本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种地理围栏设置方法及限制机器人运动的方法
背景技术
智能机器人具有地图构建和存储能力，并且基于该地图进行作业，例如，智能清洁机器人能构建家庭地图，并且基于该地图进行作业。但在智能机器人作业过程，有一类作业情况如下：有一些区域是用户不希望机器人进入的，用户需要设置虚拟墙防止机器人进入该类区域作业，还有一类作业是用户希望限制机器人在某一区域内活动。
已有的设置虚拟墙的方法有设置红外发射装置、磁条、电子标签等，该类方法需要将一个信号发射设备或者无源信号发射体放置在需要设置地理围栏的区域附近，在机器人感知到该类虚拟墙存在之后，机器人做出响应动作。但此类方法有一个弊端就是需要长期设置虚拟墙，有如下缺点：破坏环境美观(如在地毯周围设置磁条会破坏家庭原有的地毯的装饰作用)、阻碍或干扰人的行动(如在门口放置红外发射装置，人经过的时候会绊倒)、需要额外的设备或者装置。使用可视化信标的方法构建虚拟墙，需要额外的摄像头，并且没法设置在较低的物体上，如地毯四周。使用红外发射装置的方法，没法在构成封闭的地理围栏，并且容易出现被机器人撞倒、移动使得地理围栏失效等情况。
技术实现要素：
本公开的一个方面提供了一种地理围栏设置方法，包括：获取地理围栏信息；根据所述地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域，其中，所述在电子地图上标记的地理围栏区域能够用于控制机器人的运动范围；所述获取地理围栏信息包括从机器人获取地理围栏信息，所述机器人通过以下操作获取地理围栏信息：安装有虚拟墙检测装置的机器人在虚拟墙附近移动，所述虚拟墙设置在需要建立地理围栏的区域；响应于所述虚拟墙检测装置检测到虚拟墙，记录虚拟墙检测装置的位置信息作为所述地理围栏信息，或者根据所述位置信息得到图形信息或图片信息，将所述图形信息或图片信息作为地理围栏信息。
在本公开的实施例中，所述虚拟墙包括信号发生装置或接触反馈装置，所述虚拟墙检测装置检测到虚拟墙包括：虚拟墙检测装置感应到信号发生装置发出的信号；或者虚拟墙检测装置感应到的信号大小超过阈值；或者虚拟墙检测装置得到接触反馈装置的反馈信息。
在本公开的实施例中，所述信号发生装置或接触反馈装置包括：红外发射器、磁条、无线电波发射器、电子标签、颜色卡、金属极片；所述虚拟墙检测装置包括：红外接收管、磁传感器、无线电波接收器、霍尔传感器、图像捕捉设备、金属接触点、压力形变传感器；所述虚拟墙检测装置能够感知虚拟墙发出的信号或者感知到与虚拟墙发生接触。
在本公开的实施例中，机器人获取地理围栏信息还包括以下操作：响应于所述机器人沿虚拟墙运动一周，停止记录位置信息；或者响应于所述机器人沿虚拟墙运动到虚拟墙的终点，停止记录位置信息；或者响应于所述机器人的运动时间达到预设的时间长度，停止记录位置信息。
在本公开的实施例中，所述地理围栏设置方法包括从第一设备的输入模块获取地理围栏信息。
在本公开的实施例中，从所述第一设备的输入模块获取地理围栏信息包括：从所述第一设备的输入模块获取多个输入点；将所述多个输入点连接形成图形或图片作为地理围栏信息。
在本公开的实施例中，所述第一设备的输入模块包括多个预设图形；从所述第一设备的输入模块获取地理围栏信息包括：从所述第一设备的输入模块获取其中一个或多个预设图形作为地理围栏信息。
在本公开的实施例中，从所述第一设备的输入模块获取地理围栏信息包括：从所述第一设备的输入模块获取起始点和结束点；根据所述起始点、结束点以及电子地图上的栅格信息得到图形或图片作为地理围栏信息。
在本公开的实施例中，所述地理围栏设置方法还包括：对所述地理围栏信息进行调整；所述对所述地理围栏信息进行调整包括：对位置信息、图形信息或图片信息进行移动、缩放、拉伸或旋转操作。
在本公开的实施例中，所述地理围栏信息包括位置信息、图形信息和图片信息中的一种或多种；将所述地理围栏信息标记在电子地图上包括：将所述地理围栏信息投影至电子地图上，所述电子地图为栅格地图；将位于所述图片投影内部的栅格标记为地理围栏区域；或者将位于所述图片投影外部的栅格标记为地理围栏区域；或者将所述图形投影所占据的栅格及其附近的栅格标记为地理围栏区域；或者将所述位置点投影所占据的栅格及其附近的栅格标记为地理围栏区域。
在本公开的实施例中，地理围栏设置方法还包括：获取标记有地理围栏区域的电子地图；在机器人运动过程中，定位机器人位置；在机器人位置与地理围栏区域产生重叠情况下，机器人做出预设行为。
在本公开的实施例中，所述机器人位置与地理围栏区域产生重叠包括：机器人位置在地图上的投影所占据的栅格与地图上标记为地理围栏区域的栅格产生重叠。
在本公开的实施例中，所述预设行为包括：停止运动、减速运动、转变运动方向、远离地理围栏区域、沿地理围栏边界运动中的一种或多种。
本公开的另一个方面提供了一种地理围栏设置系统，包括：固定有虚拟墙检测装置的设备，用于记录地理围栏信息；地理围栏设置系统，用于从所述设备获取地理围栏信息，并根据所述地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域。
