CN110543174A - 可通行区域图的建立方法、处理方法、装置和可移动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可通行区域图的建立方法、处理方法、装置和可移动设备,属于可移动设备技术领域。该方法包括:获取可移动设备在工作区域内的可达实际位置;基于可移动设备的所述可达实际位置建立可通行区域图;其中,所述可通行区域图包括图上位置;所述图上位置包括可达图上位置,所述可达图上位置是所述可移动设备的可达实际位置映射到所述可通行区域图上的图上位置,所述图上位置不包括障碍物的图上位置。可移动设备可基于本发明的可通行区域图进行定位、路径规划、避障等功能,本发明的可通行区域图比通常的地图更适合可移动设备在相应工作区域内运行,并降低了可移动设备的计算负担以及减少建图时间。
Description
技术领域
本发明涉及可移动设备技术领域,尤其涉及一种可通行区域图的建立方法、处理方法、装置和可移动设备。
背景技术
可移动设备是指在设定封闭空间内自主执行预设任务的设备,目前可移动设备通常包括但不限于清洁机器人(例如智能扫地机、智能擦地机、擦窗机器人)、陪伴型移动机器人(例如智能电子宠物、保姆机器人)、服务型移动机器人(例如酒店、旅馆、会晤场所的接待机器人)、工业巡检智能设备(例如电力巡检机器人、智能叉车等)、安防机器人(例如家用或商用智能警卫机器人)。
可移动设备通常会在一个有限空间内自主移动,比如机器人清洁器、陪伴型移动机器人通常在室内运行,服务型移动机器人通常在旅馆、会场等特定的有限空间内运行。目前,有的可移动设备能够通过感知环境信息获取障碍物位置从而建立其运行空间的二维平面环境地图,比如通过激光测距仪直接测距获取其至障碍物的距离,并将距离转换为坐标,或通过其自身码盘、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,简称IMU)及其碰撞传感器通过碰撞方式获取障碍物的坐标,或通过普通摄像头获取环境物体的图像并结合码盘及IMU等航位推算传感器的运动学数据,通过视觉的即时定位与建图(visual simultaneouslocalization and mapping,简称vSLAM)算法确定障碍物的坐标,基于障碍物的坐标位置得到环境地图。所述障碍物是指,可移动设备在工作区域内感知到阻挡其运行到其将要到达空间的因素,比如落地橱柜、下方未留有可移动设备足够通行空间的床、凳子腿、冰箱、马桶等实际物体,可移动设备通过其上的碰撞传感器或接近传感器检测到上述实际物体阻挡可移动设备通行,因此上述的阻挡可移动设备通行的实际物体属于障碍物;比如设置在地面或物体上的磁条,通过可移动设备上设置的霍尔器件检测到磁条的磁场,并通过算法控制可移动设备不穿过磁场所在位置,因此磁条也属于障碍物;比如向下的楼梯,当可移动设备移动到楼梯边缘时,设置在可移动设备前部向下设置的悬崖传感器(cliff sensor)能检测到该向下的楼梯,因此向下的楼梯能够起到阻挡可移动设备通过的作用,楼梯下降的位置也属于障碍物。而对于不阻挡可移动设备运行到其所占地面空间的物体不是障碍物,比如有的床或桌子的下方在接近地面区域留有一定高度的空间,可允许清洁机器人运行到其下方或从其下方通过,则这样的床或桌子就不属于障碍物,而仅有该床的床腿或桌子的桌腿才属于阻挡可移动设备的障碍物,因为只有该床腿或该桌腿能够阻挡上述清洁机器人运行到其占据位置。
目前的可移动设备在需要建图时所建立的“地图”均是在获取并记录障碍物的位置信息的基础上,以障碍物的位置信息及可移动设备自身位置信息建立而成,因此,需要获取的信息量大,需要更大的算力和存储空间,增加了可移动设备的计算负担,延长了建图时间。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题,本发明提供一种可通行区域图的建立方法、处理方法、装置和可移动设备。
本发明第一方面实施例提供了一种可通行区域图的建立方法,包括:获取可移动设备在工作区域内的可达实际位置;基于可移动设备的所述可达实际位置建立可通行区域图;其中,所述可通行区域图包括图上位置;所述图上位置包括可达图上位置,所述可达图上位置是所述可移动设备的可达实际位置映射到所述可通行区域图上的图上位置,所述图上位置不包括障碍物的图上位置。
可选地,所述图上位置还包括未知图上位置;所述未知图上位置是工作区域内除了可移动设备的可达实际位置之外的其它实际位置映射到可通行区域图上的图上位置。
可选地,所述可通行区域图的图上位置包括属性参数,所述属性参数包括状态参数;其中,所述可通行区域图中各个图上位置对应的状态参数包括未知状态和可通行状态,所述可达图上位置的状态参数是可通行状态,所述未知图上位置的状态参数是未知状态;所述状态参数不包括障碍物状态。
可选地,所述可达实际位置包括:可移动设备的曾到达位置、可移动设备的当前到达位置、和/或可移动设备的曾到达轨迹,和/或检测可到达位置;所述方法还包括:将可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态。
可选地,所述将可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态,包括:若已存储历史可通行区域图,则将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数直接设定为可通行状态;或者,若已存储历史可通行区域图,且可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数不同,则将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态;或者,若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图,并在初始化后的可通行区域图中,将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数设定为可通行状态。
可选地,将可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态,所述不可达实际位置为可移动设备在工作区域内不可到达的实际位置。
可选地,所述将可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态,包括:若已存储历史可通行区域图,则将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数直接设定为未知状态;或者,若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数不同,则将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态;或者,若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图,并在初始化后的可通行区域图中,将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数设定为未知状态。
可选地,所述将可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态,包括:若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数均为未知状态,则在所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置累加未到达次数或提高不可达的置信度参数。
可选地,若所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的未到达次数或不可达的置信度参数达到设定阈值或满足设定条件,则在以后建立的可通行区域图中所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数固定为未知状态。
可选地,所述属性参数还包括如下项中的至少一项:时间,频率,到达次数,未到达次数,置信度参数,临边参数,临边次数;所述属性参数不包括与障碍物位置相关的参数。
可选地,若已存储历史可通行区域图,所述方法还包括:若可移动设备能够移动到所述历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置,则将可通行区域图的该图上位置更新为可达图上位置;或者,若可移动设备不能移动到所述历史可通行区域图的可达图上位置对应的工作区域内的实际位置,则将可通行区域图的该图上位置更新为未知图上位置;或者,若可移动设备不能移动到所述历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置,则保持可通行区域图的该图上位置为未知图上位置不变。
可选地,所述方法还包括,若可移动设备的不可达实际位置映射到所述历史可通行区域图上的同一图上位置已经记录为未知图上位置,则在可通行区域图中在该未知图上位置累加未到达次数或提高不可达的置信度参数;所述不可达实际位置为可移动设备在工作区域内不可到达的实际位置。
可选地,若可移动设备的不可达实际位置映射到可通行区域图上的未知图上位置的未到达次数或不可达的置信度参数达到设定阈值或满足设定条件,则在以后建立的可通行区域图中将对应于该不可达实际位置的图上位置固定为未知图上位置。
可选地,还包括:若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在当前运行过程中已遍历所述历史可通行区域图内所有可达图上位置,则可移动设备执行如下项中的至少一项:停止运行、回充、通知用户。
可选地,还包括:可移动设备根据预设的移动模式,在工作区域内移动,其中,所述预设的移动模式包括如下项中的至少一项:弓字形覆盖模式、沿边模式、点螺旋模式、碰撞模式。
可选地,所述基于可移动设备的所述可达实际位置建立可通行区域图,包括如下步骤:S600:初始化可通行区域图;将可通行区域图的所有图上位置设置为未知图上位置或将所有图上位置的状态参数设置为未知状态;S601:可移动设备沿主方向移动,并将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;直至可移动设备感知到前方的障碍物;S603:可移动设备转向至与主方向垂直的第二方向,运行第一距离;或者,可移动设备沿上述步骤S601所述的前方的障碍物的边界,运行第一距离;在运行所述第一距离期间,将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;S605:可移动设备转向至与主方向反平行的第三方向移动,并将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;直至可移动设备感知到前方的障碍物;S607:可移动设备转向至第二方向,运行第二距离;或者,可移动设备沿上述步骤S605的所述的前方的障碍物的边界,运行第二距离;在运行所述第二距离期间,将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;S609:可移动设备转向至主方向;重复执行S601及其后续步骤;S700:满足结束条件后,退出当前模式。
可选地,还包括:存储所述可通行区域图,所述存储的可通行区域图为后续建图时的历史可通行区域图。
本发明第二方面实施例提供了一种基于可通行区域图的处理方法,包括:获取可通行区域图;基于所述可通行区域图进行处理,所述处理包括:路径规则,和/或,区域分割;其中,所述可通行区域图采用如本发明第一方面实施例任一项所述的方法建立。
可选地,若所述图上位置包括未知图上位置;以及,所述可通行区域图的图上位置包括属性参数,所述属性参数包括临边参数;则所述处理还包括:基于所述可通行区域图的图上位置的临边参数推算出障碍物占据位置或区域。
可选地,所述路径规划包括弓字形覆盖模式;所述弓字形覆盖模式包括:S611:可移动设备沿主方向移动,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;直至感知到前方的障碍物;S613:可移动设备转向至与主方向垂直的第二方向,运行第一距离;或者,可移动设备沿上述步骤S611的所述前方的障碍物的边界,运行第一距离;在可移动设备运行第一距离过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;S615:可移动设备转向至与主方向反平行的第三方向移动,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;直至感知到前方的障碍物;S617:可移动设备转向至第二方向,运行第二距离;或者,可移动设备沿上述步骤S615的所述前方的障碍物的边界,运行第二距离;在可移动设备运行第二距离过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;S619:可移动设备转向至主方向;并重复执行S611及其后续步骤;S700:满足结束条件后,退出所述弓字形覆盖模式;所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行前方的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的类型或状态参数作比较;若当前实际位置或运行前方的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图中同一图上位置的类型不同或状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的类型或状态参数更新为当前实际位置或运行前方的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数。
