一种机器人在电梯场景下的定位方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及机器人定位领域，具体涉及一种机器人在电梯场景下的定位方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.目前，在电梯场景下，具备自主移动能力的机器人大都依靠各式传感检测装置来识别周围环境，或者利用gps定位机器人的位置。当机器人传感器不能识别周围环境或gps定位错误时，由于无法确定自己的位置，机器人会出现进错电梯，从而被电梯送到未知楼层的情况。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是当机器人传感器不能识别周围环境或gps定位错误时，导致无法确定自己的位置，出现进错电梯被带到未知楼层的情况。因此，本发明提供一种机器人在电梯场景下的定位方法、装置、设备及介质，以在机器人定位信息不准确或者对周围环境识别不准确时，及时发现并纠正定位，确保机器人可以准确地进入对应的电梯。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.一种机器人在电梯场景下的定位方法，包括：
6.获取机器人imu事件、待进入电梯标识以及采集的所有电梯在不同时刻的运行速度；
7.通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的运行区间；
8.按照时间先后顺序依次将电梯的运行区间与机器人imu事件进行匹配，获取匹配次数最多的电梯组群；
9.当所述电梯组群中存在与所述待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位准确，进入了待进入电梯标识对应的电梯；
10.当所述电梯组群中不存在与所述待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位不准确，确定电梯组群中电梯的个数，并根据电梯个数选择对应的电梯定位策略对机器人进行重新定位。
11.进一步地，所述运行区间包括加速度区间、静止区间和匀速区间；
12.所述通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的运行区间，包括：
13.调用稳定方差公式，对所述预设滑动窗口以及每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的所有稳定方差；
14.对每一电梯的所有稳定方差进行判断，当一个电梯的所有稳定方差均不小于预设方差时，则将对应的电梯作为第一待判断电梯，确定第一待判断电梯对应的稳定方差的单调性，并结合运行速度的平均值确定所述第一待判断电梯处于加速度区间；
15.当一个电梯的所有稳定方差均小于预设方差时，则将对应的电梯作为第二待判断电梯，确定第二待判断电梯对应的稳定方差中是否存在0值；若存在0值，则表示第二待判断电梯处于静止区间；若不存在0值，则表示第二待判断电梯处于匀速区间。
16.进一步地，所述加速度区间包括向下加速区间、向上加速区间、向下减速区间和向上减速区间；
17.所述确定第一待判断电梯对应的稳定方差的单调性，并结合运行速度的平均值确定所述第一待判断电梯处于加速度区间，包括：
18.当所述第一待判断电梯的稳定方差为单调递增，则判断所述第一待判断电梯的运行速度的平均值是否大于0；若大于0，则表示第一待判断电梯处于向下加速区间；若不大于0，则表示第一待判断电梯处于向上加速区间；
19.当所述第一待判断电梯的稳定方差为单调递减，则判断所述第一待判断电梯的运行速度的平均值是否大于0；若大于0，则表示第一待判断电梯处于向下减速区间；若不大于0，则表示第一待判断电梯处于向上减速区间。
20.进一步地，所述按照时间先后顺序依次将电梯的运行区间与机器人imu事件进行匹配，包括：
21.按照时间先后顺序，依次计算电梯加速度区间的头部时间与机器人imu事件发生改变的时间的时间差；
22.当所述时间差在预设时间误差范围内，则对所述机器人imu事件的内容和电梯的加速度区间进行匹配；
23.当所述机器人imu事件的内容为失重，所述电梯的加速度区间为向下加速区间或向上减速区间，则确定所述机器人与电梯匹配；
24.当所述机器人imu事件的内容为超重，所述电梯的加速度区间为向上加速区间或向下减速区间，则确定所述机器人与电梯匹配。
25.进一步地，所述稳定方差公式具体为：
[0026][0027]
式中，σ为稳定方差；x为变量，指电梯在不同时刻的运行速度；μ为预设滑动窗口的大小；n为预设滑动窗口的大小。
[0028]
进一步地，所述根据电梯个数选择对应的电梯定位策略对机器人进行重新定位，包括：
[0029]
当电梯个数为一个时，则根据所述电梯的电梯标识将机器人定位到该电梯指定的位置；
[0030]
当电梯个数为至少两个，则需继续保持机器人在所在电梯中，并根据电梯启停原则对机器人进行定位，确定机器人所在的电梯。
[0031]
一种机器人在电梯场景下的定位装置，包括：
[0032]
数据获取模块，用于获取机器人imu事件、待进入电梯标识以及采集的所有电梯在不同时刻的运行速度；
[0033]
滑动窗口计算模块，用于通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进
行计算，得到各电梯的运行区间；
[0034]
匹配模块，用于按照时间先后顺序依次将电梯的运行区间与机器人imu事件进行匹配，获取匹配次数最多的电梯组群；
[0035]
