基于路点的导航地图的拓扑处理的制作方法

本公开涉及用于导航地图的拓扑处理。

背景技术：

1、机器人设备在受约束的环境导航以执行各种任务或功能。为了导航通过这些受约束的环境，机器人设备可以识别障碍物。基于障碍物的识别，机器人设备可以在不接触障碍物的情况下在受约束的环境导航。

技术实现思路

1、本公开的一个方面提供了一种计算机实现的方法，该方法在由数据处理硬件执行时使数据处理硬件执行操作。所述操作包括获得环境的拓扑图，所述拓扑图包括一系列路线路点和一系列路线边。所述一系列路线边中的每个路线边拓扑地连接所述一系列路线路点中的对应的一对相邻路线路点。所述一系列路线边表示机器人通过环境的可穿过路线。操作包括使用拓扑图和由机器人捕获的传感器数据来确定一个或多个候选替代边。一个或多个候选替代边中的每一个候选替代边连接一系列路线路点中的未由一系列路线边之一连接的对应的一对路线路点。操作包括使用由机器人捕获的传感器数据确定机器人可以穿过一个或多个候选替代边中的候选替代边。操作包括基于确定机器人可以穿过一个或多个候选替代边中的候选替代边，将一个或多个候选替代边中的候选替代边确认为替代边。操作包括使用替代边更新拓扑图。

2、在一些实施方案中，所述操作进一步包含使用由所述机器人捕获的里程计数据记录所述一系列路线路点和所述一系列路线边。一系列路线路点中的一个或多个路线路点可以与由机器人捕获的相应的一组传感器数据相关联。在一些示例中，确定一个或多个候选替代边包括使用拓扑图确定局部嵌入，并确定一系列路线路点中的第一路线路点与一系列路线路点中的第二路线路点之间的总路径长度小于第一阈值距离，候选替代边连接第一路线路点和第二路线路点，以及确定局部嵌入中的距离小于第二阈值距离。操作可以包括：基于确定第一路线路点和第二路线路点之间的总路径长度小于第一阈值距离并且确定局部嵌入中的距离小于第二阈值距离，生成相应路线路点和另一路线路点之间的候选替代边。

3、在一些实施方式中，确定机器人可以穿过候选替代边包括基于传感器数据对准算法的输出确定机器人可以穿过候选替代边。传感器数据对准算法可以包括迭代最近点算法、特征匹配算法、正态分布变换算法、密集图像对准算法或图元(primitive)对准算法中的至少一个。在一些情况下，确定机器人可以穿过候选替代边可以包括使用拓扑图确定局部嵌入，并且基于对局部嵌入执行的路径碰撞检查算法的输出来确定机器人可以穿过候选替代边。路径碰撞检查算法可以包括使用扫掠线算法和局部嵌入来执行圆形扫掠。在一些示例中，确定一个或多个候选替代边包括使用基准标记来确定局部嵌入。

4、在一些实现中，使用替代边更新拓扑图包括将一系列路线路点中的一个或多个路线路点与度量位置相关联。使用替代边更新拓扑图可以包括使用稀疏非线性优化来优化嵌入。在一些示例中，使用替代边更新拓扑图包括细化拓扑图以生成度量一致的细化拓扑图。

5、本公开的另一方面提供了一种系统。该系统包括数据处理硬件和与数据处理硬件通信的存储器硬件。所述存储器硬件存储指令，所述指令当在所述数据处理硬件上执行时使所述数据处理硬件执行操作。所述操作包括获得环境的拓扑图，所述拓扑图包括一系列路线路点和一系列路线边。所述一系列路线边中的每个路线边拓扑地连接所述一系列路线路点中的对应的一对相邻路线路点。所述一系列路线边表示机器人通过环境的可穿过路线。操作包括使用拓扑图和由机器人捕获的传感器数据来确定一个或多个候选替代边。一个或多个候选替代边中的每一个候选替代边连接一系列路线路点中的未由一系列路线边之一连接的对应的一对路线路点。操作包括使用由机器人捕获的传感器数据确定机器人可以穿过一个或多个候选替代边中的候选替代边。操作包括基于确定机器人可以穿过一个或多个候选替代边中的候选替代边，将一个或多个候选替代边中的候选替代边确认为替代边。操作包括使用确认的替代边来更新拓扑图。