可选地,所述路径规划包括沿边模式;所述沿边模式包括:S81:在可移动设备的侧面检测到障碍物后,可移动设备沿着障碍物边界移动,直至在可移动设备的侧面检测不到障碍物;S82:可移动设备向该侧面转向并移动,直至在可移动设备的侧面再次检测到障碍物;之后重复执行S81及其后续步骤;S700:满足结束条件后,退出所述沿边模式;其中,在S81和S82的移动过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行侧面的实际位置的位置类型或状态参数;所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行侧面的实际位置的位置类型或状态参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行侧面的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的类型或状态参数作比较;若当前实际位置或运行侧面的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图中同一图上位置的类型不同或状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的类型或状态参数更新为当前实际位置或运行侧面的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数。
可选地,所述可移动设备为清洁机器人;可通行区域图的每个图上位置包括状态参数以及属性参数,若图上位置的状态参数为未知状态,则所述图上位置的属性参数为未到达次数;所述属性参数“未到达次数”是清洁机器人在一次完整的清洁过程中尝试到达该实际位置但尝试失败、结果从未到达该实际位置的尝试次数;清洁机器人按预设的运行模式进行室内清洁,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数;所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的状态参数作比较;若二者的状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的状态参数更新为当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数;若二者的状态参数相同,若此时的状态参数均为“未知状态”,则相应地将属性参数“未到达次数”进行累加;对于未探索的实际位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为初始值;对于障碍物占据的位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为非初始值的某个数值;对于可达实际位置,其状态参数为“可通行状态”。
可选地,所述区域分割包括:在可视化界面上显示的可通行区域图中设置选定子区域和/或禁区子区域,以控制可移动设备进入所述选定子区域执行工作/禁止进入所述禁区子区域。
本发明第三方面实施例提供了一种建立可通行区域图的装置,包括:位置获取模块,用于获取可移动设备在工作区域内的可达实际位置;建立模块,用于基于所述可达实际位置建立可通行区域图;其中,所述可通行区域图包括图上位置;所述图上位置包括可达图上位置,所述可达图上位置是所述可移动设备的可达实际位置映射到所述可通行区域图上的图上位置,所述图上位置不包括障碍物的图上位置。
本发明第四方面实施例提供了一种基于可通行区域图的处理装置,包括:图获取模块,用于获取可通行区域图;处理模块,用于基于所述可通行区域图进行处理,所述处理包括:路径规则,和/或,区域分割;其中,所述可通行区域图采用如本发明第一方面实施例任一项所述的方法建立。
本发明第五方面实施例提供了一种可移动设备,包括:处理单元及其连接的存储单元;所述存储单元用于存储计算机程序;所述处理单元用于调用所述存储单元中存储的计算机程序,以执行如本发明第一方面实施例任一项所述的建立方法,或者,执行如本发明第二方面实施例任一项所述的处理方法。
本发明第六方面实施例提供了一种非易失性计算机存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时,执行如本发明第一方面实施例任一项所述的建立方法,或者,执行如本发明第二方面实施例任一项所述的处理方法。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本发明的可通行区域图根据可移动设备的可达实际位置标记可通行区域,不需要记录障碍物的位置信息,比通常的地图更适合可移动设备在相应工作区域内运行;可移动设备可以基于本发明的可通行区域图进行定位、路径规划、避障等功能,同时在建图时降低了对可移动设备的算力要求和存储空间要求,进而降低可移动设备的计算负担,减少建图时间,提高建图效率和降低资源消耗。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。
附图说明
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。
图1a是本发明一个实施例提出的可通行区域图的建立方法的流程示意图;
图1b是本发明另一个实施例提出的可通行区域图的建立方法的流程示意图;
图1c是通常地图和本发明实施例中的可通行区域图中实际位置与图上位置之间的相互对应关系的示意图;
图2是本发明实施例中一种可移动设备在工作区域内的移动位置示意图;
图3是本发明实施例中一种可通行区域图的示意图;
图4是本发明实施例中另一种可通行区域图的示意图;
图5是本发明实施例中一种可移动设备的结构示意图;
图6a是本发明实施例中可移动设备基于弓字形覆盖模式移动时建立可通行区域图的流程示意图;
图6b是本发明实施例中可移动设备基于弓字形覆盖模式移动时依据可通行区域图运行的流程示意图;
图7是本发明实施例中可移动设备按照弓字形覆盖模式移动时的轨迹示意图;
图8是本发明实施例中可移动设备按照沿边模式移动时的流程示意图;
图9是本发明实施例中可移动设备按照沿边模式和弓字形覆盖模式移动时的轨迹示意图;
图10a-图10e为本发明实施例中邻近位置的示意图;
图11a-图11c为本发明实施例中建立过程中的可通行区域图的示意图;
图11d为本发明实施例中最终的可通行区域图的示意图;
图11e为与图11d的工作区域相对应的通常地图;
图12a-12f为本发明实施例中基于可通行区域图进行划区的示意图;
图13是本发明一个实施例提出的基于可通行区域图的处理方法的流程示意图;
图14是本发明一个实施例提出的建立可通行区域图的装置的结构示意图;
图15是本发明一个实施例提出的基于可通行区域图的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是,本发明实施例中,如未特别说明,建立的可通行区域图可以是指新建的可通行区域图,即不存在历史可通行区域图时的新建;或者,也可以是指对已有的历史可通行区域图进行更新,对已有的历史可通行区域图进行更新可以是指对已有的历史可通行区域图中的部分或全部信息进行替换,或者,也可以是指建立新图,新图与历史可通行区域图并存,新图中包括更新后的信息以及历史可通行区域图中不需要更新的信息。进一步地,对已有的历史可通行区域图进行更新,可以是指可移动设备在执行任务的过程中,对整个或部分工作区域所对应的可通行区域图进行更新,或者,也可以是指可移动设备在结束任务后,对整个或部分工作区域所对应的可通行区域图进行更新。
图1a是本发明一个实施例提出的可通行区域图的建立方法的流程示意图。
如图1a所示,该方法包括:
S11:获取可移动设备在工作区域内的可达实际位置。
本发明中,为以示区别,工作区域内的位置称为实际位置;可通行区域图上的位置称为图上位置。
可达实际位置包括:可移动设备的曾到达位置、可移动设备的当前到达位置、和/或可移动设备的曾到达轨迹,和/或检测可到达位置。
可移动设备的曾到达位置是可移动设备在工作区域中曾经到达过的实际位置。
可移动设备的当前到达位置也称当前实际位置,是可移动设备在工作区域中当前所在的实际位置,即可移动设备在记录位置、轨迹、时间、次数和/或频率等信息数据、和/或改变状态参数的时刻在工作区域中的实际位置。
可移动设备的曾到达轨迹如图7和图11c中带箭头的直线和弧线所示,是可移动设备在工作区域中曾经经过的路径,可以是可移动设备曾到达位置的集合,也可以包括曾经到达的实际位置以及在所述曾经到达的实际位置上的时间,和/或,不同的曾经到达的实际位置之间的关联性。所述曾到达轨迹中的所述关联性可以是时间关联性,也可以是序数关联性等;比如可移动设备在第一时刻到达实际位置A点,然后在第二时刻到达实际位置B点,则所述第一时刻与第二时刻之间的关系确定了A点与B点的时间关联性;再比如,可移动设备到达A点时记录其该点序数为N,到达B点时记录该点序数为M,则所述序数N和M之间的关系确定了A点与B点的序数关联性。
检测可到达位置是可移动设备在工作区域内虽未曾经到达、但通过视觉摄像头或测距设备(比如激光雷达、深度摄像头)等方式检测到的、确定可以到达的实际位置。
S12:基于可移动设备的所述可达实际位置建立可通行区域图;其中,所述可通行区域图包括图上位置;所述图上位置包括可达图上位置,所述可达图上位置是所述可移动设备的可达实际位置映射到所述可通行区域图上的图上位置;所述图上位置不包括障碍物的图上位置。
人类头脑中对“地图”的普遍概念认为,地图是环境信息等比例缩小到某个载体上,提供给人们方向、位置、距离等信息的图,因此传统概念中的地图至少应包括环境中各类障碍物的信息,比如障碍物的图上位置,即,工作区域内的障碍物的实际位置映射到地图上的图上位置。从人们对“地图”这一概念的普遍认识上来说,本发明的可通行区域图不包括障碍物的图上位置,因此与“地图”不同。
关于障碍物的概念可以参见背景技术的描述,比如包括下方未留有可移动设备足够通行空间的床、凳子腿、冰箱、马桶等实际物体;或者,比如设置在地面或物体上的磁条;或者,比如向下的楼梯。
工作区域内的实际位置所在的坐标系称为第一坐标系,第一坐标系的原点以及各坐标轴的方向可以设定,比如,以清洁机器人在二维平面移动为例,第一坐标系可以如图2所示,坐标原点O为预设的初始位置,比如,清洁机器人开始启动时的位置,或者特定的位置,比如充电桩位置或门口位置。以图2所示的二维坐标系为例,可移动设备21的可达实际位置用(x,y)表示。可移动设备的可达实际位置可以实时获取,也可以在达到预设的位置获取条件时得到;预设的位置获取条件比如按照预设周期获取,或者,移动了预定距离后获取,或者,检测到障碍物时获取等,也可以是上述多种位置获取条件的各种方式的结合。通过可移动设备对工作区域进行定位、建图,通常会在工作区域内建立全局坐标系和相对坐标系,并通过坐标变换矩阵将二者互相转换,需要说明的是,在工作区域内的全局坐标系和相对坐标系都属于所述第一坐标系。
可通行区域图上的图上位置所在的坐标系称为第二坐标系,在获取可达实际位置(x,y)后,可以根据第一坐标系和第二坐标系之间的映射关系(比如预设的尺寸和/或角度映射关系;在有的实施例中,二者仅相差一个比例系数,如分辨率),确定可达实际位置(x,y)映射到第二坐标系上的图上位置,该图上位置称为可达图上位置,用(x',y')表示。在本实施例中,对应于第一坐标系,即工作区域内的全局坐标系和相对坐标系,在可通行区域图上的第二坐标系,也包括在可通行区域图上对应的全局坐标系和相对坐标系。
进一步地,一些实施例中,可通行区域图的图上位置还包括:未知图上位置。所述未知图上位置是工作区域内除了可移动设备的可达实际位置之外的其它实际位置(即未知实际位置)映射到可通行区域图上的图上位置。所述未知实际位置是工作区域内除了可移动设备的可达实际位置之外的其它实际位置,包括未探索的实际位置;在有的实施例中,进一步地,还包括不可达实际位置。所述未探索的实际位置是指可移动设备尚未到达、也没有检测到其占据情况,因此不知其是否可通行的实际位置。所述不可达实际位置为可移动设备在工作区域内不可到达的实际位置。所述不可到达的实际位置包括:可移动设备通过自身传感器(比如碰撞传感器、接近传感器、霍尔器件、悬崖传感器等)感应到无法到达的实际位置,比如,由于障碍物的阻挡、楼梯下降、或困境等原因使得可移动设备无法到达的实际位置;或者,通过摄像头和/或测距设备(比如激光测距仪)检测到实际上不可能到达的实际位置,比如处于工作区域内距离可移动设备1米处的墙体或大型家具所占据导致可移动设备实际上不可能到达的实际位置。
上述的可通行区域图中的可达图上位置、未知图上位置,与工作区域内的可达实际位置、不可达实际位置、未探索的实际位置的关系,以及这些实际位置与通常地图的图上位置的关系,参见附图1c。
如图1c所示,通常地图中,上述每种实际位置对应一种图上位置,即,可移动设备的可达实际位置映射到通常地图中为可达图上位置;障碍物的实际位置映射到通常地图中为障碍物的图上位置,未探索的实际位置映射到通常地图中为通常地图的未知图上位置。