本公开的又一个方面提供了一种地理围栏设置系统，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器获取地理围栏信息，并根据所述地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域。
本公开的再一个方面提供了一种计算机可读介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器：获取地理围栏信息；根据所述地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的设置地理围栏方法的应用场景；
图2示意性示出了根据本公开的实施例的地理围栏设置方法的流程图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的栅格地图；
图4示意性示出了根据本公开实施例的机器人的系统框图；
图5示意性示出了根据本公开实施例的感应点和拐点的显示结果图；
图6示意性示出了根据本公开实施例的地理围栏信息示意图；
图7示意性示出了根据本公开实施例的机器人的结构图；
图8示意性示出了根据本公开实施例的地理围栏记录点；
图9示意性示出了根据本公开实施例的包括预设图形的输入模块的示意图；
图10示意性示出了根据本公开实施例的起始点和结束点的第一示意图；
图11示意性示出了根据本公开实施例的起始点和结束点的第二示意图；
图12示意性示出了根据本公开的实施例的机器人进入地理围栏区域的响应动作；
图13示意性示出了根据本公开的实施例的地理围栏设置系统框图；
图14示意性示出了根据本公开实施例的地理围栏设置的计算机系统的方框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“a或b”应当被理解为包括“a”或“b”、或“a和b”的可能性。
本公开的实施例提供了一种地理围栏设置方法，包括：获取地理围栏信息；根据所述地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域，其中，所述在电子地图上标记的地理围栏区域能够用于控制机器人的运动范围；所述获取地理围栏信息包括从机器人获取地理围栏信息，所述机器人通过以下操作获取地理围栏信息：安装有虚拟墙检测装置的机器人在虚拟墙附近移动，所述虚拟墙设置在需要建立地理围栏的区域；响应于所述虚拟墙检测装置检测到虚拟墙，记录虚拟墙检测装置的位置信息作为所述地理围栏信息，或者根据所述位置信息得到图形信息或图片信息，将所述图形信息或图片信息作为地理围栏信息。
在本公开实施例中，通过将地理围栏区域标记在电子地图上，不仅可以避免在现实场景下长期设置额外的信号发射设备或者无源信号发射体等，而且可以基于标记有地理围栏区域的电子地图更好地规划机器人的路径，减少机器人在地理围栏边界上响应动作带来的时间开销，减少用户使用成本。
图1示意性示出了根据本公开实施例的设置地理围栏方法的应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的地理围栏设置方法的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他装置、环境或场景。
如图1所示，该方法可以用于家庭清洁机器人100的地理围栏的设置，家庭住宅空间一般分为客厅101、卧室102、厨房103、卫生间104等分区，各个分区里放置有各种家具、电器等家居用品。家庭用清洁机器人在清洁过程中有一些区域是用户不希望机器人进入的，如：机器人作业过程中，用户不希望机器人进入卫生间、儿童活动区、地毯等区域。另一种情况是用户希望限制机器人在某一区域内活动，如：用户希望机器人只在餐厅作业，需要设置地理围栏围住餐厅区域，防止机器人离开餐厅区域。
家庭用清洁机器人包括但不限于：真空吸尘机器人、拖地机器人、拖扫一体机器人等。
可以理解，图1中的应用场景仅是一种示例，除了应用于家庭用清洁机器人外，还可以用于其他需要设置地理围栏的场景，例如，工厂、商场等场所的搬运机器人、巡视机器人，农场的农用机器人，以及水下机器人，空中机器人等。
图2示意性示出了根据本公开的实施例的地理围栏设置方法的流程图。
如图2所示，该方法包括操作s200～s300。
在操作s200，获取地理围栏信息。
根据本公开实施例，地理围栏信息可以是位置、方向、形状、图片等能描述地理围栏所处实际位置和范围的信息，该信息可以是用户直接在外部设备上输入的信息，也可以是通过检测设备实地测量获取的信息。
在操作s300，根据该地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域，其中，在电子地图上标记的地理围栏区域能够用于控制机器人的运动范围。