第一定位判断模块，用于当所述电梯组群中存在与所述待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位准确，进入了待进入电梯标识对应的电梯；
[0036]
第二定位判断模块，用于当所述电梯组群中不存在与所述待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位不准确，确定电梯组群中电梯的个数，并根据电梯个数选择对应的电梯定位策略对机器人进行重新定位。
[0037]
进一步地，所述运行区间包括加速度区间、静止区间和匀速区间；所述滑动窗口计算模块包括：
[0038]
稳定方差计算单元，用于调用稳定方差公式，对所述预设滑动窗口以及每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的所有稳定方差；
[0039]
加速度区间判断单元，用于对每一电梯的所有稳定方差进行判断，当一个电梯的所有稳定方差均不小于预设方差时，则将对应的电梯作为第一待判断电梯，确定第一待判断电梯对应的稳定方差的单调性，并结合运行速度的平均值确定所述第一待判断电梯处于加速度区间；
[0040]
非加速度区间判断单元，用于当一个电梯的所有稳定方差均小于预设方差时，则将对应的电梯作为第二待判断电梯，确定第二待判断电梯对应的稳定方差中是否存在0值；若存在0值，则表示第二待判断电梯处于静止区间；若不存在0值，则表示第二待判断电梯处于匀速区间。
[0041]
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述机器人在电梯场景下的定位方法。
[0042]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述机器人在电梯场景下的定位方法。
[0043]
本发明提供的一种机器人在电梯场景下的定位方法、装置、设备及介质，通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的运行区间，并按照时间先后顺序依次将电梯的运行区间与机器人imu事件进行匹配，获取匹配次数最多的电梯组群；当电梯组群中存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位准确，进入了待进入电梯标识对应的电梯；当电梯组群中不存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位不准确，需确定电梯组群中电梯的个数，并根据电梯个数选择对应的电梯定位策略对机器人进行重新定位，以确保机器人在不能识别周围环境或gps定位错误的情况下，可以准确地进入需要进入的电梯。
附图说明
[0044]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0045]
图1为本发明机器人在电梯场景下的定位方法的流程图。
[0046]
图2为图1中步骤s20的一具体流程图。
[0047]
图3为图1中步骤s30的一具体流程图。
[0048]
图4为图1中步骤s50的一具体流程图。
[0049]
图5是本发明机器人在电梯场景下的定位装置的示意图；
[0050]
图6是本发明计算机设备的一示意图。
具体实施方式
[0051]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0052]
实施例1
[0053]
本发明提供一种机器人在电梯场景下的定位方法，该方法可应用于不同电子设备中，该电子设备包括但不限于各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和ipod touch。
[0054]
由于机器人和电梯对速度的感知不同，就如同一个运动的物体，不同人对速度的快慢感知是不相同的，有些人会觉得快，有些人会觉得蛮，因此，想要得到相同的运行轨迹，不能直接用速度去比较。虽然不同对象对速度的感知不一样，但由于惯性定律，对加速度的变化感知是一致的。比如从静止到运动的时刻，不同对象感知加速-》匀速，匀速-》减速，减速-》静止是相对准确的。
[0055]
加速运行、匀速运行、减速运动和静止可以作为电梯一次完整的启动暂停过程。在电梯加速运行阶段，机器人受到牵引力的作用，相对位置发生变化，单位时间里速度变化越快，加速度就越大，加速度是描述速度变化快慢的物理量，相同质量的物体，加速度越大惯性越大。当电梯向上加速度越快，电梯中的机器人“超重感”越明显，当电梯向下加速度越快，电梯中的机器人“失重感”越明显。但当加速度没有那么大的话，机器人会静止地保持在车厢内，此时电梯可能是匀速运动或者是静止。
[0056]
如图1所示，本发明提供一种机器人在电梯场景下的定位方法，包括如下步骤：
[0057]
s10：获取机器人imu事件、待进入电梯标识以及采集的所有电梯在不同时刻的运行速度。
[0058]
其中，机器人imu事件指机器人在电梯中，电梯加速度变化时，由于惯性定律，机器人可以明显感知到超、失重感的事件。待进入电梯标识指机器人需要进入的电梯的标识，如1号电梯、2号电梯。运行速度包括运行速度大小和运行方向，本实施例将电梯向下的方向规定为正方向，向上的方向为负方向，单位为mm/s。为便于理解，本实施例提供一组电梯运行速度的数据，如表1所示：
[0059][0060]
表1
[0061]
具体地，当机器人z轴方向发生加速度变化，便会出现失重感或超重感，出现失重感或超重感便会形成imu事件。在机器人出现imu事件时，说明人在乘坐电梯。
[0062]