而在本发明中,如图1c所示,可移动设备的可达实际位置映射到可通行区域图中为可达图上位置;除了可移动设备的可达实际位置之外的其它实际位置(即未知实际位置)映射到可通行区域图中为可通行区域图的未知图上位置。即,本发明的可通行区域图中不包括障碍物的图上位置。对于可移动设备来讲,只需要关注自身能到达的实际位置进行相应映射建图,而不需要区分工作区域内的未到达的实际位置是障碍物占据的实际位置还是未探索的实际位置。
在通常的地图中,需要进行障碍物的检测,以区分障碍物的图上位置和未知图上位置(即在地图中标注出障碍物占据的图上位置和未探索的图上位置),而本发明中,并不需要进行障碍物的检测,只需要获取可移动设备自身的运行情况,对于可移动设备的可达实际位置之外的其它实际位置,并不需要区分障碍物占据区域和未探索的区域,而是直接简单归类为未知实际位置,相应地,映射到可通行区域图上为未知图上位置。
一些实施例中,可以通过可通行区域图的图上位置的参数区别所述图上位置的类型,例如,可通行区域图的图上位置包括属性参数,所述属性参数包括状态参数,所述状态参数包括可通行状态,不包括障碍物状态。或者,不同类型的图上位置可以对应不同的表现形式,比如,图3中以填充表示可达图上位置,以空白表示未知图上位置。
在一些实施例中,可达图上位置的状态参数是可通行状态。
进一步地,如果可通行区域图上包括未知图上位置,则未知图上位置对应的状态参数为未知状态。
需要说明的是,未知状态是广义的未知状态,可以用不同的形式进行表示,比如,可以用“未知”、“unknown”等文字表示,或者,用0值等数值表示,或者,用N/A值或null等表示;甚至还可以仅以区别于唯一的可通行状态的软件、硬件的动作或状态来表征,比如开或关某个元件、或某个值或范围之外的其它值或范围,再比如方波的上升沿或下降沿,或正弦波的波峰/波谷,等等。
需要说明的是,即使图上位置的状态参数仅包括可通行状态这一种明示的状态参数,但由于可通行区域图中必然有未到达和/或不可到达的图上位置,这些未到达和/或不可到达的图上位置的状态参数一定不是上述的可通行状态,因此这种不同于可通行状态的状态参数也属于本发明的实施例中的“未知状态”。
如上所述,在本实施例中,可以通过图上位置的不同状态参数以区别不同类型的图上位置。若图上位置的状态参数为可通行状态(也可称为占据状态),则该图上位置为可达图上位置;若图上位置的状态参数为未知状态,则该图上位置为未知图上位置。本实施例中的状态参数不包括障碍物状态,也就是说,状态参数不含障碍物的信息(比如障碍物的位置、尺寸、布局,障碍物的占据情况等),因此可通行区域图自然也就不包括障碍物的图上位置。
若可通行区域图包括图上位置对应的状态参数,则如图1b所示,该方法还包括:
S13:将可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态。
由上述实施例所述,若可达实际位置是可移动设备的曾到达位置、和/或可移动设备的曾到达轨迹。由于所述曾到达位置和/或曾到达轨迹是可移动设备曾经到达过的,所以,其对应的状态参数为可通行状态,即,可移动设备的曾到达位置、和/或可移动设备的曾到达轨迹映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数保持可通行状态不变。
若可达实际位置是可移动设备的当前到达位置和/或检测可到达位置,则这些实际位置在可移动设备到达或检测之前还是未知实际位置,因可移动设备的检测将这些实际位置对应的图上位置的状态参数由未知状态变更为可通行状态,相应地,使这些实际位置映射到可通行区域图上的图上位置由原来的未知图上位置更新为可达图上位置。
可通行区域图是将工作区域按一定比例缩小后形成的、指示可移动设备可达区域(上述定义的可达实际位置的集合)的二维或三维图。可通行区域图中包括多个图上位置,如图3所示,可通行区域图30中的各个图上位置用栅格表示,可移动设备映射到可通行区域图上的区域用D表示。一些实施例中,可通行区域图中,各个图上位置对应有属性参数,属性参数包括状态参数。状态参数包括可通行状态(进一步还可以包括未知状态),但不包括障碍物状态,障碍物状态是指与障碍物位置相关的状态,比如某位置上的障碍物占据状态、障碍物位置、障碍物尺寸、障碍物的分布等。所述可通行状态是所述可移动设备在所述工作区域内的可达实际位置在可通行区域图上所对应的图上位置处的状态参数,如图3所示,在可通行区域图30中,具有可通行状态的图上位置也叫可达图上位置,用斜线填充的栅格31表示(部分斜线表示的可达图上位置区域被可移动设备遮挡);未知状态的图上位置也叫未知图上位置,用空白的栅格32表示。
通常的地图中至少会包括障碍物的图上位置(即该图上位置被障碍物占据),若可移动设备需要利用地图进行定位导航,则地图中通常还包括可移动设备自身的位置信息。由于地图上标记了工作区域内的障碍物占据的实际位置映射到地图上的障碍物的图上位置,可以认为地图上的障碍物的图上位置处的状态参数为障碍物状态,由状态参数为“障碍物状态”的图上位置构成障碍物集合,表征障碍物的分布情况,从而在地图中标记了不可通行的障碍物占据区域,使得可移动设备在工作区域内运行时可以利用所述地图对其附近的障碍物采取应对措施(比如减速、转向、绕行、停机等操作)。由于通常的地图需要获取并在地图上标记障碍物的图上位置信息,导致需要更大的算力和存储空间,从而使得建图速度较慢,对可移动设备的定位导航造成延迟,而且利用障碍物位置信息建图,其实是没有必要的。而本发明的可通行区域图不同于通常的地图,本发明的可通行区域图根据可移动设备的可达实际位置标记可通行区域,不包括障碍物的位置信息,因此也不包括障碍物状态,比通常的地图更适合可移动设备在相应工作区域的运行。另外,可通行区域图可以降低运算量和降低存储空间需求,减少运算时间,提高运算效率。
上述实施例的可通行区域图是二维图,但在其它应用场景下的其它实施例中,所述可通行区域图也可以是三维图,比如若可移动设备是无人机,则仅由无人机自身的可达实际位置(如上所述,包括三维曾到达位置和/或曾到达轨迹,还可以包括检测可到达的三维位置)建立、而不包括障碍物的三维位置(也就不包括三维位置的障碍物状态)的三维图也是本发明要求保护的可通行区域图。
除上述实施例中的栅格图外,可通行区域图还可以是其它形式的二维图或三维图,比如矢量图,等高线图等。
一些实施例中,上述的将可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态,可以包括:
若已存储历史可通行区域图,则无论可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到历史可通行区域图上的图上位置的原来的状态参数为何种参数,将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数直接设定为可通行状态。
若已存储历史可通行区域图,且可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数不同(即可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数为“可通行状态”,而所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数为“未知状态”),则将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态。比如,可移动设备上一次工作并未遍历工作区域内所有的实际位置,则在形成并存储的历史可通行区域图中有未探索的实际位置对应的未知图上位置(因此其状态参数为未知状态),而可移动设备当前的工作中运行到了这些之前未探索的实际位置,则将所述可移动设备当前到达的该实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数由未知状态更新为可通行状态(即,将该图上位置类型由未知图上位置更新为可达图上位置)。再比如,可移动设备上一次工作过程中运行至某实际位置附近,但由于当时该实际位置被障碍物占据因此无法到达该实际位置,因而对该实际位置对应的图上位置的状态参数设置为未知状态;而可移动设备在当前的工作中又运行到该实际位置时,障碍物已消失(比如上次是一只猫或者是一个可以被移动的凳子,此次,该实际位置上已没有了上次的障碍物),也是将可通行区域图中与该实际位置对应的图上位置的状态参数由未知状态更新为可通行状态(即,将该图上位置类型由未知图上位置更新为可达图上位置)。
若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图,并在初始化后的可通行区域图中,将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数设定为可通行状态。
另一些实施例中,在状态参数更新时,还可以包括:
将可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态。所述不可达实际位置,如上所述,为可移动设备在工作区域内不可到达的实际位置。
一些实施例中,所述将可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态,包括:
若已存储历史可通行区域图,则无论所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的原来的状态参数为何种参数,将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数直接设定为未知状态。
若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数不同(即在当前工作过程中可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数为“未知状态”,而所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数为“可通行状态”),则将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态。比如,可移动设备上一次工作过程中能够运行到某实际位置,但可移动设备在当前的工作中又运行到该实际位置附近时因该实际位置此时已被障碍物占据(比如被用户放置了一个凳子或垃圾桶)因此无法到达该实际位置,则将可移动设备在工作区域内的该不可达的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态。在该实施例中,可移动设备可以通过调用多张历史可通行区域图并对其同一图上位置的状态参数或图上位置的类型进行对比,从而推算出该图上位置是否被障碍物所占据。需要注意的是,对于这些被障碍物占据的区域,在可通行区域图上并不记录为障碍物占据的位置/区域,而是仍记录为未知图上位置/未知图上区域(相应的状态参数为未知状态)。关于障碍物占据位置或区域的推断是由可移动设备的处理单元推算得到的,而不是由可通行区域图唯一确定的。
若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图,并在初始化后的可通行区域图中,将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数设定为未知状态。
在一个实施例中,假设可移动设备在工作区域内从P1移动到P2,P1和P2映射到第二坐标系(可通行区域图上的坐标系)内的图上位置分别用P1'和P2'表示,则如图4所示,P1'到P2'过程中的各个图上位置所对应的状态参数均为可通行状态(图4中相应栅格用斜线填充表示),若不考虑检测可到达位置,则可移动设备的可达实际位置之外的实际位置(即未知实际位置)映射到第二坐标系内的图上位置所对应的状态参数均为未知状态(图4中相应栅格用空白表示),而不区别所述未知状态的图上位置对应到工作区域的实际位置是未探索的实际位置还是不可达实际位置。
所述已存储的历史可通行区域图可以存储在可移动设备本地,也可以存储在移动存储设备(比如移动硬盘或U盘等)上传输给可移动设备使用,还可以存储在云服务器并通过有线或无线方式传输给可移动设备使用,当然还可以是其它方式。本发明不限制对于历史可通行区域图的存储方式和调用形式。
上述实施例中,若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图。所述初始化可通行区域图是指在没有图时建立新图,并对新图进行初始化。新图可以认为是未设定边界的空白图,后续可以在空白图中标记各个图上位置,进一步地,还可以对应各个图上位置标记属性参数。
本发明实施例中,在初始化可通行区域图时,可以具体包括:
初始化可通行区域图的图上位置,进一步地,还可以初始化各个图上位置对应的属性参数。
其中,初始化可通行区域图的图上位置,比如包括建立第二坐标系、设定第一坐标系与第二坐标系之间的映射关系等,所述第一坐标系与第二坐标系参见上述说明,此处不赘述。建立第二坐标系,比如设定第二坐标系的原点以及各个坐标轴的方向,设定第二坐标系的位置分辨率等,若可通行区域图是栅格图,则栅格的大小代表所述位置分辨率。设定第一坐标系与第二坐标系之间的映射关系,比如设定两个坐标系之间的尺寸变换关系,角度变换关系等。
初始化各个图上位置对应的属性参数,比如初始化各个图上位置对应的状态参数,其中,状态参数的初始值为未知状态。
