CN107981790A - 室内区域划分方法及扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种室内区域划分方法及扫地机器人，室内区域划分方法，包括：扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物；确定标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置。采用图形标贴判断边界，区域划分合理，体积更小，可长时间设置，操作更加的方便，还能减少成本。

Description

室内区域划分方法及扫地机器人

技术领域

本发明涉及到区域识别领域，特别是涉及到一种室内区域划分方法及扫地机器人。

背景技术

随着技术的发展与人们生活水平的提高，具有自主移动功能的扫地机器人已经得到了极大的普及。扫地机器人又称机器人吸尘器，利用机身上搭载的风机将地面的垃圾吸入灰尘盒中，并通过行走轮自主移动，以实现自动打扫房间的目的。

为了更有效地进行打扫，扫地机器人需要对室内环境进行区域划分。目前主要的区域划分方式有两种：第一种为根据机器人的位置信息按照固定大小将环境划分为几个部分依次打扫。但是这种方式不能适应不同的环境的不同特点，很容易出现区域划分不合理的现象。第二种是通过外部装置提供引导与限制，如IRobot公司的虚拟灯塔技术。然而虚拟灯塔成本较高，如果用户需要将房间划分为多个区域则需要额外购买虚拟灯塔，大大增加了使用成本；此外，虚拟灯塔体积太大，比如放在门边就会影响门的正常使用，用户需要在使用的时候进行摆放设置，用完还要将其收起来，操作比较繁琐。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种成本更低的室内区域划分方法及扫地机器人。

本发明提出

一种室内区域划分方法，包括如下步骤：

扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物；

确定标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置。

进一步地，扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物包括：扫地机器人利用视觉传感器探测设置于室内房间门框上视觉传感器探测范围内的标记物。

进一步地，标记物为图形标贴。

进一步地，图形标贴设有多个，房门框左右两端分别贴有图形标贴；

根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置包括：根据两端分别设置的图形标贴的空间位置计算出由该房门分隔的两个清扫区域之间的虚拟边界的位置。

进一步地，确定标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的两个清扫区域间虚拟边界的位置的步骤包括：

根据图形标贴的图像在视觉传感器采集的场景图像中的像素位置确定图形标贴的图像在场景图像中的位置，进而转换为图形标贴在环境地图中的空间坐标位置；

根据图形标贴在环境地图中的空间坐标位置，判断在环境地图中两个清扫区域间虚拟边界的位置。

本发明还提出，一种扫地机器人，扫地机器人包括探测模块和判断模块；

探测模块用于扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物；判断模块用于确定标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置。

进一步地，探测模块包括探测子模块；探测子模块用于利用视觉传感器探测设置于室内房间门框上视觉传感器探测范围内的标记物。

进一步地，标记物为图形标贴，图形标贴设有多个，房门框左右两端分别贴有图形标贴；

判断模块包括判断子模块；判断子模块用于根据两端分别设置的图形标贴的空间位置计算出由该房门分隔的两个清扫区域之间的虚拟边界的位置。

进一步地，标记物为图形标贴；

判断模块包括采集子模块、定位子模块；采集子模块用于根据图形标贴的图像在视觉传感器采集的场景图像中的像素位置确定图形标贴的图像在场景图像中的位置，进而转换为图形标贴在环境地图中的空间坐标位置；定位子模块用于根据图形标贴在环境地图中的空间坐标位置，判断在环境地图中两个清扫区域间虚拟边界的位置。

进一步地，标记物设置于室内房间门框内外两侧上。

本发明室内区域划分方法及扫地机器人，室内区域划分方法采用图形标贴判断边界，区域划分合理，而且体积更小，可以长时间设置，避免经常移动边界，减少人为参与，操作更加的方便，对比虚拟灯塔的使用，能减少成本。

