CN110853176A - 一种机器人运行数据的可视化方法及电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人运行数据的可视化方法及电子设备及存储介质，获取机器人的状态信息，并确定当前获取时刻所述的机器人位于地图中的位置信息；将状态信息数值化处理，得到状态信息数值，将状态信息数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。本发明将所状态信息数值化处理，将状态信息数值映射为对应的色彩值，计算量小，计算过程简单有效。当机器人处于不同状态时，展示不同的色彩，展示效果更为直观。采用本发明的方法，将机器人长期运行数据进行可视化呈现，有助于机器人故障诊断、运行分析。

Description

一种机器人运行数据的可视化方法及电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及移动机器人领域，具体地说，是一种机器人运行数据的可视化方法及电子设备及存储介质。

背景技术

随着科学技术的发展，移动机器人开始逐步应用在自动运输、无人驾驶、仓储物流等行业。人需要地图才能导航定位并驾驶，机器人自主移动也需要地图才能进行定位。机器人在自主移动时根据当前的传感观测，匹配地图上的数据，从而实现定位。

在移动机器人的长期运行过程中，面临不断变化的外部坏境挑战，如动态的行人、车辆，临时堆放的货物，建筑的局部改造和遮挡等。这些外部环境变化的累积，导致移动机器人的传感观测与地图逐渐不匹配，即定位质量下降。当定位质量下降到一定程度后，会引起机器人定位错误，从而导致运行异常、偏离线路、碰撞等问题，威胁周围行人的人身安全。另一方面，长期运行的移动机器人，还面临WIFI信号波动、硬件故障、局部区域地面打滑等等问题，这些问题往往与现场环境相关，但在运行前又难以发现，甚至仅在稳定运行相当久时间后才会出现。

现有最为接近的技术是预先对关于事件逻辑的脚本进行解析，并根据所述事件逻辑生成事件监控程序，得到机器人的运行数据，根据所述机器人的运行数据运行所述事件监控程序，得到事件监控结果。但是对监控结果没有实现汇总分析和呈现。

目前获取机器人的监测和报警的诊断工具的方法，可识别性低，如果对运行数据进行分析其过程将更为复杂，也无法将监测和报警的诊断结果直观地呈现和展示。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种能长期监测及报警的诊断工具的机器人运行数据的可视化方法及电子设备及存储介质，本发明运算过程简单有效，运行状态展示更直观。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种机器人运行数据的可视化方法，获取机器人的状态信息，并确定当前获取时刻所述的机器人位于地图中的位置信息；将状态信息数值化处理，得到状态信息数值，将状态信息数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

作为进一步地改进，本发明在预设时间段内持续获取状态信息，绘制每个状态信息的目标可视化对象，将预设时间段内所绘制的所述的目标可视化对象覆盖叠加，得到所述的目标可视化对象及其移动轨迹图像，生成运行状态图。

作为进一步地改进，本发明所述的状态信息包括一种或多种关键状态信息。

作为进一步地改进，本发明所述的关键状态信息包括开关量和数值量二者中的至少一者；

所述的开关量，用以表示当前获取时刻执行任务的开关或成败状态；

所述的数值量，用以表示至少包括定位匹配程度、传输信号强度、当前位置停留时间、异常程度四者状态中的至少一种。

作为进一步地改进，本发明响应于用户的选择指令，选定状态信息中的一种或多种关键状态信息，使选定的所述关键状态信息对应的目标可视化对象能够在可显示状态或隐藏状态之间切换。

作为进一步地改进，本发明所述的状态信息进行数值化处理步骤之后还包括：将状态信息数值进行归一化处理，使状态信息数值处于0-1范围内。

作为进一步地改进，本发明所述的将状态信息数值映射为对应的色彩值步骤包括：将归一化处理后的数值进行RGB色彩空间映射，使数值色彩可视化；绘制目标可视化对象步骤包括：根据当前获取时刻的位置信息确定中心点绘制几何图形，几何图形内填充当前获取时刻的色彩值。