需要说明的是,上述的属性参数不限于状态参数,还可以包括其它参数,比如时间参数、到达次数、未到达次数、置信度参数、频率参数、临边参数、临边次数中的一项或多项。假设可通行区域图中的某个可通行状态的图上位置用P0’(第二坐标系)表示,P0’对应的第一坐标系(工作区域所在坐标系)的实际位置用P0表示,则P0’对应的时间参数是表示可移动设备到达P0时的时间参数,该时间参数可以是绝对时间或者相对时间;P0’对应的到达次数是指可移动设备在预设时段内到达P0的次数,未到达次数是指可移动设备试图占据某个实际位置但未能占据该实际位置的次数;频率参数是指可移动设备在预设时段内到达P0或通过环境传感器检测到可移动设备被阻挡的频率。临边参数是指可移动设备的环境传感器(比如其前部的碰撞传感器,和/或其前部和/或侧面的接近传感器)在其当前到达位置感知到与其相邻的实际邻近位置上有障碍物时,在该当前到达位置对应的可达图上位置上设置的、用以表明该可达图上位置附近有障碍物的参数。由于临边参数设置在可达图上位置上,而非设置在被障碍物占据的图上位置,且与可达图上位置相邻的图上邻近位置会有多个而非唯一的一个,即临边参数并未说明是哪个方向的具体哪个图上邻近位置被障碍物占据,不能指出障碍物的确切位置,因此临边参数不是与障碍物位置相关的参数。临边次数是指,在某个可达图上位置有临边参数、且可移动设备在多次运行过程中在该可达图上位置对应的可达实际位置上至少有一次检测到其实际邻近位置上有障碍物时,记录可移动设备在该可达图上位置对应的可达实际位置上,其环境传感器检测到其实际邻近位置上有障碍物的累加次数。
可通行区域图的属性参数不包括与障碍物位置相关的参数,即历史可通行区域图的属性参数不反映障碍物的确切位置信息。所述与障碍物位置相关的参数是指能直接算出或获得障碍物确切位置的参数,比如在通常地图的各个图上位置设置的标记被障碍物占据的状态(在通常地图中标记某个位置有障碍物占据的状态参数)、通常地图中的障碍物的相对/绝对位置、障碍物与某个已知位置之间的距离和角度(通过障碍物与该已知位置之间的距离和角度可以计算得到障碍物相对于该已知位置的相对位置,从而推算得到该障碍物在全球坐标系下的绝对位置)等能确定无疑且唯一地直接得到障碍物位置的数据/信息。
虽然临边参数自身无法独立确定该当前到达位置相邻的哪些具体的实际邻近位置上有障碍物,但可以通过某个实际位置的临边参数及其它信息推断出该实际位置相邻的实际邻近位置是否被障碍物占据,由于可通行区域图上的每个实际位置的相邻的实际邻近位置中有哪些是可达实际位置是确定的,因此可以通过排除法将某个实际位置相邻的可达实际位置排除,从而可推断出哪些实际邻近位置有可能是被障碍物占据的。当然这些被排查剩下的实际邻近位置也有可能是未探索的实际位置(在可通行区域图上都属于未知图上位置),但可以根据其它条件或其它参数进一步排除,得到实际上被障碍物占据的实际邻近位置,比如由多个彼此相邻的未知图上位置构成的未知图上区域,若该未知图上区域被可移动设备从几个方向的轨迹(可认为是可达实际位置的集合)包围或部分包围,则可移动设备的处理单元可以推断所述未知图上区域是由障碍物占据的区域,如图11c的区域E、F、G、H所示。由图11c、11d可见,可移动设备从上下左右多个方向试图覆盖区域E,但均未覆盖成功,所以可移动设备可以认为区域E是被障碍物占据的区域;而区域F、G是被可移动设备由三个方向尝试覆盖但未覆盖成功,则可移动设备可以认为区域F、G被障碍物占据;当可移动设备运行到区域H附近时,发生了轨迹的弯曲,结合碰撞传感器或接近传感器的信息可以得知这是由于障碍物阻挡使得可移动设备发生了沿边模式导致的,则可移动设备可以认为区域H是被障碍物占据的区域。需要注意的是,对于这些被障碍物占据的区域,在可通行区域图上并不记录为障碍物占据的位置/区域,而是仍记录为未知图上位置/未知图上区域(相应的状态参数为未知状态)。关于障碍物占据位置或区域的推断是由可移动设备根据可通行区域图及其运行轨迹和/或传感器信息由其处理单元或处理算法推算得到的,而不是由可通行区域图唯一确定的。
作为一个实施例,在初始化时,可以将上述的时间参数、次数参数和频率参数、碰撞次数、到达次数、未达到次数、置信度参数、临边参数、临边次数均设置为0;对于时间参数,也可以在初始化时将其设置为当前的实际时间。
一些实施例中,该方法还可以包括:存储更新后的可通行区域图。其中,存储的信息包括可通行区域图中图上位置(比如可达图上位置)的位置参数,进一步地,还可以存储各个图上位置对应的属性参数,属性参数包括状态参数,还可以包括时间、频率、次数等参数。
本实施例中,在建立可通行区域图时,可通行区域图的图上位置不包括障碍物的图上位置,因此本发明并不需要记录障碍物的位置信息,从而在建图时可以降低对可移动设备的算力要求和存储空间要求,进而可以降低可移动设备的计算负担,减少建图时间,提高建图效率和降低资源消耗。另外,本实施例的可通行区域图根据可移动设备的可达实际位置标记可通行区域,比通常的地图更适合可移动设备在相应工作区域的运行。
可以理解的是,与通常的地图相比,本发明中的可通行区域中不包括障碍物的图上位置,但即使不包括障碍物的图上位置,本发明的可通行区域图依然可以完成与通常的地图相同或基本相同的功能,可移动设备依然可以依据可通行区域图进行定位、路径规划等通常地图所要实现的效果。
可以理解的是,本发明并不对障碍物位置信息的获取进行限定,比如,本发明的一些实施例在执行时依然可以检测到障碍物,并依据检测到的障碍物进行规避、转弯等操作,只是本发明并不在可通行区域图中记录障碍物的图上信息(比如障碍物的图上位置、尺寸、布局和/或障碍物状态等),而是记录可移动设备自身的位置信息(如可移动设备的图上位置和/或可通行状态等)。也就是说,本发明在建立可通行区域图的过程中并不依靠障碍物位置信息建图,但可移动设备仍可基于本发明的可通行区域图进行定位、路径规划、避障等功能。
可以理解的是,可通行区域图中的图上位置所对应的参数不限于状态参数,可通行区域图还可以包括其它参数,比如上述实施例中所涉及的其它属性参数,比如时间、频率、到达次数、未到达次数、置信度参数、临边参数、临边次数等。进一步地,可通行区域图还可以包括不同的图上位置(不同的可达图上位置和/或不同的未知图上位置)之间的关联信息,关联信息比如是时间关联信息或序数关联信息等。进一步地,可通行区域中的状态参数还可以进一步细化,比如可通行状态还可以细分为标识为门的可通行状态;或者曾发生过碰撞的可通行状态,或者检测可到达位置的可通行状态等。其中,检测可到达位置的可通行状态是指,虽未实际到达、但通过视觉摄像头或测距方式(比如激光雷达、深度摄像头等)检测到的、确定可移动设备可以到达的实际位置的可通行状态。
从上述实施例可以看出,可通行区域图中既不包括障碍物状态,也不包括障碍物的图上位置,即,本发明的可通行区域图不包括障碍物位置信息(如位置和/或状态参数)。长期以来,人们有一种偏见认为,用于定位/导航的“地图”必须主要包括障碍物位置信息,比如障碍物是什么,障碍物属于哪个类别,障碍物的位置,障碍物的空间分布等障碍物相关信息,才能提供足够多的信息供人或设备在“地图”所对应的区域安全、高效地运动。但对于运行在设定封闭的工作区域内(比如室内)的可移动设备而言,其只需要知道自己能够到达的位置或区域即可实现安全高效地运行,而不必须知道障碍物的信息,比如即使不知道障碍物类型、分布、位置,可移动设备依然可以根据其自身或其它可移动设备在同一工作区域内之前运行时标记的可达图上位置或可达区域的信息安全运行,即使没有障碍物的位置信息,可通行区域图依然可以完成与通常的地图相同或基本相同的功能,比如可移动设备依然可以依据可通行区域图进行定位、路径规划、避障、脱困等功能。因此就没有必要将障碍物位置信息标记在“图”中,从而简化了可通行区域图,降低了可移动设备实时建图的算力要求,在不增加算力和成本的情况下,提高了建图的实时性。另外,本发明的可通行区域图根据可移动设备的可达实际位置标记可通行区域,比通常的地图更适合可移动设备在相应工作区域的运行。
一些实施例中,所述将可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态,包括:
若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数均为未知状态,则在所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置累加未到达次数或提高不可达的置信度参数。不可达的置信度参数也可简称为置信度参数。
上述实施例是以状态参数为依据进行判断;在一些实施例中,还可以依据图上位置的类型进行判断(所述图上位置的类型至少包括可达图上位置,在有的实施例中还可以包括未知图上位置)。即:
若可移动设备能够移动到所述历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置,则将可通行区域图的该图上位置更新为可达图上位置。比如,可移动设备上一次工作并未遍历工作区域内所有的实际位置,则在形成并存储的历史可通行区域图中,将这些未探索的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为(或仍保持为)未知图上位置,而可移动设备在当前的工作中运行到了这些未探索的实际位置,并发现这些未探索的实际位置是可以到达的,则将这些可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置更新为可达图上位置。再比如,可移动设备上一次工作过程中运行至某实际位置附近,但由于当时该实际位置被障碍物占据因此无法到达该实际位置,因而将该实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为(或仍保持为)未知图上位置;而可移动设备在当前的工作中又运行到该实际位置时,障碍物已消失(比如上次是一只猫或者是一个可以被移动的凳子,此次,该实际位置上已没有了障碍物),也是将这些实际位置映射到可通行区域图上的图上位置更新为可达图上位置。
若可移动设备不能移动到所述历史可通行区域图的可达图上位置对应的工作区域内的实际位置,则将可通行区域图的该图上位置更新为未知图上位置。比如,可移动设备上一次工作过程中能够运行到某实际位置,但可移动设备在当前的工作中又运行到该实际位置附近时因该实际位置此时已被障碍物占据(比如此处正好被用户放置了一个凳子或垃圾桶)因此无法到达该实际位置,则将可通行区域图的该图上位置更新为未知图上位置。
若可移动设备不能移动到所述历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置,则保持可通行区域图的该图上位置为未知图上位置不变。比如,可移动设备上一次工作并未遍历工作区域内所有的实际位置,则在形成并存储的历史可通行区域图中,将这些未探索的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为(或仍保持为)未知图上位置,而可移动设备在当前的工作中仍未运行到这些未探索的实际位置,当然维持这些未探索的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置为未知图上位置不变。再比如,可移动设备上一次工作并未遍历工作区域内所有的实际位置,则在形成并存储的历史可通行区域图中,将这些未探索的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为(或仍保持为)未知图上位置,而可移动设备在当前的工作中运行到了这些未探索的实际位置,并发现这些未探索的实际位置被障碍物占据,则保持可通行区域图的该图上位置为未知图上位置不变。
综上所述,所述可移动设备不能移动到所述历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置,可以是可移动设备未移动到历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置(未探索的实际位置),也可以是可移动设备被障碍物阻挡,而无法移动到与历史可通行区域图的未知图上位置对应的实际位置(不可达实际位置),但在可通行区域图上均标记为未知图上位置(对应的状态参数均为未知状态)。
进一步地,若可移动设备的不可达实际位置映射到所述历史可通行区域图上的图上位置已经记录为未知图上位置,则在可通行区域图中在该未知图上位置累加未到达次数或提高不可达的置信度参数。
所述未到达次数或不可达的置信度参数可以是未知图上位置的属性参数,也可以是与相应的未知图上位置相邻的可达图上位置的属性参数。在后者的情况下,未到达次数或不可达的置信度参数类似于所述临边次数,可以与上述临边参数结合使用,使用方法与上述临边参数的实施例类似。所述未到达次数可以是按自然数递增,也可以是按百分比或者某种函数方式增加;所述置信度参数可以是基于所述未到达次数的函数,也可以是直接通过函数关系表达对图上位置“不可到达”程度的函数。
比如,对于一个未知图上位置X,对应的实际位置为未知实际位置X’,如果可移动设备不能移动到未知实际位置X’,则在可通行区域图上的图上位置X依然为未知图上位置,以置信度参数为例,假设每次提高的数值为1,则对应未知图上位置X的置信度参数增加1,置信度参数的初始值可以设置为比如0,则如果可移动设备第一次发现不能移动到未知实际位置X’时,则将未知图上位置X的置信度参数更新为1,可移动设备第二次发现不能移动到未知实际位置X’时,则将未知图上位置X的置信度参数更新为2,依此类推。
