CN111358364B - 基于视觉机器人的死角清扫方法、装置、芯片及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于视觉机器人的死角清扫方法、装置、芯片及机器人，属于智能机器人领域。所述机器人的前端装配有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述机器人的前方区域，所述机器人包括至少两个清扫刷，所述方法包括：在所述机器人作业过程中，开启所述图像采集装置，并获取所述图像采集装置采集的图像；通过霍夫算法检测所述图像中的直线；获取三条直线相交于同一点的直线，并根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角，当确定作业死角时，采用预设的操作流程对所述作业死角进行清扫。通过上述技术方案可以高效清扫作业死角，保证作业效果。

Description

基于视觉机器人的死角清扫方法、装置、芯片及机器人
技术领域
本发明涉及智能机器人领域，具体地涉及一种基于视觉机器人的死角清扫方法、装置、芯片及机器人。
背景技术
扫地机器人又叫懒人扫地机，是一种能对地面进行自动吸尘的智能家用电器。因为它能对房间大小、家具摆放、地面清洁度等因素进行检测，并依靠内置的程序，制定合理的清洁路线，具备一定的智能，所以被人称之为扫地机器人。目前，扫地机器人的智能化程度并不如想像中的那么先进，但它作为智能家居新概念的领跑者，将为机器人最终走进千家万户，注入前进的动力。目前扫地机器人会自动的对地面上的垃圾物体进行清扫，然而当出现死角时，往往都是直接转向去清扫其他区域，对于待清扫的区域死角却很难清扫干净。
发明内容
为至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于视觉机器人的死角清扫方法、装置、芯片及机器人。具体技术方案如下：
一种基于视觉机器人的死角清扫方法，所述机器人的前端装配有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述机器人的前方区域，所述机器人包括至少两个清扫刷，所述方法包括：在所述机器人作业过程中，开启所述图像采集装置，并获取所述图像采集装置采集的图像；通过霍夫算法检测所述图像中的直线；获取三条直线相交于同一点的直线，并根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角，当确定作业死角时，采用预设的操作流程对所述作业死角进行清扫；其中根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角的步骤包括，将三条直线相交于同一点的三条直线确定为直线集合，将三条直线的相交点确定为预选作业死角，当直线集合中有任意一条直线接近垂直，且随着所述机器人的移动，另外两条直线的夹角逐渐变大，则确定该直线集合对应的预选作业死角为作业死角。
进一步地，所述方法还包括：当所述作业死角与本机的距离越来越近时，确定本机正在靠近所述作业死角；当本机与作业死角的距离为预设阈值时，开启所述预设的操作流程。
进一步地，所述预设的操作流程包括：开启本机的至少一个清扫刷对准所述死角摆动清扫达到预设次数；控制所述机器人沿着所述作业死角的左边进行清扫；控制所述机器人沿着所述作业死角的右边进行清扫。
进一步地，所述清扫刷与所述机器人通过伸缩结构连接，当正常作业时，缩短所述清扫刷的长度进行清扫；在检测到卫生死角时，将所述清扫刷伸长，从而对所述作业死角进行摆动清扫。
一种基于视觉机器人的死角清扫装置，所述机器人的前端装配有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述机器人的前方区域，所述机器人包括至少两个清扫刷，所述装置包括：采集模块，所述采集模块用于在所述机器人作业过程中，开启所述图像采集装置，并获取所述图像采集装置采集的图像；检测模块，所述检测模块用于通过霍夫算法检测所述图像中的直线；清扫模块，所述清扫模块用于获取三条直线相交于同一点的直线，并根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角，当确定作业死角时，采用预设的操作流程对所述作业死角进行清扫；其中根据清扫模块还用于，将三条直线相交于同一点的三条直线确定为直线集合，将三条直线的相交点确定为预选作业死角，当直线集合中有任意一条直线接近垂直，且随着所述机器人的移动，另外两条直线的夹角逐渐变大，则确定该直线集合对应的预选作业死角为作业死角。
进一步地，所述清扫模块还用于，当所述作业死角与本机的距离越来越近时，确定本机正在靠近所述作业死角；当本机与作业死角的距离为预设阈值时，开启所述预设的操作流程。
进一步地，所述清扫模块还用于，开启本机的至少一个清扫刷对准所述死角摆动清扫达到预设次数；控制所述机器人的沿着所述作业死角的左边进行清扫；控制所述机器人的沿着所述作业死角的右边进行清扫。