附图说明

图1是本发明室内区域划分方法一实施例的步骤示意图；

图2是本发明室内区域划分方法另一实施例的步骤示意图；

图3是本发明室内区域划分方法第三实施例的步骤示意图；

图4是本发明室内区域划分方法中步骤S2一实施例的步骤示意图；

图5是本发明室内区域划分方法中步骤S23一实施例的步骤示意图；

图6是本发明室内区域划分方法第四实施例的步骤示意图；

图7是本发明扫地机器人一实施例的结构示意图；

图8是本发明扫地机器人中探测模块一实施例的结构示意图；

图9是本发明扫地机器人中判断模块一实施例的结构示意图；

图10是本发明扫地机器人中判断模块另一实施例的结构示意图；

图11是本发明扫地机器人中判断子模块另一实施例的结构示意图；

图12是本发明扫地机器人另一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，一种室内区域划分方法，包括如下步骤：

S1、扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物。

S2、确定所述标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置。

在上述步骤S1中，标记物设置在门框位置上；标记物为扁平的，可以长时间设置而不影响房门开启和关闭，用后不必取下，减少人为干预，使用更方便，用户体验更好。

在上述步骤S2中，可以通过虚拟边界划分清扫区域将整个要打扫的空间分成各个清扫区域；特别是在有多个房间的房屋内，可以把每个房间独立划分，防止扫地机器人没有规划地往返于不同的房间工作，用户的体验更好；通常情况下在房门处设置虚拟边界，在房门处划分清扫区域。

扫地机器人根据预设条件判断是否可以穿过虚拟边界。

参照图2，在一些实施例中，步骤S1包括：

S11、扫地机器人利用视觉传感器探测设置于室内房间门框上视觉传感器探测范围内的标记物。

在上述步骤S11中，采用视觉传感器在扫地机器人工作过程中寻找标记物，标记物设置位置要在视觉传感器可探查的范围内，例如标记物设置在房间门框上，且不能在视觉传感器可探查范围之外。

标记物为图形标贴。图形标贴是薄片状的物体，可以贴在平面上而不影响房门正常开启和关闭，因此不需要在使用一次后去除，可以长时间放置，因此一次设置可以多次使用，减少了用户的工作量，用户体验更好，而且图形标贴的成本都较低廉，也可以降低用户的成本。

图形标贴内的图形可以是二维码。

在一些实施例中，视觉传感器可以为单目、双目或深度相机。

参照图3，在一些实施例中，图形标贴设有多个，房门框左右两端分别贴有图形标贴；

步骤S2包括：

S21、根据两端分别设置的图形标贴的空间位置计算出由该房门分隔的两个清扫区域之间的虚拟边界的位置。

步骤S21的通过两个图形标贴的空间位置直接计算出虚拟边界的位置，判断的准确率更高。

参照图4，在本实施例中，步骤S2包括：

S22、根据图形标贴的图像在视觉传感器采集的场景图像中的像素位置确定图形标贴的图像在场景图像中的位置，进而转换为图形标贴在环境地图中的空间坐标位置。

S23、根据图形标贴在环境地图中的空间坐标位置，判断在环境地图中两个清扫区域间虚拟边界的位置。

在上述步骤S22中，环境地图为扫地机器人在开始工作时初始化空间坐标系，之后根据视觉传感器获取的数据进行室内的定位与建图得到的地图，包括房间边界、摆放物位置及大小、空间坐标系等信息；图形标贴在环境地图中的空间坐标位置可以大体确定虚拟边界的位置。

在上述步骤S23中，通过图形标贴的位置根据设定判断虚拟边界的具***置，虚拟边界分隔出相邻的两个清扫区域。

标记物设置于室内房间门框内外两侧上，由于是通过视觉传感器，因此没有标记物就无法实现本方案中的室内区域划分，因此，应在房门处，对应每个清扫区域都要有至少一个标记物。