在本公开实施例中，该电子地图可以是存储有障碍物信息的地图，例如用于智能清洁机器人的电子地图存储有房间区域分割信息、房间轮廓信息、障碍物信息、可行走区域等，电子地图包括但不限于栅格地图、树形图等能存储上述信息的存储结构。
图3示意性示出了根据本公开实施例的栅格地图。
如图3所示，栅格地图包括多个栅格，每个栅格表述为具有一定分辨率的正方形格点(如5cm×5cm的正方形格点)，每个格点可以储存多层地图的信息，包括障碍物地图、房间区域分割地图、地理围栏地图等。障碍物地图包括2种不同的栅格：a.可行走栅格；b.障碍物栅格。如图3所示，用白色表示可行走的栅格，黑色表示障碍物栅格，障碍物包括墙面和房间内的障碍物，如玩具堆放区。
根据该地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域可以是将地理围栏信息映射至电子地图上，然后根据映射结果标记相关区域。该标记过程可以在地图构建过程当中进行，也可以在构建完成的已知地图上进行。
标记在电子地图上的地理围栏区域可以在机器人移动作业时控制机器人的运动范围，例如，在机器人作业时，无论在地理围栏边界附近有无实体装置，机器人均可通过检测电子地图上的地理围栏区域而作出相应的响应动作，响应动作例如可以是转变方向。
操作s200中的获取地理围栏信息可以包括操作s210：
在操作s210，通过机器人获取地理围栏信息。该机器人可以通过操作s211～s212获取地理围栏信息：
在操作s21l，利用安装有虚拟墙检测装置的机器人在虚拟墙附近移动，虚拟墙设置在需要建立地理围栏的区域。
在需要设置地理围栏的区域设置虚拟墙，虚拟墙可以设置在地理围栏的边界处，例如用户若不希望机器人进入地毯进行作业，则在地毯四周布设虚拟墙。
图4示意性示出了根据本公开实施例的机器人的系统框图。
如图4所示，机器人包括机器人本体301，以及安装在机器人本体上的控制单元302、驱动单元303和虚拟墙检测装置304，控制单元302可以是微处理器mcu，驱动单元303可以是由一对轮子及其配套的电机、驱动芯片组成。控制单元302向驱动单元303发送控制指令，驱动单元303根据该控制指令驱动机器人本体301运动，改变机器人本体301的运动速度和方向等，虚拟墙检测装置304用于感应虚拟墙的位置、方向等信息，并将感应到的信息传输至控制单元302，控制单元302收集虚拟墙检测装置304返回的信号，对信号进行处理，提取出与虚拟墙之间的距离关系或者基于这种距离关系的阈值信号。
机器人还可以包括显示和输入单元305，用于输入用户指令，控制机器人到虚拟墙附近，或使机器人在正常作业过程中开启记录功能。记录完成后或记录过程中在显示和输入单元305显示记录结果，用户可以对记录结果进行调整，然后可以由机器人根据记录的地理围栏信息执行地理围栏设置方法，也可以利用外部设备进行指令输入和结果显示，机器人可以将记录的位置信息通过网络发送至外部设备进行显示，网络包括wifi、蓝牙等方式，并且可由外部设备执行地理围栏设置方法，外部设备例如可以是手机、电脑、服务器等。
在操作s212，响应于虚拟墙检测装置检测到虚拟墙，记录虚拟墙检测装置的位置信息作为地理围栏信息，或者根据位置信息得到图形信息或图片信息，将图形信息或图片信息作为地理围栏信息。
机器人通过虚拟墙检测装置304检测虚拟墙的位置，当检测到虚拟墙时，控制单元控制机器人向远离虚拟墙方向运动，在一段时间后或虚拟墙检测装置304感应不到虚拟墙后，机器人返回向虚拟墙方向运动，如此反复，以达到沿虚拟墙外侧运动的效果。
机器人还安装有定位装置306，可以是基于编码器的里程计、视觉里程计、激光定位等可以给出机器人相对于一固定坐标点的位置。定位装置306可固定在虚拟墙检测装置304附近，当虚拟墙检测装置304检测到虚拟墙时，控制单元302从定位装置306获取虚拟墙检测装置304的位置信息，记录为地理围栏信息，该位置信息记为感应点ki。若对地理围栏区域的精度要求不是很高的情况下，定位装置可以固定在机器人的任意位置。
通过机器人获取地理围栏信息的过程还可以包括操作s213：
在操作s213，响应于机器人运动方向的转变角度超过预设的角度阈值，记录虚拟墙检测装置的位置信息作为地理围栏信息。
具体地，地理围栏区域的边界存在转角时，机器人的运动方向也会随之转变。当机器人朝向发生较大变化，即运动方向的转变角度超过一定阈值时，控制单元302记录此时虚拟墙检测装置304的位置信息或者机器人的位置信息作为地理围栏信息，该位置信息记为拐点ci。
在本公开实施例中，通过测量记录机器人拐点，显示地理围栏区域的边界转角，有利于更准确的提取地理围栏区域的边界特征。
图5示意性示出了根据本公开实施例的感应点和拐点的显示结果图。
如图5所示，停止记录后，由输入和显示单元305显示记录的各个感应点ki和拐点ci，或者将各个感应点ki和拐点ci传输至具有输入和显示功能的其他设备上进行显示。用户可以检视地理围栏区域设置结果是否满意，若不满意，可以返回步骤s211重新进行记录，用户也可以根据显示结果在显示屏幕上调整偏差较大的点，确认各个记录点后，可以由机器人或外部设备完成地理围栏的设置。