进一步地，所述清扫刷与所述机器人通过伸缩结构连接，所述清扫模块还用于，当正常作业时，缩短所述清扫刷的长度进行清扫；在检测到卫生死角时，将所述清扫刷伸长，从而对所述作业死角进行摆动清扫。
一种芯片，用于存储计算机程序，所述计算机程序用于控制机器人执行权上述的一种基于视觉机器人的死角清扫方法。
一种机器人，所述机器人为扫地机器人，所述扫地机器人包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的基于视觉机器人的死角清扫方法。
上述技术方案，通过图像采集装置获取机器人的前方区域，通过简单实用的霍夫直线检测算法检测图像中的直线，可以快速的识别出前方区域中的墙角，桌角等处的直线，同时由于计算量小，能够最大限度减少内存占用，通过将相交于一点的三条直线识别出来，可以直接将完全不属于作业死角的直线筛除，可以迅速筛选出需要的直线，而根据作业死角的特点，作业死角往往由三条直线构成，且有一条直线与地面接近垂直，在机器人探测时，也会检测到唯一一条与地面接近垂直的直线，另外两条直线的夹角随着机器人靠近，夹角角度越来越大，当符合这些特征时，则可以迅速筛选出作业区域的作业死角，从而在接近这些作业死角时，通过预设的操作流程进行清扫。上述技术方案采用先摆动后沿着墙边扫的方式可以将作业死角的拉近，先清扫至两边，然后再分别清扫两边，从而保证作业死角的清扫效果。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1示例性地示出了本发明一种实施方式提供的机器人死角清扫方法；
图2 示例性地示出了本发明一种实施方式提供的机器人死角清扫装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。
如图1所示，一种基于视觉机器人的死角清扫方法，所述机器人的前端装配有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述机器人的前方区域，所述机器人包括至少两个清扫刷，该机器人死角清扫方法包括：步骤S101, 在所述机器人作业过程中，开启所述图像采集装置，并获取所述图像采集装置采集的图像。所述图像采集装置可以为单目高清图像采集装置，也可以是双目图像采集装置，所获取的图像优选为高清二维图像，也可以是双目图像采集装置采集的三维点云图像。步骤S102, 通过霍夫算法检测所述图像中的直线。每个像素坐标点经过变换都变成都直线特质有贡献的统一度量，例如：一条直线在图像中是一系列离散点的集合，通过一个直线的离散极坐标公式，可以表达出直线的离散点几何等式如下：X *cos(theta) + y * sin(theta)= r 其中角度theta指r与X轴之间的夹角，r为到直线几何垂直距离。任何在直线上点，x, y都可以表达，其中 r， theta是常量。在实现的图像处理领域，图像的像素坐标P(x, y)是已知的，而r, theta则是要寻找的变量。如果我们能绘制每个(r, theta)值根据像素点坐标P(x, y)值的话，那么就从图像笛卡尔坐标***转换到极坐标霍夫空间***，这种从点到曲线的变换称为直线的霍夫变换。变换通过量化霍夫参数空间为有限个值间隔等分或者累加格子。当霍夫变换算法开始，每个像素坐标点P(x, y)被转换到(r, theta)的曲线点上面，累加到对应的格子数据点，当一个波峰出现时候，说明有直线存在。步骤S103, 获取三条直线相交于同一点的直线，并根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角，当确定作业死角时，采用预设的操作流程对所述作业死角进行清扫。一般作业死角为墙角，桌角等区域，这些区域的共性就是都具有三条相交于一点的直线，通过识别这样的三条直线就可以快速识别出可能是死角的区域。
其中根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角的步骤包括：步骤S201, 将三条直线相交于同一点的三条直线确定为直线集合，将三条直线的相交点确定为预选作业死角。步骤S202, 当直线集合中有任意一条直线接近垂直，且随着所述机器人的移动，另外两条直线的夹角逐渐变大，则确定该直线集合对应的预选作业死角为作业死角。
本发明所述的作业死角一般指目前机器人难以清扫到的墙角，桌角等区域。
根据作业死角的特点，作业死角往往由三条直线构成，且有一条直线与地面接近垂直，在机器人探测时，也会检测到唯一一条与地面接近垂直的直线，另外两条直线的夹角随着机器人靠近，夹角角度越来越大，当符合这些特征时，则可以迅速筛选出作业区域的作业死角。
优选的，当所述作业死角与本机的距离越来越近时，确定本机正在靠近所述作业死角；当本机与作业死角的距离为预设阈值时，开启所述预设的操作流程。