参照图5，步骤S23包括：

S231、根据图形标贴在环境地图中的空间坐标位置确定其朝向。

S232、以图形标贴为中心沿图形标贴所在平面向水平方向两侧以大于等于房门宽度的预设宽度延伸得到虚拟平面。

S233、若虚拟平面从图形标贴中点向两侧延展过程中在环境地图中遇到确定的障碍物平面，则对其进行截断。

S234、若在图形标贴的反方向设定的距离内存在确定的障碍物平面，则将该位置从虚拟平面中删除。

S235、检测剩余的虚拟平面，剔除宽度小于第二预设宽度的平面。

S236、若仍存在多个符合条件的虚拟平面，则选择离图形标贴中心最近的虚拟平面作为两个清扫区域间虚拟边界。

在上述步骤S231中，扫地机器人通过视觉传感器探查图形标贴，因此扫地机器人与图形标贴相对，通过图形标贴的朝向可以确定扫地机器人所在的清扫区域与图形标贴的相对位置，根据图形标贴的朝向判断扫地机器人所在清扫区域和相邻的清扫区域的所在方向，以及虚拟边界的方向，虚拟边界位于图形标贴侧面的水平延展方向。

在上述步骤S232中，预设宽度大于等于房门宽度，因此房门位置必定在虚拟平面内；在一些实施例中预设宽度为1.5m-3.2m。

在上述步骤S233中，确定的障碍物平面为扫地机器人无法通过的平面。

在上述步骤S234中，为了判断房门侧面的墙壁在背离房门的方向的情况，因此该墙壁位于图形标贴的反方向，在确定图形标贴的反方向确定距离内有墙壁等障碍物平面，即可判定房门不会在障碍物平面所在位置，虚拟边界也不会在该位置，扫地机器人无法通过该位置进入另一个房间，因此该位置对应的虚拟平面即可删除。

在上述步骤S235中，第二预设宽度小于等于门的宽度，可以剔除明显没有可能存在房门的面。

在上述步骤S236中，由于图形标贴贴在门框上，因此离图形标贴中心最近的虚拟平面最有可能存在房门。

在一些实施例中，第二阈值为0.6m-1.5m。优选的为0.6m。

参照图6，步骤S2之后包括：

S3、在清扫区域未完成打扫时，扫地机器人遇到虚拟边界采取避让措施；在清扫区域已完成打扫时，扫地机器人越过虚拟边界进入相邻的区域。

在上述步骤S3中，在清扫区域未完成打扫时，扫地机器人遇到虚拟边界采取避让措施；在判定清扫区域已完成打扫时，扫地机器人遇到虚拟边界时，不采取反应措施，直接越过磁条进入相邻的清扫区域。进入相邻未打扫空间的顺序可以采用就近原则，扫地机器人根据坐标定位自动由最近的虚拟边界进入邻近的清扫区域。

在一些实施例中，避让措施为后退、转弯保证扫地机器人不会越过虚拟边界。

参照图7，本发明还提出一种扫地机器人，扫地机器人包括探测模块1、判断模块2；探测模块1用于扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物；判断模块2用于确定所述标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置。

在探测模块1工作中，标记物设置在门框位置上；标记物为扁平的，可以长时间设置而不影响房门开启和关闭，用后不必取下，减少人为干预，使用更方便，用户体验更好。

在判断模块2工作中，可以通过虚拟边界划分清扫区域将整个要打扫的空间分成各个清扫区域，特别是在有多个房间的房屋内，可以把每个房间独立划分，防止扫地机器人没有规划地往返于不同的房间工作，用户的体验更好；通常情况下在房门处设置虚拟边界，在房门处划分区域；扫地机器人根据预设条件判断是否可以穿过虚拟边界

参照图8，探测模块1包括探测子模块11；探测子模块11用于利用视觉传感器探测设置于室内房间门框上视觉传感器探测范围内的标记物。

在探测子模块11工作过程中，采用视觉传感器在扫地机器人工作过程中寻找标记物，标记物设置位置要在视觉传感器可探查的范围内，例如标记物设置在房间门框上，且不能再视觉传感器可探查范围之外。

标记物为图形标贴。图形标贴是薄片状的物体，可以贴在平面上而不影响房门正常开启和关闭，因此不需要在使用一次后去除，可以长时间放置，因此一次设置可以多次使用，减少了用户的工作量，用户体验更好，而且图形标贴的成本都较低廉，也可以降低用户的成本。