在本公开实施例中，可以将上述记录的位置信息作为地理围栏信息，或者也可以根据上述的多个位置信息得到图形信息或图片信息，并将图形信息或图片信息作为地理围栏信息。
地理围栏信息可以包括：位置信息、图形信息、图片信息中的一种或多种。
图6示意性示出了根据本公开实施例的地理围栏信息。
如图6所示，地理围栏信息可以是位置信息，例如通过上述步骤得到的各个感应点ki和拐点ci，如图6所示的点501。
地理围栏信息也可以是图形信息，例如，将记录的感应点和拐点做特征提取，提取出直线和形状，构建形成封闭图形502或非封闭图形503；或者是由机器人直接记录的其自身沿虚拟墙运动的轨迹图形；或者是用户直接在显示设备上绘制的图形。
地理围栏信息还可以是图片信息，例如，由某个封闭图形围成的一片阴影区域504。
得到的位置点、图形和图片可以在机器人的显示和输入单元305或外部设备上显示，用户可以对地理围栏信息进行缩放、旋转、微调等操作。
在本公开实施例中，可以根据地理围栏区域的几何特征选取不同的几何形态(点、线、面)作为地理围栏信息标记在电子地图上，使区域设置更加准确便捷。
此外，若用户希望将某个房间作为机器人不可进入的禁区，则可以直接将该房间的房门关闭，使机器人开始第一次作业或者探索地图，这种情况下，房门会被标记为障碍物区域，该房间被障碍物区域包围，机器人在下次作业时不会进入该房间。
在本公开实施例中，使用安装有虚拟墙检测装置的机器人实地测量地理围栏的位置，能更准确地在地图上标记地理围栏区域，使得机器人在之后的清洁作业时能做出更准确的判断，并且通过机器人获取地理围栏信息的方法可用于不能准确确定地理围栏区域在地图上的位置的情况。此外，机器人第一次作业时需要构建房间地图，该方法可以在构建地图过程中标记出地理围栏区域。
根据本公开实施例，虚拟墙包括信号发生装置或接触反馈装置，虚拟墙检测装置检测到虚拟墙包括：虚拟墙检测装置感应到信号发生装置发出的信号；或者虚拟墙检测装置感应到的信号大小超过阈值；或者虚拟墙检测装置得到接触反馈装置的反馈信息。
虚拟墙包括信号发生装置或接触反馈装置，包括：红外发射器、磁条、无线电波发射器、电子标签、颜色卡、金属极片等。虚拟墙检测装置304可以是虚拟墙检测传感器，包括：红外接收管、磁传感器、无线电波接收器、霍尔传感器、图像捕捉设备、金属接触点、压力形变传感器等。虚拟墙检测装置304能感知虚拟墙发出的信号或者感知与虚拟墙的接触。
图7示意性示出了根据本公开实施例的机器人的结构图。
如图7所示，机器人可以固定多个虚拟墙检测传感器，均匀地布设在机器人的边缘区域，对应地，定位装置306也可以设置为多个。虚拟墙检测传感器用于感应信号发生装置发出的信号，或者接收接触反馈装置的反馈信号，并将接收或感应到的物理信号转换为电信号或数字信号发送至控制单元302，当控制单元302判断虚拟墙检测传感器感应到虚拟墙时，从定位装置306获取并记录虚拟墙检测传感器的位置信息，虚拟墙检测传感器有多个时，以最先感应到信号的传感器为准，或者以感测到的信号最先超过阈值的为准。
例如，若虚拟墙为红外发射器，虚拟墙检测装置304为红外接收管，当红外接收管感应到红外发射器发出的红外信号时，表征机器人进入虚拟墙区域，红外接收管向控制单元302发送电信号，控制单元302记录该时刻红外接收管所在位置，同时控制驱动单元303使机器人向远离虚拟墙的方向运动。
若虚拟墙为磁条，虚拟墙检测装置304为磁传感器，可以探测磁条的磁场强度。利用磁场强度来表征机器人与虚拟墙之间的距离，磁传感器将感应到的磁场强度转化为电信号，并将电信号传输至控制单元302，控制单元302将电信号与阈值进行比较，当电信号超过一定阈值时表征机器人进入虚拟墙区域，或者磁传感器将电信号与阈值作比较后发送高电平1或低电平0至控制单元(电信号超过阈值输出高电平1，低于阈值输出低电平0)。当电信号超过阈值时，控制单元302记录磁传感器所在位置，同时控制驱动单元303使机器人向远离虚拟墙的方向运动，当电信号小于阈值后，控制单元302可根据传感器的模拟量控制机器人向虚拟墙附近运动。
在本公开实施例中，可以根据不同场地情况和精度要求选取合适的虚拟墙和虚拟墙检测装置，并且信号发生装置或接触反馈装置可以重复利用，不需安装固定，使操作更加简单便捷。
根据本公开实施例，通过机器人获取地理围栏信息的过程还可以包括操作s214：
在操作s214，响应于机器人沿虚拟墙运动一周，停止记录位置信息；或者响应于机器人沿虚拟墙运动到虚拟墙的终点，停止记录位置信息；或者响应于机器人的运动时间达到预设的时间长度，停止记录位置信息。
具体地，机器人运行过程中，需要判断地理围栏信息是否记录完成，以停止机器人的记录功能，开始执行地理围栏设置方法。
若地理围栏边界为封闭图形，当机器人从起点沿虚拟墙运动一周回到该起点时，认为地理围栏信息记录完成，关闭记录功能；记录过程结束条件还可以被配置为机器人进入沿虚拟墙外侧运动后达到预订的时间长度，或者当虚拟墙为不封闭的图形时，例如为直线，在这种情况下，记录过程结束条件还可以被配置为沿虚拟墙运动到虚拟墙的终点，例如运动到直线的终点。
