轨迹的同时，也可以计算出车辆的行驶速度。
46.本实施方式中，在不获取车辆的车牌号的情况下，可通过摄像头组合跟踪同一台车辆的动态。具体地，针对不同视角下的车辆图像学习字典；对每个视角采用不同的分类器实现车辆视觉特征到车辆信息空间的转换；然后采用稀疏正则项和惩罚项使车辆信息的判别能力得到进一步增强；最后通过车辆外观信息构建相似性度量空间完成车辆重识别。
47.进一步地，步骤s13：根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域，包括：根据行驶轨迹生成机器人的非安全作业区域；将机器人作业区域中非安全作业区域以外的区域设置为安全作业区域。
48.具体地，服务器根据车辆动态信息生成处于车辆四周的非安全作业区域。其中，车辆的车速越大车辆前方的非安全区域越大。
49.进一步地，步骤s13：根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域，包括：根据预测的行驶轨迹生成非安全作业区域；将机器人作业区域中非安全作业区域以外的区域设置为安全作业区域。
50.具体地，根据车辆行驶方向和车道方向等信息预测车辆的行驶轨迹，然后将该行驶轨迹所在处于设置为非安全作业区域。
51.步骤s13：根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域，包括：在机器人所处位置不处于安全作业区域时，根据安全作业区域重新规划作业路径；在机器人所处位置处于安全作业区域时，继续执行当前作业任务。
52.步骤s13：根据车辆动态信息将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，并将更新后的作业区域发送至机器人，以使机器人规划路径移动至安全作业区域，包括：根据地下车库地图、车辆动态信息和机器人移动方向判断机器人是否存在被撞风险；若存在，则在机器人与车辆之间的距离小于或等于预设距离时，根据安全作业区域重新规划作业路径；若不存在，则继续执行当前作业任务。
53.本实施方式中，车辆由停车位开往车库出口，机器人正处于车辆前往车库出口的路线上(即车辆与机器人有可能碰撞)，此时需要计算车辆速度和相隔距离，判断机器人是否会与车辆相撞，已确认机器人是继续前行还是到安全区域躲避。
54.具体地，根据车辆速度和与机器人相隔距离预测车辆与机器人相撞的时间。若该时间能够使机器人执行完成车辆前往车库出口的路线上(非安全区域)的作业任务并离开，机器人可以继续前行执行作业任务。若该事件不能够使机器人执行完成车辆前往车库出口的路线上(非安全区域)的作业任务并离开，机器人规划路径到安全区域躲避，待车辆离开任务区域后再执行作业任务。
55.本实施方式的地下车库机器人安全作业方法，通过安装在车库中的固定位摄像头实时采集车库视频图像信息。然后从车库视频图像信息中识别出行驶的车辆，获取行驶中的车辆的车辆动态信息并上传给服务器。服务器根据车辆动态信息预判车辆的运动轨迹并实时修正，划分出机器人的安全作业的区域，并实时更新，完全避免了机器人与汽车发生碰撞的可能性。
56.请参阅图2，图2为本发明的第二实施例示出的地下车库机器人安全作业方法的流程图。
57.如图2所示，本发明第二实施例的地下车库机器人安全作业方法，包括以下步骤：
58.步骤s21：服务器获取地下车库图像信息。
59.步骤s22：服务器根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，并将作业区域更新为安全作业区域和非安全作业区域，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹。
60.步骤s23：机器人接收服务器发送的作业区域。
61.步骤s24：在机器人检测到自身存在被撞风险时，根据安全作业区域重新规划作业路径。
62.本实施方式的地下车库机器人安全作业方法，通过安装在车库中的固定位摄像头实时采集车库视频图像信息。然后从车库视频图像信息中识别出行驶的车辆，获取行驶中的车辆的车辆动态信息并上传给服务器。服务器根据车辆动态信息预判车辆的运动轨迹并实时修正，划分出机器人的安全作业的区域，并实时更新，完全避免了机器人与汽车发生碰撞的可能性。
63.请参阅图5，图5为本发明实施例示出的地下车库机器人安全作业系统的结构框图。
64.如图5所示，本发明的地下车库机器人安全作业系统的结构框图，包括：视频采集装置10、服务器20和机器人30。
65.具体地，视频采集装置10，用于采集地下车库图像信息，并发送至服务器20；服务器20，用于根据地下车库图像信息获取车辆动态信息，并根据车辆动态信息将作业区域分为安全作业区域和非安全作业区域，车辆动态信息包括：车辆的车速和行驶轨迹；机器人
30，用于根据服务器20发送的作业区域信息规划作业路径。
66.本发明还包括一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如本申请实施方式中任一所述的数据业务管理方法。
67.本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如上各种可能的实施方式中所述的方法。
68.本发明实施例还提供一种芯片，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得安装有所述芯片的设备执行如上各种可能的实施方式中所述的方法。
69.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
70.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd
‑
rom，u盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或网络设备等)执行本申请实施例各个实施场景所述的方法。
71.应该理解的是，虽然图1、图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图1、图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
72.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，上述实施例及附图是示例性的，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明实施例所必须的，不能理解为对本发明的限制，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和组合，这些简单变型和组合均属于本发明的保护范围。