比如,若未到达次数或不可达的置信度参数是设置在与相应的未知图上位置相邻的可达图上位置的属性参数,即假设某个未知图上位置X相邻的可达图上位置为Y,且在工作区域内与X对应的是未知实际位置X',与Y对应的是可达实际位置Y',未到达次数或不可达的置信度参数设置在可达图上位置Y上。以不可达的置信度参数为例,假设可移动设备多次试图运行到未知实际位置X'但均未成功,则相邻的可达图上位置Y的不可达的置信度参数(实际上表示的是其相邻的未知图上位置X的不可达的置信度参数,此处为与上述实施例统一起见,就不另外定义新的参数名称了)每次提高的数值为1,即Y的置信度参数增加1,置信度参数的初始值可以设置为比如0,则如果可移动设备第一次发现不能移动到未知实际位置X’时,则将可达图上位置Y的置信度参数更新为1,可移动设备第二次发现不能移动到未知实际位置X’时,则将Y的置信度参数更新为2,依此类推。
进一步地,若可移动设备的不可达实际位置或与其相邻的可达实际位置映射到可通行区域图上的未知图上位置或与所述未知图上位置相邻的可达图上位置的未到达次数(若未到达次数是设置在与未知图上位置相邻的可达图上位置上,则实际是表示其相邻位置的未到达次数,此处为与上述实施例统一起见,就不另外定义新的参数名称了)或不可达的置信度参数达到设定阈值或满足设定条件,则在以后建立的可通行区域图中将对应于该不可达实际位置的图上位置固定为未知图上位置,不再改变图上位置的类型。进一步地,在该不可达实际位置的图上位置固定为未知图上位置后,也可以不再保存该未知图上位置的所述未到达次数或不可达的置信度参数。
一些实施例用状态参数实现上述功能,可描述为:
若所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置或与其相邻的可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的未到达次数或不可达的置信度参数达到设定阈值或满足设定条件,则在以后建立的可通行区域图中所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数固定为未知状态,不再更新其状态参数。进一步地,在所述不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数固定为未知状态后,此后可以不再保存该图上位置的未到达次数或不可达的置信度参数。
所述设定条件可以是在可移动设备中设定的运行天数、运行次数、运行时间、运行总里程或总面积等各种条件,或多种条件的任意组合。
比如,对于一个未知图上位置X,假设其置信度参数达到设定阈值,比如可移动设备试图占据该图上位置对应的实际位置达到10次,已超过设定的阈值10次,则该未知图上位置X在后续的可通行区域图中固定为“未知图上位置”,或者将该位置的状态参数固定为未知状态。以后也不再更新该图上位置的类型或状态参数。此后也可以不再保存未知图上位置X的所述置信度参数。
比如,在一个未知图上位置X相邻的可达图上位置Y上设置置信度参数,假设其置信度参数达到设定阈值,比如可移动设备试图占据该图上位置对应的实际位置达到10次,则在与X相邻的可达图上位置Y上记录的置信度参数为10次,若设定的阈值为10次,则实际记录的置信度参数已达到(也可以超过)设定的阈值,则该未知图上位置X在后续的可通行区域图中固定为“未知图上位置”,或者将该未知图上位置X的状态参数固定为未知状态。以后也不再更新该图上位置的类型或状态参数。进一步地,此后也可以不再保存与X相邻的可达图上位置Y的所述置信度参数。
可移动设备的组成可以如图5所示,包括运动单元501、驱动单元502、运动传感器503(图中以里程计和惯性测量单元IMU为例)、环境传感器504、处理单元505和存储单元506。进一步地,可移动设备还可以包括:摄像头(用于采集图像)和/或测距仪(比如激光雷达)、麦克风(用于采集语音)、扬声器(用于播放语音)、通信模块(用于与移动设备,比如手机,或者服务器通信)。
运动单元501用于带动可移动设备移动,比如清洁机器人的轮组或履带。
驱动单元502用于驱动运动单元501运行,比如电机。
运动传感器503用于获取可移动设备的运动参数,运动参数比如包括可移动设备的可达实际位置(可移动设备在第一坐标系下的坐标位置),或者用于计算可移动设备的可达实际位置的参数;比如,运动参数可以包括位置、距离、位移、速度、加速度、角度、角速度、角加速度中的至少一类。运动传感器503可以包括里程计、IMU,IMU通常包括陀螺仪和加速度计。或者,运动传感器503还可以包括各种位移传感器,比如电阻式位移传感器、电感式位移传感器,电容式位移传感器,应变式位移传感器,霍尔式位移传感器等。各种运动传感器可以根据其特性,测量或根据测量结果计算出位置、距离、位移、角度、速度、加速度等一个或多个运动参数。本发明一个实施例中,如图5所示,以运动传感器包括里程计和IMU为例,里程计可以获得移动距离、速度、角速度,再由角速度积分得到角度;IMU可以获得加速度、角速度,再分别积分得到速度和角度;里程计与IMU获取的运动参数信息可以互相补充、互相修正,提高运动参数数据的准确性。里程计设置在运动单元上或与运动单元连接,如图5所示;而IMU则只要与可移动设备一起运动即可获取运动参数,因此可以设置在可移动设备的外壳或任何随动组件上即可,如图5所示,不必然与运动单元连接。
环境传感器504用于获取环境物体的信息,所述环境物体是指可移动设备所在的工作区域内除了可移动设备之外的物体,比如墙、门、家具、宠物、用户、凹陷(比如向下的楼梯的陡降处)、凸起(比如风扇、台灯等的底座)、设置的局域磁场(比如地上的磁条)等环境中的动物、人、非生物及抽象概念,既包括障碍物,也包括非障碍物,为方便起见,也简称为物体。环境物体的信息包括环境物体的位置信息,或者还可以包括环境传感器检测到环境物体时的时间信息,上述的时间信息可以是环境传感器检测到环境物体时的当时时刻或者与当时时刻相关的时刻,比如,环境传感器检测到环境物体的当时时刻为t1,环境传感器检测到环境物体时的时间信息用t2表示,则t2=t1,或者,t2=t1+c,或者,t2=a×(t1+c);其中a、c为常数或某个设定函数。环境传感器包括但不限于以下的至少一种类别:碰撞传感器、接近传感器(比如红外对管、TOF time of flight传感器)、悬崖传感器、视觉传感器(比如摄像头)、测距传感器(比如激光雷达)、轮降传感器。
处理单元505与存储单元506相连,处理单元505用于执行本发明实施例中所涉及的一种或多种方法,比如,建立可通行区域图,更新可通行区域图中各个位置的类型或状态参数,基于所建立的可通行区域图进行区域分割、路径规划,结合可通行区域图及运动传感器和/或环境传感器获取的信息推算障碍物占据位置或区域等,或者,触发可移动设备执行其它任务,比如触发可移动设备回环检测等。处理单元505处理时所需的数据、信息、程序可以存储在存储单元506,并从存储单元506中获取,以及,处理单元505可以将处理后的数据、信息等再次存储在存储单元506中,比如将更新后的可通行区域图存储到存储单元506中。本发明对处理单元与存储单元之间的获取/存储各类数据/信息不作限制。所述处理单元可以是MCU,DSP,FPGA,GPU中的一种或几种,也可以是其它具有数据处理、运算能力的各类硬件芯片、处理器或软件算法。本发明对处理单元的类型及形式不作限制。本发明中的所述处理单元是统称,可以是可移动设备的统一、唯一的处理器;也可以是多个处理单元的集合,比如可以包括上位机的第一处理单元与底盘的第二处理单元,在这种情况下,所述第一处理单元及第二处理单元整体实现上述处理单元的各种功能,本发明不限制处理单元的数量、多个处理单元的连接方式及功能、算力的分配。存储单元可以是RAM、ROM等,也可以是通过有线/无线网络连接的云端/服务器/移动终端等具有存储功能的器件和/或设备。
可达实际位置的具体数值可以根据各种定位技术得到。比如,在新建可通行区域图时,可移动设备通过自身的运动传感器计算得到可达实际位置,或者,在更新已有的历史可通行区域图时,基于自身的运动传感器和/或环境传感器再结合历史可通行区域图得到曾到达位置,比如在之前的运行过程中由运动传感器和/或摄像头经过SLAM算法计算自主移动设备的运动距离并按比例在历史可通行区域图上标记,和/或由环境传感器获取的图片或碰撞信息加以校对。
可移动设备在工作区域内移动时,可以基于预设的移动模式进行,或者,基于历史可通行区域图进行。
一些实施例中,可移动设备在工作区域内移动时,根据预设的移动模式进行,预设的移动模式包括如下项中的至少一项:弓字形覆盖模式、沿边模式、点螺旋模式、碰撞模式、脱困模式。
基于预设的移动模式可用于开始建立可通行区域图,以清洁机器人的弓字形覆盖模式为例,此例的可移动设备为清洁机器人,而清洁机器人的弓字形覆盖模式是比较高效地将地面全面覆盖的模式。在弓字形覆盖模式的移动过程中建立可通行区域图的过程可以如图6a所示,包括:
S600:初始化可通行区域图,将可通行区域图的所有图上位置设置为未知图上位置或将所有图上位置的状态参数设置为未知状态。具体的初始化内容如上述实施例所述,此处不赘述。
S601:可移动设备沿主方向移动,并将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;直至可移动设备的环境传感器(比如碰撞传感器或接近传感器)感知到前方的障碍物。
S603:可移动设备转向至与主方向垂直的第二方向,运行第一距离;或者,可移动设备沿上述步骤S601所述的前方的障碍物的边界,运行第一距离。在运行所述第一距离期间,将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态。由于初始化过程通常会将可通行区域图的所有图上位置预先设置为未知图上位置或将所有图上位置的状态参数设置为未知状态,因此,可移动设备在遇到障碍物并沿障碍物边界运行过程中,可以不改变障碍物占据的实际位置映射到可通行区域图的图上位置的类型或图上位置的状态参数。
S605:可移动设备转向至与主方向反平行的第三方向移动,并将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;直至可移动设备的环境传感器感知到前方的障碍物。
S607:可移动设备转向至第二方向,运行第二距离;或者,可移动设备沿上述步骤S605的所述的前方的障碍物的边界,运行第二距离。在运行所述第二距离期间,将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态。
S609:可移动设备转向至主方向。并重复执行S601及其后续步骤。
S700:满足结束条件后,退出当前模式,比如停止工作或转为沿边模式。
具体的运行轨迹可参见图7。
其中,主方向是指可移动设备的前部朝向的方向,可移动设备的前部是预先指定的,比如运动单元501正常使用时驱动可移动设备运行的方向。
第一距离和第二距离可以是预先设定的,第一距离和第二距离可以相等或不相等,可以相关或不相关,可以是固定数值或者根据设定公式或参数动态改变。
初次建立可通行区域图的弓字形覆盖模式的所述结束条件可以是清洁机器人在工作区域中的覆盖面积(即可达实际位置的总面积,或具有可通行状态的实际位置的总面积)高于某个预输入值(比如根据建筑面积或室内面积确定的最小应覆盖面积,当然也可以是其它计算数值或任意数值),或所述覆盖面积占某个预输入值的比例超过某个预设比例(比如可以是工作区域的建筑面积/室内面积、或室内未被占据空间的理论面积等,比如预输入值为100平方米,预设比例为70%,则当所述覆盖面积为70平方米时,覆盖面积与预输入值100的比值为70%,达到预设比例,从而满足结束条件);所述结束条件也可以是电量低于某个设定阈值或设定比例,或者清洁机器人的运行时间超过某个时间范围(比如60分钟或90分钟,可以根据经验值人为设定,或根据电量或室内大概面积预估的时间)等。
在上述建立可通行区域图的过程中,可以随时存储正在建立的可通行区域图,也可以在建立完成以后统一存图,还可以在可移动设备能够连接无线网络时实时上传已运行过的实际位置的坐标或已建立的可通行区域图。本发明对于存储可通行区域图的时机和方式不做限定。
所述沿边模式即沿障碍物边界模式,是指,清洁机器人始终以其侧面的接近传感器(比如红外对管或TOF)保持感知其侧面一定距离(比如6cm)或距离范围(比如6cm~8cm)的障碍物,并沿所述侧面的障碍物的边界运行。在沿边模式下,清洁机器人是通过其硬件的接近传感器感知侧面障碍物,但并不记录障碍物的位置信息,而是仍将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;在有的实施例中,还可以将障碍物一侧的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为未知图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为未知状态;而沿边模式下的运行轨迹通常可以反映障碍物的边界。进一步地,在一些实施例中,在沿边模式下将可移动设备所经过的可达实际位置对应的可达图上位置设置临边参数,用以说明这些可移动设备所经过的可达实际位置是与障碍物相邻/相交界的实际位置。
作为一个实施例,在上述创建可通行区域图的步骤中和/或在更新可通行区域图的过程中,可以在可移动设备的环境传感器(比如其前部的碰撞传感器,和/或其前部和/或侧面的接近传感器)感知到较近范围内有障碍物时,先临时记录障碍物的图上位置,借助临时记录的障碍物的图上位置建立临时地图;然后,在可移动设备完成工作并最终形成可通行区域图时,将临时记录的障碍物图上位置转换为未知图上位置,从而将临时地图存储为可通行区域图,也就是说在最终形成和保存的可通行区域图中,不包括障碍物位置信息或障碍物状态。