s20：通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的运行区间。
[0063]
具体地，通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到不同滑动窗口下电梯的运行速度的稳定方差，以确定各电梯的运行区间。当滑动窗口设置的越小，服务器在获取到步骤s10提供的数据后，执行步骤s20计算得到电梯的运行区间的反应越灵敏。当计算得到的稳定方差值越大，表示电梯进入匀速区间越快。
[0064]
s30：按照时间先后顺序依次将电梯的运行区间与机器人imu事件进行匹配，获取匹配次数最多的电梯组群。本事实例中的电梯组群包括至少一个电梯。
[0065]
s40：当电梯组群中存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位准确，进入了待进入电梯标识对应的电梯。
[0066]
如待进入电梯标识为1时，若电梯组群中存在与1号梯，则表示机器人定位准确，处于1号电梯内。
[0067]
s50：当电梯组群中不存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位不准确，确定电梯组群中电梯的个数，并根据电梯个数选择对应的电梯定位策略对机器人进行重新定位。
[0068]
为方便理解上述步骤，本实施例举例说明：当获取的1号电梯和2号电梯的运行速度如表2所示：
[0069][0070]
表2
[0071]
通过预设滑动窗口计算1号电梯的运行区间为1～5秒内静止,6～10秒向下加速，即失重状态，11～12秒静止；2号电梯的运行区间为第1秒静止，2～7秒向上加速，即超重状态，8～9秒静止，10～12秒匀速向上减速，即失重状态。
[0072]
按照事件先后顺序，将机器人imu事件和各电梯的运行区间进行匹配，匹配次数最多的电梯组群为1号电梯。
[0073]
进一步地，本实施例中的运行区间包括加速度区间、静止区间和匀速区间，如图2所示，步骤s20，通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的运行区间，具体包括如下步骤：
[0074]
s21：调用稳定方差公式，对预设滑动窗口以及每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的所有稳定方差。
[0075]
具体地，稳定方差公式具体为：
[0076][0077]
式中，σ为稳定方差；x为变量，指电梯在不同时刻的运行速度；μ为预设滑动窗口的大小；n为预设滑动窗口的大小。
[0078]
s22：对每一电梯的所有稳定方差进行判断，当一个电梯的所有稳定方差均不小于预设方差时，则将对应的电梯作为第一待判断电梯，确定第一待判断电梯对应的稳定方差的单调性，并结合运行速度的平均值确定第一待判断电梯处于加速度区间。
[0079]
具体地，本实施例中的加速度区间包括向下加速区间、向上加速区间、向下减速区间和向上减速区间。
[0080]
a、当第一待判断电梯的稳定方差为单调递增，则判断第一待判断电梯的运行速度的平均值是否大于0。
[0081]
a1、若大于0，则表示第一待判断电梯处于向下加速区间；a2、若不大于0，则表示第一待判断电梯处于向上加速区间。
[0082]
b、当第一待判断电梯的稳定方差为单调递减，则判断第一待判断电梯的运行速度的平均值是否大于0。
[0083]
b1、若大于0，则表示第一待判断电梯处于向下减速区间；b2、若不大于0，则表示第一待判断电梯处于向上减速区间。
[0084]
s23：当一个电梯的所有稳定方差均小于预设方差时，则将对应的电梯作为第二待判断电梯，确定第二待判断电梯对应的稳定方差中是否存在0值。若存在0值，则表示第二待判断电梯处于静止区间；若不存在0值，则表示第二待判断电梯处于匀速区间。
[0085]
进一步地，如图3所示，步骤s30中，按照时间先后顺序依次将电梯的运行区间与机器人imu事件进行匹配，具体包括如下步骤：
[0086]
s31：按照时间先后顺序，依次计算电梯加速度区间的头部时间与机器人imu事件发生改变的时间的时间差。
[0087]
s32：当时间差在预设时间误差范围内(如0-2s)，则对机器人imu事件的内容和电梯的加速度区间进行匹配。
[0088]
s33：当机器人imu事件的内容为失重，电梯的加速度区间为向下加速区间或向上减速区间，则确定机器人与电梯匹配。
[0089]
s34：当机器人imu事件的内容为超重，电梯的加速度区间为向上加速区间或向下减速区间，则确定机器人与电梯匹配。
[0090]
进一步地，如图4所示，步骤s50中，根据电梯个数选择对应的电梯定位策略对机器人进行重新定位，具体包括如下步骤：
[0091]
s51：当电梯个数为一个时，则根据电梯的电梯标识将机器人定位到该电梯指定的位置。
[0092]
具体地，若匹配次数最多的电梯组群中仅有一个电梯，如2号电梯，即电梯的电梯标识为2时，则将机器人定位到2照电梯指定的位置。
[0093]
s52：当电梯个数为至少两个，则需继续保持机器人在所在电梯中，并根据电梯启停原则对机器人进行定位，确定机器人所在的电梯。
[0094]
其中，启停原则指根据预先设置的启停次数和二分法确定机器人所在的电梯的原则。
[0095]
具体地，若匹配次数最多的电梯组群中包括至少两个电梯，如2号电梯和3号电梯，机器人需要进入的是1号电梯，即待进入电梯标识为1，说明机器人进错电梯了。由于每部电梯开门关门、运行静止的时间不同，一般不超过3个启停就能分别出来机器人在哪部电梯，可通过二分法，比如10楼的电梯，分别呼叫5楼和10楼。