图形标贴内的图形可以是二维码。

在一些实施例中，视觉传感器可以为单目、双目或深度相机。

参照图9，标记物为图形标贴，图形标贴设有多个，房门框左右两端分别贴有图形标贴；判断模块2包括判断子模块21；判断子模块21用于根据两端分别设置的图形标贴的空间位置计算出由该房门分隔的两个清扫区域之间的虚拟边界的位置。在判断子模块21工作过程中，通过两个图形标贴的空间位置直接计算出虚拟边界的位置，判断的准确率更高。

参照图10，判断模块2包括采集子模块22、定位子模块23；采集子模块22用于根据图形标贴的图像在视觉传感器采集的场景图像中的像素位置确定图形标贴的图像在场景图像中的位置，进而转换为图形标贴在环境地图中的空间坐标位置；定位子模块23用于根据图形标贴在环境地图中的空间坐标位置，判断在环境地图中两个清扫区域间虚拟边界的位置。

在采集子模块22工作过程中，环境地图为扫地机器人在开始工作时初始化空间坐标系，之后根据视觉传感器获取的数据进行室内的定位与建图得到的地图，包括房间边界、摆放物位置及大小、空间坐标系等信息；图形标贴在环境地图中的空间坐标位置可以大体确定虚拟边界的位置。

在定位子模块23工作过程中，通过图形标贴的位置根据设定判断虚拟边界的具***置，虚拟边界分隔出相邻的两个清扫区域。

标记物设置于室内房间门框内外两侧上，由于是通过视觉传感器，因此没有标记物就无法实现本方案中的室内区域划分，因此，应在房门处，对应每个清扫区域都要有至少一个标记物。

参照图11，标记物为图形标贴；定位子模块23包括朝向单元231、延伸单元232、截断单元233、删除单元234、剔除单元235和选择单元236；朝向单元231用于根据图形标贴在环境地图中的空间坐标位置确定其朝向；延伸单元232用于以图形标贴为中心沿图形标贴所在平面向水平方向两侧以大于等于房门宽度的预设宽度延伸得到虚拟平面；截断单元233用于若虚拟平面从图形标贴中点向两侧延展过程中在环境地图中遇到确定的障碍物平面，则对其进行截断；删除单元234用于若在图形标贴的反方向设定的距离内存在确定的障碍物平面，则将该位置从虚拟平面中删除；剔除单元235用于检测剩余的虚拟平面，剔除宽度小于第二预设宽度的平面；选择单元236用于若仍存在多个符合条件的虚拟平面，则选择离图形标贴中心最近的虚拟平面作为两个清扫区域间虚拟边界。

在朝向单元231工作过程中，扫地机器人通过视觉传感器探查图形标贴，因此扫地机器人与图形标贴相对，通过图形标贴的朝向可以确定扫地机器人所在的清扫区域与图形标贴的相对位置，根据图形标贴的朝向判断扫地机器人所在清扫区域和相邻的清扫区域的所在方向，以及虚拟边界的方向，虚拟边界位于图形标贴侧面的水平延展方向。

在延伸单元232工作过程中，预设宽度大于等于房门宽度，因此房门位置必定在虚拟平面内；在一些实施例中预设宽度为1.5m-3.2m。

在截断单元233工作过程中，确定的障碍物平面为扫地机器人无法通过的平面。

在删除单元234工作过程中，为了判断房门侧面的墙壁在背离房门的方向的情况，因此该墙壁位于图形标贴的反方向，在确定图形标贴的反方向确定距离内有墙壁等障碍物平面，即可判定房门不会在障碍物平面所在位置，虚拟边界也不会在该位置，扫地机器人无法通过该位置进入另一个房间，因此该位置对应的虚拟平面即可删除。