作为一个实施例,在上述创建可通行区域图的步骤中和/或在更新可通行区域图的过程中,可以在可移动设备的环境传感器感知到较近范围内有障碍物时,在该可达实际位置对应的可达图上位置设置临边参数,以表明该可达图上位置附近有障碍物。这样,可移动设备依据历史可通行区域图运行时,在到达标记了临边参数的可达图上位置对应的可达实际位置时,则所述可移动设备进入预警模式。所述预警模式可以是规避在可通行区域图上邻近的未知图上位置或其状态参数为未知状态的图上邻近位置,而仅在可达实际位置上运行、或在其状态参数为可通行状态的图上位置相对应的实际位置上运行。所述预警模式未必是与其它运行模式不同的模式;也可以是与上述的预设的运行模式有所区别的动作,比如提示可通行区域图的图上位置的类型准备更新或图上位置的状态参数的准备更新,和/或可移动设备减速并加强检测前方和/或侧面障碍物,和/或进入脱困模式的过渡模式等;所述脱困模式可以是沿边模式,或摇摆和/或后退的动作。
可移动设备可以依据已存储的历史可通行区域图进行上述弓字形覆盖模式的运行模式,并在运行过程中对已建立的历史可通行区域图作更新,如图6b所示,包括:
S611:可移动设备沿主方向移动,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;直至可移动设备前部的环境传感器感知到前方的障碍物。所述环境传感器可以是碰撞传感器和/或接近传感器。
S613:可移动设备转向至与主方向垂直的第二方向,运行第一距离;或者,可移动设备沿上述步骤S611的所述的前方的障碍物的边界,运行第一距离。在可移动设备运行第一距离过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数。
S615:可移动设备转向至与主方向反平行的第三方向移动,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;直至可移动设备前部的环境传感器感知到前方的障碍物。
S617:可移动设备转向至第二方向,运行第二距离;或者,可移动设备沿上述步骤S615所述的前方的障碍物的边界,运行第二距离。在可移动设备运行第二距离过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数。
S619:可移动设备转向至主方向。并重复执行S611及其后续步骤。
S700:满足结束条件后,退出所述弓字形覆盖模式,比如停止工作或转为沿边模式。
所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行前方的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的类型或状态参数作比较;若当前实际位置或运行前方的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图中同一图上位置的类型不同或状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的类型或状态参数更新为当前实际位置或运行前方的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数。
所述结束条件可参见上述实施例,此处不再赘述。
比如,如图7所示,示出了可移动设备以弓字形覆盖模式移动时,从起始位置71到结束位置72时的移动轨迹。
以沿障碍物边界模式即沿边模式为例,可移动设备的移动过程可以图8所示,包括:
S81:在可移动设备的侧面检测到障碍物后,可移动设备沿着障碍物边界移动,直至在可移动设备的侧面检测不到障碍物。通常可以由设置在可移动设备侧面的接近传感器(比如可以是设置在可移动设备侧面,且向所述侧面投射/接收红外光的红外对管或检测可移动设备至所述侧面方向上的障碍物之间距离的TOF传感器)检测所述侧面设定范围内是否有障碍物。所述“在可移动设备的侧面检测不到障碍物”是指在可移动设备的侧面的设定范围内检测不到障碍物,比如接近传感器是红外对管,且其设定的可检测范围为6cm,则超过6cm之外的障碍物被认为是“检测不到障碍物”;若接近传感器是TOF,并设定检测范围为6cm,则TOF在6cm内未检测到障碍物,但在超过6cm外(比如7cm处)检测到障碍物则依然被认为是上述的“检测不到障碍物”。下同,不赘述。
S82:可移动设备向该侧面转向并移动,直至在可移动设备的侧面再次检测到障碍物。之后重复执行S81及其后续步骤。
S700:满足结束条件后,退出所述沿边模式,比如停止工作或转为弓字形覆盖模式。
其中,在S81和S82的移动过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行侧面的实际位置的位置类型或状态参数;所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行侧面的实际位置的位置类型或状态参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行侧面的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的类型或状态参数作比较;若当前实际位置或运行侧面的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数与历史可通行区域图中同一图上位置的类型不同或状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的类型或状态参数更新为当前实际位置或运行侧面的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的类型或状态参数。
比如,如图9所示,轨迹91是沿边界移动时的移动轨迹。另外,可以理解的是,图9中还示出了弓字形覆盖模式的移动轨迹。
需要说明的是,若可移动设备是实现室内清洁任务的清洁机器人,以清洁机器人的预设的移动模式包括弓字形覆盖模式和沿边模式为例,可以是先以弓字形覆盖模式进行移动再以沿边模式移动,或者,也可以是先以沿边模式移动再以弓字形覆盖模式。当然也可以是弓字形覆盖模式和沿边模式的各种组合。
需要说明的是,可移动设备的移动模式不限于上述的弓字形覆盖模式和沿边模式,还可以包括其它移动模式,比如点螺旋模式、碰撞模式、导航模式(由起点出发,经过运算得到代价最小、碰撞可能性最小的路径,直接到达目标点)等,点螺旋模式和碰撞模式的具体移动过程可以参见已有技术,在此不再详述。
一些实施例中,可移动设备在工作区域内根据历史可通行区域图进行移动。
在依据历史可通行区域图进行移动时,可以在当前到达位置时先确定当前到达位置的下一可达实际位置,再从当前到达位置移动到下一可达实际位置。所述下一可达实际位置可以是与当前到达位置相邻且可达的实际位置;也可以是满足预设的位置获取条件的可达实际位置,比如,预设的位置获取条件是根据预设周期获取位置,则假设当前时间是t,预设周期是T,当前到达位置是可移动设备在t时刻在工作区域内的可达实际位置,下一可达实际位置是可移动设备在(t+T)时刻在工作区域内的可达实际位置。
可移动设备借助于历史可通行区域图可以实现很好的运行效果。可移动设备在已存储历史可通行区域图所对应的工作区域内运行时,可移动设备获取当前到达位置的映射位置的图上邻近位置的类型或状态参数。所述当前到达位置的映射位置是所述当前到达位置映射到历史可通行区域图上的图上位置。
所述映射位置的图上邻近位置可能是一个或多个。若所述映射位置的图上邻近位置均为可达图上位置或所述图上邻近位置的状态参数均为可通行状态,则可移动设备可以按预设的运行模式继续运行(比如弓字形覆盖模式、沿边模式或导航模式);若所述映射位置的图上邻近位置中包括未知图上位置或所述图上邻近位置中有状态参数为未知状态的,则所述可移动设备进入预警模式。所述预警模式可以是规避在可通行区域图上邻近的未知图上位置或其状态参数为未知状态的图上邻近位置,而仅在可达实际位置、或其状态参数为可通行状态的图上位置相对应的实际位置上运行。所述预警模式未必是与其它运行模式不同的模式;也可以是与上述的预设的运行模式有所区别的动作,比如提示可通行区域图的图上位置的类型准备更新或图上位置的状态参数的准备更新,和/或可移动设备减速并加强检测前方和/或侧面障碍物,和/或进入脱困模式的过渡模式等;所述脱困模式可以是沿边模式,或摇摆和/或后退的动作。
一些实施例中,若所述历史可通行区域图内不存在未知状态的图上位置,即表明在工作区域内不存在可移动设备未到达的位置,此时,可移动设备可以执行如下项中的至少一项:停止运行、回充、通知用户。在通知用户时,比如通过可移动设备上的扬声器进行语音播放,和/或,通过可移动设备的通信模块(或通过通信模块和服务器)向用户使用的手机发送短信、APP消息等。
一些实施例中,若历史可通行区域图中某个图上位置(假设称为第三位置)在更新前为可通行状态,即表明可移动设备在之前曾经到达或检测可达所述第三位置所对应的实际位置,而可移动设备在当前移动过程中发现不能移动到所述第三位置所对应的实际位置(比如新出现障碍物或已有障碍物移动后阻挡了可移动设备移动到第三位置),则将第三位置的状态参数从可通行状态更新为未知状态。
假设可通行区域图上的一个图上位置用P0表示,则图上位置P0的图上邻近位置是指与P0共线或共点的相邻位置,共点的相邻位置包括共线的相邻位置。比如,参见图10a,可通行区域图包括1-9共9个图上位置,若设定图上邻近位置为共线位置,则参见图10b,图上位置1的图上邻近位置为图上位置2、3、4和5;若设定图上邻近位置是共点位置,则参见图10c,则图上位置1的邻近位置为图上位置2-9。在工作区域内,与某个图上位置的图上邻近位置相对应的实际位置为该图上位置对应的实际位置的实际邻近位置。
需要说明的是,本发明中的图上邻近位置的定义不受限于可通行区域图的具体表现形式,无论可通行区域图是由正方形单元平移组成的二维图,如图10a至图10c所示,还是由任意其它规则形状平移组成的二维图,邻近位置的定义不受影响;比如可通行区域图可以是如图10d、图10e所示的由三角形单元平移组成的二维图,图上邻近位置可以是在图10d中的、与中心阴影部分代表的图上位置共线连接的3个由斜线部分表示的图上位置,也可以是在图10e中的、与中心阴影部分代表的图上位置共点连接的12个由斜线部分表示的图上位置。
作为一个实施例,所述可移动设备为清洁机器人;可通行区域图的每个图上位置包括状态参数以及属性参数,若图上位置的状态参数为未知状态,则所述图上位置的属性参数包括未到达次数;所述属性参数“未到达次数”是清洁机器人在一次完整的清洁过程中尝试到达该实际位置但尝试失败、结果从未到达该实际位置的尝试次数。
清洁机器人按预设的运行模式进行室内清洁,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数。
所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的状态参数作比较;若二者的状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的状态参数更新为当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数;若二者的状态参数相同,若此时的状态参数均为“未知状态”,则相应地将属性参数“未到达次数”进行累加;对于未探索的实际位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为初始值;对于障碍物占据的位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为非初始值的某个数值;对于可达实际位置,其状态参数为“可通行状态”。
所述“当前实际位置附近的实际位置”是指与当前实际位置相邻的实际位置,可参照附图10a至10e及前面关于“相邻位置”的说明,此处不赘述;也可以是满足预设的位置获取条件的实际位置,所述的预设的位置获取条件参见上述说明,此处不赘述。需要说明的是,前面所述的“图上邻近位置”与此处的“与当前实际位置相邻的实际位置”是对应关系,即“与当前实际位置相邻的实际位置”映射到可通行区域图上即为“图上位置的图上邻近位置”。
优选地,以清洁机器人在室内清洁过程中借助可通行区域图运行的过程为例,说明可移动设备借助可通行区域图运行的过程,参见图11a至11d。本实施例中,对于可通行区域图上的每个图上位置包括状态参数以及属性参数,若图上位置的状态参数为未知状态,则所述图上位置的属性参数包括未到达次数,其定义如前所述,此处不赘述。到达次数也是属性参数之一,是指清洁机器人在一次完整的清洁过程中到达可通行状态的实际位置的次数。在图11a中,清洁机器人按预设的弓字形覆盖模式进行室内清洁,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数。
在本实施例中,所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的状态参数作比较;若二者的状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的状态参数更新为当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数;若二者的状态参数相同,且若此时的状态参数均为“可通行状态”或“未知状态”,则相应地将属性参数“到达次数”或“未到达次数”加1。对于未探索的实际位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为初始值0;对于障碍物占据的位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为非初始值的某个数值;对于可达实际位置,其状态参数为“可通行状态”,其属性参数“到达次数”必然为非初始值的某个值。