根据本公开实施例，操作s200获取地理围栏信息还可以包括操作s220：
在操作s220，从第一设备的输入模块获取地理围栏信息。即可以从用户输入获取地理围栏信息。
具体地，第一设备可以是上述的机器人，前提是该机器人具有输入模块，例如上述的显示和输入单元305，第一设备还可以是任何具有输入模块的电子设备，例如具有输入设备的电脑、具有输入屏的手机等。
第一设备包括有输入模块，可以直接采集用户输入的信息，即用户可以直接在第一设备的输入模块输入地理围栏信息，具体地，可以是用户在已知地图上输入几个特征点或几条特征线等，然后输入模块可以将信息传输至第一设备的其他模块进行标记地理围栏信息。或者第一设备的输入模块可以将获取的地理围栏信息传输至与其连接的第二设备进行标记地理围栏信息，第二设备例如可以是服务器等，例如，手机获取用户输入后，将信息传输至服务器，由服务器在地图上标记地理围栏信息。
上述通过用户输入获取地理围栏信息的方法可用于地图上显示有确定地理围栏区域的情况，例如地图上显示有玩具堆放点，即密集的障碍物栅格，用户可以确定该部分栅格为玩具堆放点，即可将以部分栅格为中心输入记录点。通过以上方式，在已知地图上标记地理围栏区域，不需要机器人预先绕虚拟墙运动并沿途记录感应点，而是可以由用户在设备的输入模块上根据地图显示内容直接输入一些点或线等信息，即可获取地理围栏信息，更加方便快捷。
根据本公开的实施例，操作s220例如可以从用户输入获取多个记录点，即用户可以在地图上添加多个记录点，然后将多个记录点作为地理围栏信息，或者将多个记录点连接形成图形或图片的方式获取地理围栏信息。具体地，操作s220可以包括操作s221～s223：
在操作s221，获取已知地图。
机器人的输入和显示单元305显示地图，或者将地图传输至外部设备进行显示，该外部设备可以是平板电脑，传输方式可以是通过wifi或者蓝牙传输。其中，该地图为构建完成的已知地图。
机器人将地图信息转化为栅格形式，每个栅格表述为具有一定分辨率的正方形格点(如5cm×5cm的正方形格点)，每个格点可以储存多层地图的信息，包括障碍物地图、房间区域分割地图、地理围栏地图等。障碍物地图包括2种不同的栅格：a.可行走栅格；b.障碍物栅格。用白色表示可行走栅格，黑色表示障碍物栅格，障碍物包括墙面和房间内的障碍物，如玩具堆放区。
在操作s222，添加地理围栏记录点。
图8示意性示出了根据本公开实施例的地理围栏记录点。
如图8所示，用户可以根据地图的显示结果在障碍物附近添加各个记录点ri。例如，用户不希望机器人靠近玩具堆放的区域，可以在玩具堆放区域的四周添加记录点ri。再例如，用户不希望机器人进入如图8所示的最右侧的房间，可以在该房间的进口处适当选取两个或多个记录点ri。添加记录点时可以在外部设备或机器人上点击增加角点按钮，并可拖拽地理围栏记录点位置。
在操作s223，如需继续添加，则重复操作s222，如果添加完毕，选择确认。由机器人的输入和显示单元305或外部设备显示记录的各个记录点ri，用户可以根据显示结果调整偏差较大的点。
可以将上述多个记录点ri作为地理围栏信息标注在电子地图上，或者也可以将多个记录点连接形成图形或图片，并将得到的图形或图片作为地理围栏信息标注在电子地图上。
根据本公开实施例，操作s220例如还可以是第一设备的输入模块可以包括多个预设图形；从第一设备的输入模块获取地理围栏信息包括：从第一设备的输入模块获取其中一个或多个预设图形作为地理围栏信息。
具体地，可以在第一设备的输入模块设置多个可选图形或图片。
图9示意性示出了根据本公开实施例的包括预设图形的输入模块的示意图。
如图9所示，第一设备的输入模块可以预设多个可选图形或图片，图形可以呈任意形状，例如圆形、长方形、三角形、椭圆形或不规则多边形。用户在设置地理围栏时，可以根据实际情况选取合适的图形或图片作为地理围栏信息，操作s220可以包括操作s224～s225：
在操作s224，获取已知地图。具体参见操作s221，在此不再赘述。
在操作s225，从第一设备的输入模块获取预设图形作为地理围栏信息。
具体地，用户可以在输入模块上选择几何形状，将其拖拽到需要放置的区域。如需继续添加，则重复上述选取步骤，如果添加完毕，选择确认。用户还可以对地理围栏进行缩放、旋转、微调，确认后将地理围栏记录在地图上。然后可以将包含地理围栏信息的地图传输至机器人本体，机器人将地图存储在存储介质当中，在本实例中，存储介质为flash。根据本公开实施例，从第一设备的输入模块获取地理围栏信息包括：从第一设备的输入模块获取起始点和结束点；根据起始点、结束点以及电子地图上的栅格信息得到图形或图片作为地理围栏信息。
根据本公开的实施例，用户还可以通过设置起始点和结束点获取地理围栏信息，操作s220可以包括操作s226～s228：
在操作s226，获取已知地图。具体参见操作s221，在此不再赘述。
在操作s227，从第一设备的输入模块获取起始点和结束点。