优选的，所述预设的操作流程包括：步骤S401, 开启本机的至少一个清扫刷对准所述死角摆动清扫达到预设次数；通过摆动清扫可以将死角的垃圾清扫到容易清扫到的区域；步骤S402, 控制所述机器人的沿着所述作业死角的左边进行清扫；步骤S403, 控制所述机器人的沿着所述作业死角的右边进行清扫。一般通过摆动清扫，垃圾会被扫到两侧，所以从两侧分别沿着墙边清扫。
优选的，所述清扫刷与所述机器人通过伸缩结构连接，当正常作业时，缩短所述清扫刷的长度进行清扫；在检测到卫生死角时，将所述清扫刷伸长，从而对所述作业死角进行摆动清扫。伸长的清扫刷将进一步保证清扫效果。
一种基于视觉机器人的死角清扫装置，所述机器人的前端装配有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述机器人的前方区域，所述机器人包括至少两个清扫刷，所述装置包括：采集模块31，所述采集模块31用于在所述机器人作业过程中，开启所述图像采集装置，并获取所述图像采集装置采集的图像；所述图像采集装置可以为单目高清图像采集装置，也可以是双目图像采集装置，所获取的图像优选为高清二维图像，也可以是双目图像采集装置采集的三维点云图像。检测模块32，所述检测模块32用于通过霍夫算法检测所述图像中的直线；每个像素坐标点经过变换都变成都直线特质有贡献的统一度量，例如：一条直线在图像中是一系列离散点的集合，通过一个直线的离散极坐标公式，可以表达出直线的离散点几何等式如下：X *cos(theta) + y * sin(theta)= r 其中角度theta指r与X轴之间的夹角，r为到直线几何垂直距离。任何在直线上点，x, y都可以表达，其中 r，theta是常量。在实现的图像处理领域，图像的像素坐标P(x, y)是已知的，而r, theta则是要寻找的变量。如果我们能绘制每个(r, theta)值根据像素点坐标P(x, y)值的话，那么就从图像笛卡尔坐标***转换到极坐标霍夫空间***，这种从点到曲线的变换称为直线的霍夫变换。变换通过量化霍夫参数空间为有限个值间隔等分或者累加格子。当霍夫变换算法开始，每个像素坐标点P(x, y)被转换到(r, theta)的曲线点上面，累加到对应的格子数据点，当一个波峰出现时候，说明有直线存在。清扫模块33，所述清扫模块33用于获取三条直线相交于同一点的直线，并根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角，当确定作业死角时，采用预设的操作流程对所述作业死角进行清扫；一般作业死角为墙角，桌角等区域，这些区域的共性就是都具有三条相交于一点的直线，通过识别这样的三条直线就可以快速识别出可能是死角的区域。其中根据清扫模块33还用于，将三条直线相交于同一点的三条直线确定为直线集合，将三条直线的相交点确定为预选作业死角，当直线集合中有任意一条直线接近垂直，且随着所述机器人的移动，另外两条直线的夹角逐渐变大，则确定该直线集合对应的预选作业死角为作业死角。
本发明所述的作业死角一般指目前机器人难以清扫到的墙角，桌角等区域。根据作业死角的特点，作业死角往往由三条直线构成，且有一条直线与地面接近垂直，在机器人探测时，也会检测到唯一一条与地面接近垂直的直线，另外两条直线的夹角随着机器人靠近，夹角角度越来越大，当符合这些特征时，则可以迅速筛选出作业区域的作业死角。
优选的，所述清扫模块33还用于，当所述作业死角与本机的距离越来越近时，确定本机正在靠近所述作业死角；当本机与作业死角的距离为预设阈值时，开启所述预设的操作流程。
优选的，所述清扫模块33还用于，开启本机的至少一个清扫刷对准所述死角摆动清扫达到预设次数；通过摆动清扫可以将死角的垃圾清扫到容易清扫到的区域。控制所述机器人的沿着所述作业死角的左边进行清扫；控制所述机器人的沿着所述作业死角的右边进行清扫。一般通过摆动垃圾会被扫到两侧，所以从两侧分别沿着墙边清扫。
优选的，所述清扫刷与所述机器人通过伸缩结构连接，所述清扫模块33还用于，当正常作业时，缩短所述清扫刷的长度进行清扫；在检测到卫生死角时，将所述清扫刷伸长，从而对所述作业死角进行摆动清扫。伸长的清扫刷将进一步保证清扫效果。
一种芯片，用于存储计算机程序，所述计算机程序用于控制机器人执行上述的一种基于视觉机器人的死角清扫方法。
一种机器人，所述机器人为扫地机器人，所述扫地机器人包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的基于视觉机器人的死角清扫方法。
上述各实施例所述的方案，通过图像采集装置获取机器人的前方区域，通过简单实用的霍夫直线检测算法检测图像中的直线，可以快速的识别出前方区域中的墙角，桌角等处的直线，同时由于计算量小，能够最大限度减少内存占用，通过将相交于一点的三条直线识别出来，可以直接将完全不属于作业死角的直线筛除，可以迅速筛选出需要的直线，而根据死角的特点，作业死角往往由三条直线构成，且有一条直线与地面接近垂直，在机器人探测时，也会检测到唯一一条与地面接近垂直的直线，另外两条直线的夹角随着机器人靠近，夹角角度越来越大，当符合这些特征时，则可以迅速筛选出作业区域的作业死角，从而在接近这些作业死角时，通过预设的操作流程进行清扫。在本发明实施例中，采用先摆动后沿着墙边扫的方式可以将作业死角的拉近先清扫至两边，然后再分别清扫两边，从而保证作业死角的清扫效果。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