作为进一步的改进，本发明所述的将状态信息数值映射为对应的色彩值步骤之后还包括：将色彩值进行滤波，滤波步骤包括：确定透明度alpha，基于当前时刻获取的所述的色彩值，叠加渲染所述的透明度alpha。

本发明还公开了一种电子设备，包括处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：获取机器人的关键状态信息，并确定当前获取时刻机器人位于地图中的位置信息；将关键状态信息数值化处理，并将关键状态信息的数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

本发明还公开了一种存储介质，存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得电子设备执行以下操作：获取机器人的关键状态信息，并确定当前获取时刻机器人位于地图中的位置信息；将关键状态信息数值化处理，并将关键状态信息的数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

本发明的有益效果如下：

本发明将所状态信息数值化处理，将状态信息数值映射为对应的色彩值，计算量小，计算过程简单有效。当机器人处于不同状态时，展示不同的色彩，展示效果更为直观。采用本发明的方法，将机器人长期运行数据进行可视化呈现，有助于机器人故障诊断、运行分析。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是刚开始运行时机器人绘制运行状态图的过程示意图(局部)。

图3是持续运行后机器人绘制运行状态图的过程示意图(局部)。

1、机器人，2、目标可视化对象。

具体实施方式

本发明公开了一种机器人运行数据的可视化方法、电子设备及存储介质。

为了便于更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为了方便理解本申请实施例，首先在此介绍本申请实施例描述中会引入的几个要素。

为了确保移动机器人长期稳定的运行，机器人需要能长期监测及报警的诊断工具，以方便现场人员进行保养维护、针对性优化或者修复干扰因素。

本发明将机器人长期运行数据进行可视化呈现，有助于机器人故障诊断、运行分析，解决了机器人定位错误、运行异常、偏离线路、碰撞、威胁周围行人的人身安全、WIFI信号波动、硬件故障、局部区域地面打滑等问题，这些问题往往与现场环境相关，但在运行前又难以发现，甚至仅在稳定运行相当久时间后才会出现。

本发明涉及一种机器人运行数据的可视化方法，获取机器人的状态信息，并确定当前获取时刻所述的机器人位于地图中的位置信息；将所述的状态信息数值化处理，得到状态信息数值，将所述的状态信息数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

作为优选，如图2-3所示，在预设时间段内持续获取状态信息，绘制每个状态信息的目标可视化对象，将预设时间段内所绘制的所述的目标可视化对象覆盖叠加，得到所述的目标可视化对象及其移动轨迹图像，生成运行状态图。

随着机器人在固定线路上来回运行，目标可视化对象不断绘制并重叠覆盖，目标可视化对象连成线段并最终和运行线路尺寸一致。用户可直接查看运行状态图，可根据色彩直观区分机器人在各个区域内的运行状态。运行状态图无需擦除/重置/重计算，计算量小。

更具体地，可以是周期性地采集状态信息，获取的频率可以预先设定。例如，机器人运行时每隔一段时间(如5秒)收集一次状态信息。该所述的状态信息包括正常状态信息和关键状态信息。

另外，也可以是在预设时间段内接收报警的状态信息。

其中，所述的状态信息包括一种或多种关键状态信息。所述的关键状态信息可以一般包括二类，在下述中展开。

关键状态信息包括开关量和数值量二者中的至少一者；

开关量，用以表示当前获取时刻执行任务的开关或成败状态；

数值量，用以表示至少包括定位匹配程度、传输信号强度、当前位置停留时间、异常程度四者状态中的至少一者。其中，传输信号强度例如为wifi信号强度；所述的异常量，用以表示异常情况状态，例如，运行到某个位置时，没有执行特殊操作，但***出错报警。