具体地，用户可以在第一设备的输入模块添加起始点和结束点。
图10示意性示出了根据本公开实施例的起始点和结束点的第一示意图。
如图10所示，若用户不希望机器人进入图10所示的位于左下角的房间，则可以点击地图上该房间门的两端作为起始点bi和结束点ei。
图11示意性示出了根据本公开实施例的起始点和结束点的第二示意图。
如图11所示，若要将地理围栏设置在角落区域，则可以在角落两侧墙壁上设置起始点bi和结束点ei。
当然，起始点bi和结束点ei的设置并不限于上述两种方式，还可以采用其他设置方式。
在操作s228，根据起始点、结束点以及电子地图上的栅格信息得到图形或图片作为地理围栏信息。
具体地，根据起始点和结束点的位置和电子地图上的栅格信息，形成一图形或图片作为地理围栏信息，将地理围栏和障碍物栅格构成封闭区域。如图10所示，连接起始点bi和结束点ei，该直线图形即可作为地理围栏信息，该直线图形与右下角房间的墙壁构成封闭区域，使机器人不能通过。如图1l所示，连接起始点bi和结束点ei，该直线图形即可作为地理围栏信息，该直线与两侧墙壁形成一封闭图形，使机器人不能进入该角落。然后用户可以对地理围栏进行缩放、拉伸、微调，确认后将地理围栏记录在地图上，将包含地理围栏信息的地图传输至机器人本体，机器人将地图存储在存储介质当中，在本实例中，存储介质为flash。
根据本公开实施例，地理围栏设置方法还可以包括操作s400：对所述地理围栏信息进行调整；
在获取地理围栏信息后可以对获取的信息进行修改和调整。例如，若是通过机器人行走检测得到地理围栏信息，则机器人在记录完成后或记录过程中在显示和输入单元305显示记录结果，用户可以对记录结果进行调整，或者，机器人在记录完成后或记录过程中将记录的位置信息通过网络发送至手机进行显示，用户可以对记录结果进行调整。在通过用户输入得到地理围栏信息的情况下，若第一设备包括有显示模块和输入模块，可以显示获取的地理围栏信息，则可以在第一设备上进行修改和调整，例如，第一设备为手机，手机获取用户输入的地理围栏信息后，在其显示屏进行显示，用户可以根据显示结果，在显示屏等输入区域上进行修改和调整。
上述调整包括对地理围栏信息的点、线或面进行移动、缩放、拉伸和旋转等操作。
根据本公开实施例，地理围栏信息包括位置信息、图形信息和图片信息中的一种或多种；操作s300中的将地理围栏信息标记在电子地图上可以包括操作s310～操作s340中的至少一个操作：
在操作s310，将地理围栏信息投影至电子地图上，电子地图为栅格地图；
在操作s320：将位于图片投影内部的栅格标记为地理围栏区域；
在操作s330：将位于图片投影外部的栅格标记为地理围栏区域；
在操作s340：将图形投影所占据的栅格及其附近的栅格标记为地理围栏区域；
在操作s350：将位置点投影所占据的栅格及其附近的栅格标记为地理围栏区域。
根据上述描述可知，地理围栏信息可以是点、线或面，例如可以是通过机器人获取的感应点ki和拐点ci，或者是从第一设备的输入模块获取的记录点ri、图形或封闭区域，或者是将感应点ki、拐点ci或记录点ri连接形成的图形或图片等。
在本公开实施例中，地理围栏可以是一块运动限制区域，地理围栏与机器人的关系可以是：机器人无法进入该区域内部作业，或将机器人的作业区域限制在地理围栏当中，即机器人本体无法跨越地理围栏边界作业，为满足用户不同要求，可以根据地理围栏区域特点选择标记方法。
将地理围栏信息投影至如图3所示的栅格地图上。
若该地理围栏信息为表示一片区域的图片信息，并且将该片区域的内部设定为禁区，机器人无法进入该禁区内部作业，则将该图片在地图上的投影所覆盖的栅格标记为地理围栏区域；若将该片区域之外的区域作为禁区，则将该图片在地图上的投影所覆盖的栅格以外的栅格标记为地理围栏区域。
若该地理围栏信息为图形信息，即线条信息，则将该线条加宽，宽度可以与机器人半径相当，将加宽后的线条所覆盖的栅格标记为地理围栏区域，机器人无法跨越该图形进行作业。
若该地理围栏信息为位置点信息，则将该位置点投影覆盖的栅格或者临近的栅格标记为地理围栏区域。
地理围栏栅格可以覆盖于障碍物栅格之上，则该栅格同时具有障碍物属性和地理围栏属性。
根据本公开实施例，该方法还可以包括操作s500～s700。
在操作s500，获取标记有地理围栏区域的电子地图。
上文得到了标记有地理围栏信息的电子地图，机器人读出该电子地图和地理围栏信息，开始作业。
在操作s600，在机器人运动过程中，定位机器人位置。
机器人在作业过程中由控制单元302实时通过获取机器人的位置信息。
在操作s700，在机器人位置与地理围栏区域产生重叠情况下，机器人做出预设行为。
将机器人的位置信息实时投影至电子地图，检测机器人的投影位置是否与标记的地理围栏区域产生重叠，若是，则认为机器人进入地理围栏区域，根据预设动作做出反应。
在本公开实施例中，利用标记有地理围栏区域的电子地图可以使机器人更好地规划路径，且减少在地理围栏边界上响应动作带来的时间开销，在作业时能做出更准确的判断，增快作业速度，提高作业效率。