当清洁机器人运行到实际位置111时,在可通行区域图上发现已没有可以移动的图上邻近位置了(即清洁机器人当前所在的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的所有图上邻近位置的状态参数和属性参数无例外地分别属于以下情况:状态参数为可通行状态;或者,状态参数为未知状态同时属性参数“未到达次数”为非零值(非初始值);而没有状态参数为未知状态且属性参数“未到达次数”为初始值0的图上邻近位置),于是按照预设的后续的导航模式,由实际位置111计算一条到达未知图上位置所对应的实际位置112的路线,并根据该导航路线移动到实际位置112处。然后,如图11b所示,清洁机器人根据预先设置,在实际位置112进行三角形的弓字形覆盖模式(因为此时附近仍有状态参数为未知状态且属性参数“未到达次数”为初始值0的图上邻近位置),将如图11b左下角所示的三角形区域全部覆盖,使得在可通行区域图上发现已没有可以移动的图上邻近位置了(判断方式如上所述),则在可通行区域图上找到未知图上位置或其状态参数为未知状态的图上位置,且该图上位置的属性参数“未到达次数”为初始值(比如实际位置113映射的图上位置),然后导航至该图上位置对应的实际位置113;类似地,参见图11c,从实际位置113按预设的弓字形覆盖模式移动到实际位置114,在整个可通行区域图上发现已没有可以移动的图上位置了(判断规则如上所述),此时结束整个运行过程。经过类似图11a至图11c的移动过程,在整个工作区域内移动后,可以得到图11d所示的可通行区域图,其中,图11d中的空白部分表示未知状态,其它部分表示可通行状态。而通常的地图则与此不同,参见图11e,通常的地图会标识出障碍物位置信息,如在图11e中用黑色填充部分标识障碍物位置信息,即黑色填充部分所对应的工作区域内的区域为障碍物所占据的区域。通过比较图11d和图11e,障碍物A及其与其它障碍物之间的边角部分B(由于遮挡或尺寸关系,可移动设备不能到达B),在本发明的可通行区域图的一个实施例中即图11d中均被标识为未知状态,而在图11e中会将障碍物A与边角部分B分别标识,比如,障碍物A标识为障碍物状态,而边角部分B是未知状态。本发明的可通行区域图能够帮助可移动设备在工作区域内定位导航并在其中运行,而且比通常地图标记的信息更可靠(比如区域B对于可移动设备是实际上的不可达区域,而区域B在通常地图11e中被标记为可到达区域,导致可移动设备会反复尝试进入区域B,但却由于尺寸关系使得可移动设备不能到达区域B;而根据可通行区域图,可移动设备不会强行运行到区域B,使可移动设备更加智能)。由于本发明不需要识别、或者即使在运行过程中识别也不在最终形成的可通行区域图中记录障碍物位置信息,因此,本发明的可通行区域图还可以降低算力和存储量要求等。
在上例中可以看到,本例的结束条件为:在可通行区域图中,所有的图上位置的状态参数和属性参数符合以下条件:状态参数为可通行状态,和/或,状态参数为未知状态同时属性参数“未到达次数”为非初始值(比如非零值);而没有状态参数为未知状态且属性参数“未到达次数”为初始值0的图上邻近位置。当满足该结束条件时,可通行区域图认为已将可通行区域图对应的工作区域清洁完毕了。当然,属性参数“未到达次数”的初始值未必为0,也可以是其它设置的数值或函数,但其意义和作用是相同的。
可移动设备可以基于可通行区域图在工作区域内划分子区域,从而在指定的子区域执行工作任务。比如清洁机器人在执行室内清洁任务时可以通过对可通行区域图进行区域划分并指示清洁机器人到指定的子区域进行清洁,实现划区清洁。比如,基于图12a所示的工作区域的通常地图,分为2个子区域,分别是客厅和走廊。若清洁机器人要对其进行划区清洁,其对应的历史可通行区域图如图12b所示(不考虑其中的黑色虚线),其中白色部分的状态参数为“未知状态”或这些白色覆盖的图上位置均为“未知图上位置”。可以在该工作区域内根据原来的房间划分子区域,比如如图12b所示,依据走廊与客厅之间的墙壁划分了两个区域,然后依据如图12b所示的黑色虚线,人为地将客厅划分为区域1和区域2,而将走廊整体作为区域3;也就是说,既可以按照可通行区域图中已有的未知图上位置构成的连续区域或连线划分区域、也可以根据用户自己的意愿在可通行区域图中人为地划分区域。可以指示清洁机器人按区域1、区域2、区域3的顺序进行清洁,也可以指示清洁机器人只清洁指定的1个或两个子区域。也可以自定义子区域,比如如图12c所示,在客厅内划定区域4。也可以在可通行区域图中划分禁区子区域,禁止可移动设备运动到禁区子区域,如图12d所示。所述的工作子区域和禁区子区域也可以嵌套,比如先设定较大的工作子区域,在所述工作子区域内再设置禁区子区域,使可移动设备在工作子区域5内除禁区子区域1之外的区域执行工作,如图12e所示。这种选定工作子区域的设置(包括设置选定子区域和禁区子区域),通常可以在移动终端上进行,比如通过手机APP或联网电脑上的可视化界面(UI)划分子区域,并指示清洁机器人运动到选定子区域执行工作或禁止进入禁区子区域。所述子区域属于虚拟区域,其边界属于虚拟边界,用以限定可移动设备的运行范围。可移动设备通过算法将可通行区域图上的虚拟区域的虚拟边界的图上位置换算为实际工作区域内的实际位置,该虚拟边界的实际位置能够阻挡可移动设备使其不能通过,但虚拟边界不同于传感器从环境信息中检测到的障碍物,而是人为设置的虚拟边界,也就是说,可移动设备不穿越虚拟边界不是因为其传感器检测到外部环境中的障碍物,而是因为可移动设备的处理单元发送的不可穿越的内部指令。
图13是本发明一个实施例提出的基于可通行区域图的处理方法的流程示意图,如图13所示,该方法包括:
S131:获取可通行区域图。
其中,可以采用上述任一实施例的方法建立可通行区域图,或者,也可以是从其它设备/服务器上获取已建立的历史可通行区域图。
S132:基于所述可通行区域图(包括新建的可通行区域图和历史可通行区域图)进行处理,所述处理包括:路径规则,和/或,区域分割(区域分割即上述的划分区域或区域划分)。其中,所述可通行区域图可以采用上述任一实施例的方法建立。虽然必须先有一个上述的可通行区域图,才能基于该可通行区域图执行上述处理方法,但该可通行区域图的建立,却可以是在其它设备上预先建立的历史可通行区域图,比如在同一工作区域执行任务的其它可移动设备事先建立,再转移到当前的可移动设备上。因此,所述“获取可通行区域图”既可以是建立的可通行区域图,也可以是从其它设备、服务器中得到已建立、保存的历史可通行区域图。
一些实施例中,基于可通行区域图进行路径规划时,可以执行如下内容:
可通行区域图中各个图上位置会对应属性参数,比如状态参数,以及时间、次数、频率、碰撞次数、到达次数、未到达次数、置信度参数、临边参数、临边次数等参数,基于图上位置及其对应的属性参数可以进行路径规划。比如,根据某个子区域内可移动设备历史上碰撞和/或转向的次数、时间和/或频率,自动确定该子区域内的最佳运行路径(碰撞和/或转向次数或频率最少的路径),比如计算碰撞和/或转向次数与运行距离的比值,以此比值较小的路线为下次运行路径;或者记录两次碰撞和/或转向之间的时间,以此时间最长的路线作为下次运行路径。
一些实施例中,基于可通行区域图进行区域分割可以包括:
基于可通行区域图确定门,基于所述门进行区域分割。
比如,在上述实施例中说明了门的识别,在识别出门后,可以对应可通行状态进一步标识出门的位置,之后可以基于所述门进行区域分割,如图12f所示,比如在门关闭的状态下,门及与所述门的两端连接的未知图上位置(代表与所述门连接的墙壁)所围成的封闭区域构成的一个或多个子区域(如图12f所示的子区域6和7)。
所述可移动设备为清洁机器人;可通行区域图的每个图上位置包括状态参数以及属性参数,所述属性参数对于未知状态包括未到达次数;所述属性参数“未到达次数”的定义如上所述,此处不赘述;
清洁机器人按预设的运行模式进行室内清洁,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数;所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数”的定义如上所述,此处不赘述。
作为一个实施例,所述区域分割包括:
在可视化界面上显示的可通行区域图中设置选定子区域和/或禁区子区域,以控制可移动设备进入所述选定子区域执行工作/禁止进入所述禁区子区域。
图14是本发明一个实施例提出的建立可通行区域图的装置的结构示意图。如图14所示,该装置包括:位置获取模块141和建立模块142。
位置获取模块141用于获取可移动设备在工作区域内的可达实际位置;
建立模块142用于基于所述可达实际位置建立可通行区域图;
其中,所述可通行区域图包括图上位置,所述图上位置包括可达图上位置,所述可达图上位置是所述可移动设备的可达实际位置映射到所述可通行区域图上的图上位置,所述图上位置不包括障碍物的图上位置。
一些实施例中,所述图上位置还包括未知图上位置;所述未知图上位置是工作区域内除了可移动设备的可达实际位置之外的其它实际位置映射到可通行区域图上的图上位置。
一些实施例中,所述可通行区域图的图上位置包括属性参数,所述属性参数包括状态参数;其中,所述可通行区域图中各个图上位置对应的状态参数包括未知状态和可通行状态,所述可达图上位置的状态参数是可通行状态,所述未知图上位置的状态参数是未知状态;所述状态参数不包括障碍物状态。
一些实施例中,所述可达实际位置包括:可移动设备的曾到达位置、可移动设备的当前到达位置、和/或可移动设备的曾到达轨迹,和/或检测可到达位置;所述装置还包括:第一更新模块,用于将可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态。
一些实施例中,所述第一更新模块具体用于:若已存储历史可通行区域图,则将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数直接设定为可通行状态;或者,若已存储历史可通行区域图,且可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数不同,则将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态;或者,若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图,并在初始化后的可通行区域图中,将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数设定为可通行状态。
一些实施例中,该装置还包括:第二更新模块,用于将可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态,所述不可达实际位置为可移动设备在工作区域内不可到达的实际位置。
一些实施例中,所述第二更新模块具体用于:若已存储历史可通行区域图,则将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数直接设定为未知状态;或者,若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数不同,则将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为未知状态;或者,若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图,并在初始化后的可通行区域图中,将所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数设定为未知状态。
一些实施例中,所述第二更新模块具体用于:若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数均为未知状态,则在所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置累加未到达次数或提高不可达的置信度参数。
一些实施例中,该装置还包括:第一固定模块,用于若所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的未到达次数或不可达的置信度参数达到设定阈值或满足设定条件,则在以后建立的可通行区域图中所述可移动设备在工作区域内的不可达实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数固定为未知状态。
一些实施例中,所述属性参数还包括如下项中的至少一项:时间,频率,到达次数,未到达次数,置信度参数,临边参数,临边次数;所述属性参数不包括与障碍物位置相关的参数。
一些实施例中,若已存储历史可通行区域图,所述装置还包括:第三更新模块,所述第三更新模块用于:若可移动设备能够移动到所述历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置,则将可通行区域图的该图上位置更新为可达图上位置;或者,若可移动设备不能移动到所述历史可通行区域图的可达图上位置对应的工作区域内的实际位置,则将可通行区域图的该图上位置更新为未知图上位置;或者,若可移动设备不能移动到所述历史可通行区域图的未知图上位置对应的工作区域内的实际位置,则保持可通行区域图的该图上位置为未知图上位置不变。