对于以上二种类型数据，首先需要做数值化和归一化处理。

在本发明中，状态信息进行数值化处理步骤之后还包括：将状态信息数值进行归一化处理，使所述的状态信息数值处于0-1范围内。

对于开关量，可将其简单映射为1和0，表示开关，或成功失败。

对于数值量，根据数值分布的具体类型需要做线性化，再进行归一化，使其值处于0-1范围内。

对于异常量，可根据异常程度进行数值化，例如，无错误为1，警告为0.7，错误为0.4，故障为0。

以上数值处理方法仅为案例，实际处理方法需要根据实际情况调整，最终使该状态量数值化归一化。

另外，所述的将状态信息数值映射为对应的色彩值步骤包括：

将所述的归一化处理后的数值进行RGB色彩空间映射，使数值色彩可视化。进行RGB色彩空间映射，使数值能色彩可视化，更加直观。例如，一种典型的映射函数是将0-1映射为从红色渐变到绿色。

除此之外，也可以是HSV色彩空间映射，或其他色彩通道映射，对映射的色彩通道不作限制。

更具体地，将状态信息数值映射为对应的色彩值步骤之后还包括：将所述的色彩值进行滤波。机器人的状态量，通常具有随机性和离散性，因此需要进行滤波处理。比如在某个预设时间段内，检测到的状态信息数值是0.3，0.4，0.35，0.32，0.28，0.77，0.33，0.28，其中的0.77为异常值。滤波可以减少异常值所带来的干扰。滤波的目的在于减少异常值引起的整体波动。

所述的滤波的方法，可以采用图像处理中的几种滤波方式，例如中值滤波、最大值最小值滤波、双边滤波等。

作为优选，本发明所述的滤波步骤包括：确定透明度alpha，基于当前时刻获取的所述的色彩值，叠加渲染所述的透明度alpha。确定透明度alpha，可以通过预先设定的方式，也可以是通过机器计算得到的最佳值。其中，透明度alpha可以根据实际需求随时进行设定调整，以得到最优的显示结果。利用图像的alpha透明通道实现一阶滤波器效果。即，将每个获取时刻得到的色彩值附加透明度alpha，所述透明度alpha为一预设的固定经验值。在色彩叠加后，其最终渲染效果等同于对原始数据进行一阶滤波处理，因此，调整alpha值即调整滤波器系数。采用这种方式，简单可靠，无需进行数值滤波，运算量小。

例如，将进行RGB色彩空间映射获得的色彩值叠加透明度alpha，生成RGBA色彩值。

其中，绘制目标可视化对象步骤包括：根据当前获取时刻的位置信息确定中心点绘制几何图形，几何图形内填充当前获取时刻的色彩值。

可以根据不同的关键状态信息设定对应的目标可视化对象显示为圆形、多边形或其他符号，对其形状并不做限制。也可以根据同一关键状态信息的不同程度设定对应的目标可视化对象显示为不同形状。以便于用户根据色彩和形状的结合直观区分机器人在各个区域内的运行状态，或运行状态及其程度。

另外，也可以根据不同的关键状态信息设定对应的目标可视化对象显示为不同尺寸的图形面积。也可以根据同一关键状态信息的不同程度设定对应的目标可视化对象显示为不同尺寸的图形面积。以便于用户根据色彩和图形面积的结合直观区分机器人在各个区域内的运行状态，或运行状态及其程度。

可选的，在机器人长期运行时，需要关注的关键状态可能不止一个，可将每种关键状态信息作为单独的状态信息绘制独立的运行状态图。或者，响应于用户的选择指令，确定一种或多种关键状态信息，并进行合并拟合，作为一个综合的状态信息，最终绘制成一个综合的运行状态图。