在剔除单元235工作过程中，第二预设宽度小于等于门的宽度，可以剔除明显没有可能存在房门的面。

在选择单元236工作过程中，由于图形标贴贴在门框上，因此离图形标贴中心最近的虚拟平面最有可能存在房门。

在一些实施例中，第二阈值为0.6m-1.5m。优选的为0.6m。

参照图12，扫地机器人还包括过界判断模块3，过界判断模块3用于在清扫区域未完成打扫时，判定扫地机器人遇到虚拟边界采取避让措施；在清扫区域已完成打扫时，扫地机器人越过虚拟边界进入相邻的清扫区域。

在确定虚拟边界的同时根据环境地图可以确认

在过界判断模块3工作过程中，在清扫区域未完成打扫时，扫地机器人遇到虚拟边界采取避让措施；在判定清扫区域已完成打扫时，扫地机器人遇到虚拟边界时，不采取反应措施，直接越过磁条进入相邻的清扫区域。进入相邻未打扫空间的顺序可以采用就近原则，扫地机器人根据坐标定位自动由最近的虚拟边界进入邻近的清扫区域。

避让措施为后退、转弯保证扫地机器人不会越过虚拟边界。

本发明室内清扫区域划分方法及扫地机器人，室内清扫区域划分方法采用图形标贴判断边界，清扫区域划分合理，而且图形标贴体积更小，可以长时间设置，避免经常移动边界，减少人为参与，操作更加的方便，对比虚拟灯塔的使用，还能减少成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种室内区域划分方法，其特征在于，包括如下步骤：

扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物；

确定所述标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置。

2.根据权利要求1所述的室内区域划分方法，其特征在于，所述扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物包括：

所述扫地机器人利用视觉传感器探测设置于室内房间门框上所述视觉传感器探测范围内的标记物。

3.根据权利要求2所述的室内区域划分方法，其特征在于，所述标记物为图形标贴。

4.根据权利要求3所述的室内区域划分方法，其特征在于，所述图形标贴设有多个，所述房门框左右两端分别贴有所述图形标贴；

所述根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置包括：根据所述两端分别设置的图形标贴的空间位置计算出由该房门分隔的两个清扫区域之间的虚拟边界的位置。

5.根据权利要求3所述的室内区域划分方法，其特征在于，所述确定所述标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的两个清扫区域间虚拟边界的位置的步骤包括：

根据所述图形标贴的图像在所述视觉传感器采集的场景图像中的像素位置确定所述图形标贴的图像在所述场景图像中的位置，进而转换为所述图形标贴在环境地图中的空间坐标位置；

根据所述图形标贴在环境地图中的空间坐标位置，判断在所述环境地图中两个清扫区域间虚拟边界的位置。

6.一种扫地机器人，其特征在于，所述扫地机器人包括：

探测模块，用于扫地机器人探测设置于室内房间门框上的标记物；

判断模块，用于确定所述标记物的空间坐标位置，根据该空间坐标位置确定由房门分隔开的清扫区域间虚拟边界的位置。

7.根据权利要求6所述的扫地机器人，其特征在于，所述探测模块包括：

探测子模块，用于利用视觉传感器探测设置于室内房间门框上所述视觉传感器探测范围内的标记物。

8.根据权利要求7所述的扫地机器人，其特征在于，所述标记物为图形标贴，所述图形标贴设有多个，所述房门框左右两端分别贴有所述图形标贴；

所述判断模块包括：

判断子模块，用于根据所述两端分别设置的图形标贴的空间位置计算出由该房门分隔的两个清扫区域之间的虚拟边界的位置。

9.根据权利要求6所述的扫地机器人，其特征在于，所述标记物为图形标贴；

所述判断模块包括：

采集子模块，用于根据所述图形标贴的图像在所述视觉传感器采集的场景图像中的像素位置确定所述图形标贴的图像在所述场景图像中的位置，进而转换为所述图形标贴在环境地图中的空间坐标位置；

定位子模块，用于根据所述图形标贴在环境地图中的空间坐标位置，判断在环境地图中两个清扫区域间虚拟边界的位置。

10.根据权利要求6所述的扫地机器人，其特征在于，所述标记物设置于室内房间门框内外两侧上。