一些实施例中,该装置还包括:第四更新模块,用于若可移动设备的不可达实际位置映射到所述历史可通行区域图上的同一图上位置已经记录为未知图上位置,则在可通行区域图中在该未知图上位置累加未到达次数或提高不可达的置信度参数;所述不可达实际位置为可移动设备在工作区域内不可到达的实际位置。
一些实施例中,该装置还包括:第二固定模块,用于若可移动设备的不可达实际位置映射到可通行区域图上的未知图上位置的未到达次数或不可达的置信度参数达到设定阈值或满足设定条件,则在以后建立的可通行区域图中将对应于该不可达实际位置的图上位置固定为未知图上位置。
一些实施例中,该装置还包括:执行模块,用于若已存储历史可通行区域图,且可移动设备在当前运行过程中已遍历所述历史可通行区域图内所有可达图上位置,则可移动设备执行如下项中的至少一项:停止运行、回充、通知用户。
一些实施例中,该装置还包括:移动模块,用于使可移动设备根据预设的移动模式,在工作区域内移动,其中,所述预设的移动模式包括如下项中的至少一项:弓字形覆盖模式、沿边模式、点螺旋模式、碰撞模式。
一些实施例中,建立模块142具体用于:
S600:初始化可通行区域图;将可通行区域图的所有图上位置设置为未知图上位置或将所有图上位置的状态参数设置为未知状态;
S601:可移动设备沿主方向移动,并将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;直至可移动设备感知到前方的障碍物;
S603:可移动设备转向至与主方向垂直的第二方向,运行第一距离;或者,可移动设备沿上述步骤S601所述的前方的障碍物的边界,运行第一距离;在运行所述第一距离期间,将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;
S605:可移动设备转向至与主方向反平行的第三方向移动,并将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;直至可移动设备感知到前方的障碍物;
S607:可移动设备转向至第二方向,运行第二距离;或者,可移动设备沿上述步骤S605的所述的前方的障碍物的边界,运行第二距离;在运行所述第二距离期间,将当前实际位置映射到可通行区域图上的图上位置标记为可达图上位置、或将所述图上位置的状态参数设定为可通行状态;
S609:可移动设备转向至主方向;重复执行S601及其后续步骤;
S700:满足结束条件后,退出当前模式。
一些实施例中,该装置还包括:存储模块,用于存储所述可通行区域图,所述存储的可通行区域图为后续建图时的历史可通行区域图。
图15是本发明一个实施例提出的基于可通行区域图的处理装置的结构示意图。如图15所示,该装置包括图获取模块151和处理模块152。
图获取模块151用于获取可通行区域图;
处理模块152用于基于所述可通行区域图进行处理,所述处理包括:路径规则,和/或,区域分割;
其中,所述可通行区域图采用如上述任一实施例所述的建立可通行区域图的方法建立。
一些实施例中,若所述图上位置包括未知图上位置;以及,所述可通行区域图的图上位置包括属性参数,所述属性参数包括临边参数;所述处理模块还用于:基于所述可通行区域图的图上位置的临边参数推算出障碍物占据位置或区域。
一些实施例中,所述处理模块具体用于使可移动设备进行弓字形覆盖模式的路径规划,具体包括:
S611:可移动设备沿主方向移动,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;直至感知到前方的障碍物;
S613:可移动设备转向至与主方向垂直的第二方向,运行第一距离;或者,可移动设备沿上述步骤S611的所述的前方的障碍物的边界,运行第一距离;在可移动设备运行第一距离过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;
S615:可移动设备转向至与主方向反平行的第三方向移动,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;直至感知到前方的障碍物;
S617:可移动设备转向至第二方向,运行第二距离;或者,可移动设备沿上述步骤S615的所述的前方的障碍物的边界,运行第二距离;在可移动设备运行第二距离过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数;
S619:可移动设备转向至主方向;并重复执行S611及其后续步骤;
S700:满足结束条件后,退出所述弓字形覆盖模式,比如停止工作或转为沿边模式;
所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方的实际位置的位置类型或状态参数”如上述实施例所述,此处不赘述。
一些实施例中,所述处理模块具体用于使可移动设备进行沿边模式的路径规划,具体包括:
S81:在可移动设备的侧面检测到障碍物后,可移动设备沿着障碍物边界移动,直至在可移动设备的侧面检测不到障碍物;
S82:可移动设备向该侧面转向并移动,直至在可移动设备的侧面再次检测到障碍物;之后重复执行S81及其后续步骤;
S700:满足结束条件后,退出沿边模式,比如停止工作或转为弓字形覆盖模式;
其中,在S81和S82的移动过程中,实时比较、更新当前实际位置和/或运行侧面的实际位置的位置类型或状态参数。
一些实施例中,所述可移动设备为清洁机器人;可通行区域图的每个图上位置包括状态参数以及属性参数,所述属性参数对于未知状态为未到达次数;
清洁机器人按预设的运行模式进行室内清洁,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数;
所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的状态参数作比较;若二者的状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的状态参数更新为当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数;若二者的状态参数相同,若此时的状态参数均为“未知状态”,则相应地将属性参数“未到达次数”进行累加;对于未探索的实际位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为初始值;对于障碍物占据的位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为非初始值的某个数值;对于可达实际位置,其状态参数为“可通行状态”。
一些实施例中,所述处理模块具体用于区域分割,具体包括:在可视化界面上显示的可通行区域图中设置选定子区域和/或禁区子区域,以控制可移动设备进入所述选定子区域执行工作/禁止进入所述禁区子区域。
另外,本发明还提出如下实施例:
一种可移动设备,包括:处理单元及其连接的存储单元;所述存储单元用于存储计算机程序;所述处理单元用于调用所述存储单元中存储的计算机程序,以执行上述任一实施例中的建立可通行区域图的方法,和/或,以执行上述任一实施例中的基于可通行区域图的处理方法。
一种非易失性计算机存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时,执行上述任一实施例中的建立可通行区域图的方法,和/或,执行上述任一实施例中的基于可通行区域图的处理方法。
关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
可以理解的是,上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考,在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其它实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种可通行区域图的建立方法,其特征在于,包括:
获取可移动设备在工作区域内的可达实际位置;
基于可移动设备的所述可达实际位置建立可通行区域图;
其中,所述可通行区域图包括图上位置;所述图上位置包括可达图上位置,所述可达图上位置是所述可移动设备的可达实际位置映射到所述可通行区域图上的图上位置,所述图上位置不包括障碍物的图上位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述图上位置还包括未知图上位置;所述未知图上位置是工作区域内除了可移动设备的可达实际位置之外的其它实际位置映射到可通行区域图上的图上位置。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述可通行区域图的图上位置包括属性参数,所述属性参数包括状态参数;
其中,所述可通行区域图中各个图上位置对应的状态参数包括未知状态和可通行状态,所述可达图上位置的状态参数是可通行状态,所述未知图上位置的状态参数是未知状态;所述状态参数不包括障碍物状态。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,
所述可达实际位置包括:可移动设备的曾到达位置、可移动设备的当前到达位置、和/或可移动设备的曾到达轨迹,和/或检测可到达位置;
所述方法还包括:将可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述将可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态,包括:
若已存储历史可通行区域图,则将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数直接设定为可通行状态;或者,
若已存储历史可通行区域图,且可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与所述历史可通行区域图中同一图上位置的状态参数不同,则将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数更新为可通行状态;或者,
若未存储历史可通行区域图,则初始化可通行区域图,并在初始化后的可通行区域图中,将所述可移动设备当前到达位置和/或检测可到达位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数设定为可通行状态。
6.一种基于可通行区域图的处理方法,其特征在于,包括:
获取可通行区域图;
基于所述可通行区域图进行处理,所述处理包括:路径规则,和/或,区域分割;
其中,所述可通行区域图采用如权利要求1-5任一项所述的方法建立。
7.根据权利要求6所述的处理方法,其特征在于,
所述可移动设备为清洁机器人;可通行区域图的每个图上位置包括状态参数以及属性参数,若图上位置的状态参数为未知状态,则所述图上位置的属性参数为未到达次数;所述属性参数“未到达次数”是清洁机器人在一次完整的清洁过程中尝试到达该实际位置但尝试失败、结果从未到达该实际位置的尝试次数;
清洁机器人按预设的运行模式进行室内清洁,并实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数;
所述“实时比较、更新当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置的状态参数和属性参数”是指,可移动设备在运行过程中实时将当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数与历史可通行区域图上同一图上位置的状态参数作比较;若二者的状态参数不同,则将可通行区域图中该图上位置的状态参数更新为当前实际位置和/或运行前方和/或附近的实际位置映射到可通行区域图上的图上位置的状态参数;若二者的状态参数相同,若此时的状态参数均为“未知状态”,则相应地将属性参数“未到达次数”进行累加;对于未探索的实际位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为初始值;对于障碍物占据的位置,其状态参数为“未知状态”,其属性参数“未到达次数”为非初始值的某个数值;对于可达实际位置,其状态参数为“可通行状态”。
8.根据权利要求6所述的处理方法,其特征在于,所述区域分割包括:
在可视化界面上显示的可通行区域图中设置选定子区域和/或禁区子区域,以控制可移动设备进入所述选定子区域执行工作/禁止进入所述禁区子区域。
9.一种建立可通行区域图的装置,其特征在于,包括:
位置获取模块,用于获取可移动设备在工作区域内的可达实际位置;
建立模块,用于基于所述可达实际位置建立可通行区域图;
其中,所述可通行区域图包括图上位置;所述图上位置包括可达图上位置,所述可达图上位置是所述可移动设备的可达实际位置映射到所述可通行区域图上的图上位置,所述图上位置不包括障碍物的图上位置。
10.一种可移动设备,其特征在于,包括:
处理单元及其连接的存储单元;
所述存储单元用于存储计算机程序;
所述处理单元用于调用所述存储单元中存储的计算机程序,以执行如权利要求1-5任一项所述的建立方法,或者,执行如权利要求6-8任一项所述的处理方法。
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