可选的，响应于用户的选择指令，选定所述的状态信息中的一种或多种关键状态信息，使选定的所述关键状态信息对应的目标可视化对象能够在可显示状态或隐藏状态之间切换。

图1是本发明方法的流程图。作为一个具体实施方式，可以按照如下步骤执行：

S1:在机器人运行过程中周期性地收集一种关键状态信息，并记录机器人位于地图中的位置信息；

S2:对关键状态信息进行数值化处理，将所述的状态信息数值化处理，得到状态信息数值，再对状态信息数值进行归一化处理，使所述的状态信息数值处于0-1范围内；

S3:将归一化后的状态信息数值，进行RGB色彩空间映射到对应的色彩值，使数值能色彩可视化，更加直观。

S4:确定预设的透明度alpha，与色彩值叠加后成为RGBA值，其最终渲染效果等同于对原始数据进行一阶滤波处理。

S5:以当前获取时刻所述的机器人处于所述的地图中的位置信息(机器人处于地图中的坐标)为圆心，预设一个尺寸为半径(如所述的机器人处于地图中的物理半径)，在一张透明图上进行绘制圆，生成目标可视化对象，并填充步骤S4的RGBA值色彩，得到目标可视化对象。

S6:持续获取状态信息，绘制每个状态信息的目标可视化对象，将预设时间段内所绘制的所述的目标可视化对象覆盖叠加，无需擦除/重置/重计算，叠加后最终的颜色效果等同于对原数据进过数值滤波处理。得到所述的目标可视化对象及其移动轨迹图像，生成运行状态图。

S7:用户直接查看运行状态图，根据色彩直观区分机器人在各个区域内的运行状态。

本发明还涉及一种电子设备，包括处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：获取机器人的关键状态信息，并确定当前获取时刻所述的机器人位于地图中的位置信息；将所述的关键状态信息数值化处理，并将关键状态信息的数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

本发明还涉及一种存储介质，所述存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得电子设备执行以下操作：获取机器人的关键状态信息，并确定当前获取时刻机器人位于地图中的位置信息；将关键状态信息数值化处理，并将关键状态信息的数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

以上所述并非是对发明的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，获取机器人的状态信息，并确定当前获取时刻所述的机器人位于地图中的位置信息；将所述的状态信息数值化处理，得到状态信息数值，将所述的状态信息数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

2.根据权利要求1所述的机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，在预设时间段内持续获取状态信息，绘制每个状态信息的目标可视化对象，将预设时间段内所绘制的所述的目标可视化对象覆盖叠加，得到所述的目标可视化对象及其移动轨迹图像，生成运行状态图。

3.根据权利要求1或2所述的机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，所述的状态信息包括一种或多种关键状态信息。

4.根据权利要求3所述的机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，所述的关键状态信息包括开关量和数值量二者中的至少一者；

所述的开关量，用以表示当前获取时刻执行任务的开关或成败状态；

所述的数值量，用以表示至少包括定位匹配程度、传输信号强度、当前位置停留时间、异常程度四者状态中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，

响应于用户的选择指令，选定所述的状态信息中的一种或多种关键状态信息，使选定的所述关键状态信息对应的目标可视化对象能够在可显示状态或隐藏状态之间切换。

6.根据权利要求1所述的机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，

所述的状态信息进行数值化处理步骤之后还包括：将状态信息数值进行归一化处理，使所述的状态信息数值处于0-1范围内。

7.根据权利要求1所述的机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，所述的将状态信息数值映射为对应的色彩值步骤包括：将所述的归一化处理后的数值进行RGB色彩空间映射，使数值色彩可视化；所述的绘制目标可视化对象步骤包括：根据当前获取时刻的位置信息确定中心点绘制几何图形，所述的几何图形内填充当前获取时刻的色彩值。

8.根据权利要求1所述的机器人运行数据的可视化方法，其特征在于，所述的将状态信息数值映射为对应的色彩值步骤之后还包括：将所述的色彩值进行滤波，所述的滤波步骤包括：确定透明度alpha，基于当前时刻获取的所述的色彩值，叠加渲染所述的透明度alpha。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：获取机器人的关键状态信息，并确定当前获取时刻所述的机器人位于地图中的位置信息；将所述的关键状态信息数值化处理，并将关键状态信息的数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得所述电子设备执行以下操作：获取机器人的关键状态信息，并确定当前获取时刻所述的机器人位于地图中的位置信息；将所述的关键状态信息数值化处理，并将关键状态信息的数值映射为对应的色彩值；根据当前获取时刻的色彩值和位置信息，绘制目标可视化对象。

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