Claims (10)

1.一种基于视觉机器人的死角清扫方法，其特征在于，所述机器人的前端装配有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述机器人的前方区域，所述机器人包括至少两个清扫刷，所述方法包括：
在所述机器人作业过程中，开启所述图像采集装置，并获取所述图像采集装置采集的图像；
通过霍夫算法检测所述图像中的直线；
获取三条直线相交于同一点的直线，并根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角，当确定作业死角时，采用预设的操作流程对所述作业死角进行清扫；
其中根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角的步骤包括，
将三条直线相交于同一点的三条直线确定为直线集合，将三条直线的相交点确定为预选作业死角，
当直线集合中有任意一条直线接近垂直，且随着所述机器人的移动，另外两条直线的夹角逐渐变大，则确定该直线集合对应的预选作业死角为作业死角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述作业死角与本机的距离越来越近时，确定本机正在靠近所述作业死角；
当本机与作业死角的距离为预设阈值时，开启所述预设的操作流程。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的操作流程包括：
开启本机的至少一个清扫刷对准所述死角摆动清扫达到预设次数；
控制所述机器人沿着所述作业死角的左边进行清扫；
控制所述机器人沿着所述作业死角的右边进行清扫。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述清扫刷与所述机器人通过伸缩结构连接，当正常作业时，缩短所述清扫刷的长度进行清扫；在检测到卫生死角时，将所述清扫刷伸长，从而对所述作业死角进行摆动清扫。
5.一种基于视觉机器人的死角清扫装置，其特征在于，所述机器人的前端装配有图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述机器人的前方区域，所述机器人包括至少两个清扫刷，所述装置包括：
采集模块，所述采集模块用于在所述机器人作业过程中，开启所述图像采集装置，并获取所述图像采集装置采集的图像；
检测模块，所述检测模块用于通过霍夫算法检测所述图像中的直线；
清扫模块，所述清扫模块用于获取三条直线相交于同一点的直线，并根据所述三条直线相交于同一点的直线确定作业死角，当确定作业死角时，采用预设的操作流程对所述作业死角进行清扫；
其中根据清扫模块还用于，
将三条直线相交于同一点的三条直线确定为直线集合，将三条直线的相交点确定为预选作业死角，
当直线集合中有任意一条直线接近垂直，且随着所述机器人的移动，另外两条直线的夹角逐渐变大，则确定该直线集合对应的预选作业死角为作业死角。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述清扫模块还用于，
当所述作业死角与本机的距离越来越近时，确定本机正在靠近所述作业死角；
当本机与作业死角的距离为预设阈值时，开启所述预设的操作流程。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述清扫模块还用于，
开启本机的至少一个清扫刷对准所述死角摆动清扫达到预设次数；
控制所述机器人的沿着所述作业死角的左边进行清扫；
控制所述机器人的沿着所述作业死角的右边进行清扫。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述清扫刷与所述机器人通过伸缩结构连接，所述清扫模块还用于，
当正常作业时，缩短所述清扫刷的长度进行清扫；在检测到卫生死角时，将所述清扫刷伸长，从而对所述作业死角进行摆动清扫。
9.一种芯片，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序用于控制机器人执行权利要求1-4中任一项所述的一种基于视觉机器人的死角清扫方法。
10.一种机器人，其特征在于，所述机器人为扫地机器人，所述扫地机器人包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的基于视觉机器人的死角清扫方法。
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