根据本公开实施例，机器人位置与地理围栏区域产生重叠包括：机器人位置在地图上的投影所占据的栅格与地图上标记为地理围栏区域的栅格产生重叠。
具体地，机器人将其位置信息投影至电子地图，获取该位置信息覆盖的栅格，检测该栅格与标记为地理围栏区域的栅格是否产生重叠，若是，则认为机器人进入地理围栏区域。
在本公开实施例中，对应于地理围栏的设置方法，机器人在作业时的实时检测过程也是具体到每个栅格，使检测结果更加灵敏，机器人遇到地理围栏区域时的反应更加迅速。
根据本公开实施例，上述预设行为包括：停止运动、减速运动、转变运动方向、远离地理围栏区域、沿地理围栏边界运动中的一种或多种。
图12示意性示出了根据本公开的实施例的机器人进入地理围栏区域的响应动作。
如图12所示，机器人进入地理围栏区域时机器人减速、掉头，对地理围栏作出规避、远离、绕行运动，此外，也可以设定为：机器人进入地理围栏区域时停止运动，等待下一步指示后再进行作业，或者在靠近地理围栏时进行减速，例如，设定机器人在靠近玩具堆放区时减速运动，避免产生冲撞，或者设定机器人沿着地理围栏边界位置运动。
用户可以根据具体情况设定机器人遇到地理围栏区域时的响应动作，使其更加智能化。
本公开的另一实施例提供了一种地理围栏设置系统，包括：固定有虚拟墙检测装置的设备，用于记录地理围栏信息；地理围栏设置系统，用于从所述设备获取地理围栏信息，并根据地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域。
具体地，设备可以是机器人，机器人用于记录地理围栏信息，包括机器人本体，以及安装在机器人本体上的控制单元、驱动单元和虚拟墙检测装置，根据本公开实施例，固定有虚拟墙检测装置的机器人结构及系统框架可以参考图1～图12以及上文关于相应附图的描述，并且可以执行上文描述的操作s200～s700，在此不再赘述。
图13示意性示出了根据本公开的实施例的地理围栏设置系统框图。
如图13所示，地理围栏设置系统900包括特征模块910、构建模块920以及地图标记模块930。
特征模块910用于获取地理围栏信息，即获取表征地理围栏几何特征的特征点、图形或图片，根据本公开实施例，可以是上文描述的从机器人获取地理围栏信息，也可以是在外部设备上用户输入的信息，特征模块910例如可以执行上文描述的操作s200，在此不再赘述。
构建模块920用于将位置信息构建成图形或图片信息。若地理围栏信息为位置点信息，可以通过构建模块920将其构建成封闭图形或非封闭图形，并将图形进行加宽处理。还可以将封闭图形包围的区域构建成图片信息。
地图标记模块930用于将所述地理围栏信息标记在地图上，根据特征模块910或构建模块920得到的位置信息、图形信息、图片信息映射在电子地图上，并标记相应的栅格为地理围栏区域。地图标记模块930例如可以执行上文描述的操作s300，在此不再赘述。
可以理解的是，特征模块910、构建模块920以及地图标记模块930可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，特征模块910、构建模块920以及地图标记模块930中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑阵列(pla)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(asic)，或可以以对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。或者，特征模块910、构建模块920以及地图标记模块930中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。
图14示意性示出了根据本公开实施例的地理围栏设置的计算机系统的方框图。图14示出的计算机系统仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图14所示，根据本公开实施例的计算机系统1000包括处理器1001，其可以根据存储在只读存储器(rom)1002中的程序或者从存储部分1008加载到随机访问存储器(ram)1003中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器1001例如可以包括通用微处理器(例如cpu)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(asic))，等等。处理器1010还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器1010可以包括用于执行参考图2描述的根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在ram1003中，存储有系统1000操作所需的各种程序和数据。处理器1001、rom1002以及ram1003通过总线1004彼此相连。处理器1001通过执行rom1002和/或ram1003中的程序来执行以上参考图2描述的地理围栏设置方法的各种操作。需要注意，所述程序电可以存储在除rom1002和ram1003以外的一个或多个存储器中。处理器1501也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行以上参考图2描述的地理围栏设置方法的各种操作。