[0096]
本发明提供的机器人在电梯场景下的定位方法，通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的运行区间，并按照时间先后顺序依次将电梯
的运行区间与机器人imu事件进行匹配，获取匹配次数最多的电梯组群；当电梯组群中存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位准确，进入了待进入电梯标识对应的电梯；当电梯组群中不存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位不准确，需确定电梯组群中电梯的个数，当电梯个数为一个时，则根据电梯的电梯标识将机器人定位到该电梯指定的位置，对机器人进行重新定位；当电梯个数为至少两个，则需继续保持机器人在所在电梯中，并根据电梯启停原则对机器人进行定位，确定机器人所在的电梯，以确保机器人在不能识别周围环境或gps定位错误的情况下，可以准确地进入需要进入的电梯。
[0097]
实施例2
[0098]
如图5所示，提供一种机器人在电梯场景下的定位装置，该机器人在电梯场景下的定位装置与上述实施例中机器人在电梯场景下的定位方法一一对应，包括：
[0099]
数据获取模块10，用于获取机器人imu事件、待进入电梯标识以及采集的所有电梯在不同时刻的运行速度。
[0100]
滑动窗口计算模块20，用于通过预设滑动窗口对每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的运行区间。
[0101]
匹配模块30，用于按照时间先后顺序依次将电梯的运行区间与机器人imu事件进行匹配，获取匹配次数最多的电梯组群。
[0102]
第一定位判断模块40，用于当电梯组群中存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位准确，进入了待进入电梯标识对应的电梯。
[0103]
第二定位判断模块50，用于当电梯组群中不存在与待进入电梯标识一致的电梯，则表示机器人定位不准确，确定电梯组群中电梯的个数，并根据电梯个数选择对应的电梯定位策略对机器人进行重新定位。
[0104]
进一步地，本实施例中的运行区间包括加速度区间、静止区间和匀速区间。滑动窗口计算模块20包括稳定方差计算单元、加速度区间判断单元和非加速度区间判断单元。
[0105]
稳定方差计算单元，用于调用稳定方差公式，对预设滑动窗口以及每个电梯在不同时刻的运行速度进行计算，得到各电梯的所有稳定方差。
[0106]
加速度区间判断单元，用于对每一电梯的所有稳定方差进行判断，当一个电梯的所有稳定方差均不小于预设方差时，则将对应的电梯作为第一待判断电梯，确定第一待判断电梯对应的稳定方差的单调性，并结合运行速度的平均值确定第一待判断电梯处于加速度区间。
[0107]
非加速度区间判断单元，用于当一个电梯的所有稳定方差均小于预设方差时，则将对应的电梯作为第二待判断电梯，确定第二待判断电梯对应的稳定方差中是否存在0值。若存在0值，则表示第二待判断电梯处于静止区间。若不存在0值，则表示第二待判断电梯处于匀速区间。
[0108]
关于机器人在电梯场景下的定位的具体限定可以参见上文中对于机器人在电梯场景下的定位方法的限定，在此不再赘述。上述机器人在电梯场景下的定位中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0109]
实施例3
[0110]
如图6所示，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括计算机可读存储介质、内存储器。该计算机可读存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为计算机可读存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储机器人在电梯场景下的定位的方法中涉及到的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种机器人在电梯场景下的定位方法。
[0111]
提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中机器人在电梯场景下的定位的方法的步骤，例如图1所示的步骤10至步骤s50。或者，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中机器人在电梯场景下的定位的装置的各模块/单元的功能，例如图5所示模块10至模块50的功能。为避免重复，这里不再赘述。
[0112]
实施例4
[0113]
在一实施例中，提供一计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中机器人在电梯场景下的定位方法的步骤，例如图1所示的步骤s10-s50，或者图2至图4中所示的步骤，为避免重复，这里不再赘述。或者，处理器执行计算机程序时实现机器人在电梯场景下的定位装置这一实施例中的各模块/单元的功能，例如图5所示的模块10至模块50的功能。为避免重复，这里不再赘述。
[0114]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0115]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0116]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。