6、在一些实施方案中，所述操作进一步包含使用由所述机器人捕获的里程计数据记录所述一系列路线路点和所述一系列路线边。一系列路线路点中的一个或多个相应路线路点可以与由机器人捕获的相应传感器数据集相关联。在一些示例中，确定一个或多个候选替代边包括使用拓扑图确定局部嵌入，并确定一系列路线路点中的第一路线路点与一系列路线路点中的第二路线路点之间的总路径长度小于第一阈值距离，候选替代边连接第一路线路点和第二路线路点，以及确定局部嵌入中的距离小于第二阈值距离。操作可以包括：基于确定第一路线路点和第二路线路点之间的总路径长度小于第一阈值距离并且确定局部嵌入中的距离小于第二阈值距离，生成相应路线路点和另一路线路点之间的候选替代边。

7、在一些实施方式中，确定机器人可以穿过候选替代边包括基于传感器数据对准算法的输出确定机器人可以穿过候选替代边。传感器数据对准算法可以包括迭代最近点算法、特征匹配算法、正态分布变换算法、密集图像对准算法或图元对准算法中的至少一个。在一些情况下，确定机器人可以穿过候选替代边可以包括使用拓扑图来确定局部嵌入，基于对局部嵌入执行的路径碰撞检查算法的输出来确定机器人可以穿过候选替代边。路径碰撞检查算法可以包括使用扫掠线算法和局部嵌入来执行圆形扫掠。在一些示例中，确定一个或多个候选替代边包括使用基准标记来确定局部嵌入。

8、在一些实现中，使用确认的替代边更新拓扑图包括将一系列路线路点中的一个或多个路线路点与度量位置相关联。可选地，使用确认的替代边来更新拓扑图可以包括使用稀疏非线性优化来优化嵌入。在一些示例中，使用确认的替代边更新拓扑图包括细化拓扑图以生成度量一致的细化拓扑图。

9、本公开的又一方面提供了一种计算机实现的方法，该方法在由数据处理硬件执行时使数据处理硬件执行操作。所述操作包括获得环境的拓扑图，所述拓扑图包括一系列路线路点和一系列路线边。操作包括使用拓扑图和由机器人捕获的传感器数据来确定一个或多个候选替代边。此外，操作包括使用由机器人捕获的传感器数据确定机器人可以穿过一个或多个候选替代边中的候选替代边。

10、在一些实现中，一系列路线边中的一个或多个路线边拓扑地连接一系列路线路点中的对应的一对相邻路线路点。一系列路线边可以表示机器人通过环境的一个或多个可穿过路线。在一些示例中，一个或多个候选替代边中的每一个潜在地连接未由一系列路线边之一连接的对应的一对路线路点。

11、在一些实施方式中，基于确定机器人可以穿过候选替代边，候选替代边被确认为替代边。操作还可以包括使用替代边更新拓扑图。

12、本公开的附加方面提供了一种系统。该系统包括数据处理硬件和与数据处理硬件通信的存储器硬件。所述存储器硬件存储指令，所述指令当在所述数据处理硬件上执行时使所述数据处理硬件执行操作。所述操作包括获得环境的拓扑图，所述拓扑图包括一系列路线路点和一系列路线边。操作包括使用拓扑图和由机器人捕获的传感器数据来确定一个或多个候选替代边。此外，操作包括使用由机器人捕获的传感器数据确定机器人可以穿过一个或多个候选替代边中的候选替代边。

13、在一些实现中，一系列路线边中的一个或多个路线边拓扑地连接一系列路线路点中的对应的一对相邻路线路点。一系列路线边可以表示机器人通过环境的一个或多个可穿过路线。在一些示例中，一个或多个候选替代边中的每一个潜在地连接未由一系列路线边之一连接的对应的一对路线路点。

14、在一些实施方式中，基于确定机器人可以穿过候选替代边，候选替代边被确认为替代边。操作还可以包括使用替代边更新拓扑图。

15、在另一方面，公开了一种机器人。机器人包括计算系统，该计算系统被配置为存储环境的拓扑图，该环境的拓扑图包括由一系列路线边拓扑连接的一系列路线路点，该一系列路线边指示机器人通过环境的可穿过路线。机器人还包括被配置为捕获传感器数据的传感器。计算系统被配置为基于拓扑图和传感器数据生成一个或多个候选替代边。在某些实施方式中，计算系统还被配置为基于传感器数据验证机器人可以穿过一个或多个候选替代边，并且基于一个或多个候选替代边更新拓扑图。在某些实施方式中，机器人还包括多个关节，并且计算系统还被配置为基于更新的拓扑图控制多个关节中的一个或多个以使机器人移动通过环境。

16、在附图和下面的描述中阐述了本公开的一个或多个实施方式的细节。其他方面、特征和优点将从说明书和附图以及权利要求书中显而易见。