根据本公开的实施例，系统1000还可以包括输入/输出(i/o)接口1005，输入/输出(i/o)接口1005也连接至总线1004。系统1000还可以包括连接至i/o接口1005的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分1006；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分1007；包括硬盘等的存储部分1008；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1009。通信部分1009经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1010也根据需要连接至i/o接口1005。可拆卸介质1011，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1010上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1008。
根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1009从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1011被安装。在该计算机程序被处理器1001执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。根据本公开的实施例，计算机可读介质可以包括上文描述的rom1002和/或ram1003和/或rom1002和ram1003以外的一个或多个存储器。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备执行：获取地理围栏信息；根据地理围栏信息在电子地图上标记地理围栏区域，其中，在电子地图上标记的地理围栏区域能够用于控制机器人的运动范围；获取地理围栏信息包括从机器人获取地理围栏信息，机器人通过以下操作获取地理围栏信息：安装有虚拟墙检测装置的机器人在虚拟墙附近移动，虚拟墙设置在需要建立地理围栏的区域；响应于虚拟墙检测装置检测到虚拟墙，记录虚拟墙检测装置的位置信息作为地理围栏信息，或者根据位置信息得到图形信息或图片信息，将图形信息或图片信息作为地理围栏信息。
根据本公开的实施例，虚拟墙包括信号发生装置或接触反馈装置，虚拟墙检测装置检测到虚拟墙包括：虚拟墙检测装置感应到信号发生装置发出的信号；或者虚拟墙检测装置感应到的信号大小超过阈值；或者虚拟墙检测装置得到接触反馈装置的反馈信息。
根据本公开的实施例，信号发生装置或接触反馈装置包括：红外发射器、磁条、无线电波发射器、电子标签、颜色卡、金属极片；虚拟墙检测装置包括：红外接收管、磁传感器、无线电波接收器、霍尔传感器、图像捕捉设备、金属接触点、压力形变传感器；虚拟墙检测装置能够感知虚拟墙发出的信号或者感知到与虚拟墙发生接触。
根据本公开的实施例，还包括以下操作：响应于机器人沿虚拟墙运动一周，停止记录位置信息；或者响应于机器人沿虚拟墙运动到虚拟墙的终点，停止记录位置信息；或者响应于机器人的运动时间达到预设的时间长度，停止记录位置信息。
根据本公开的实施例，还包括：对地理围栏信息进行调整。对地理围栏信息进行调整包括：对位置信息、图形信息或图片信息进行移动、缩放、拉伸或旋转操作。
根据本公开的实施例，所述地理围栏信息包括位置信息、图形信息和图片信息中的一种或多种；将地理围栏信息标记在电子地图上包括：将地理围栏信息投影至电子地图上，电子地图为栅格地图；将位于图片投影内部的栅格标记为地理围栏区域；或者将位于图片投影外部的栅格标记为地理围栏区域；或者将图形投影所占据的栅格及其附近的栅格标记为地理围栏区域；或者将位置点投影所占据的栅格及其附近的栅格标记为地理围栏区域。
根据本公开的实施例，还包括：获取标记有地理围栏区域的电子地图；在机器人运动过程中，定位机器人位置；在机器人位置与地理围栏区域产生重叠情况下，机器人做出预设行为。
根据本公开的实施例，机器人位置与地理围栏区域产生重叠包括：机器人位置在地图上的投影所占据的栅格与地图上标记为地理围栏区域的栅格产生重叠。
根据本公开的实施例，预设行为包括：停止运动、减速运动、转变运动方向、远离地理围栏区域、沿地理围栏边界运动中的一种或多种。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。