基于無線基站和激光傳感器的機器人繪制地圖和定位的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及定位技術，特別涉及一種基于無線基站和激光傳感器的機器人繪制地圖和定位的方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著通訊技術的飛速發(fā)展，隨著機器人技術的不斷發(fā)展，越來越多的服務型機器人被廣泛應用于人們的工作生活中。但是室內服務型機器人設備通常在沒有或很少來自用戶或操作人員操作的環(huán)境內行走。而對于許多家庭或商業(yè)用途而言，能夠實現(xiàn)或便于室內機器人自主定位導航進行移動控制的要求則趨向更簡便靈活。
[0003]在現(xiàn)有技術中，為了有效地判斷位置并使移動機器人移動，需要移動機器人生成機器人正在移動的空間的地圖，并需要識別機器人在空間中的位置。在工業(yè)領域，由于有嚴格的工作流程和工作位置，若想讓機器人到達某一目標附近，一種方法是在機器人的軌跡地圖上標記該目標的工作位置，讓機器人到達其工作位置即可。這種方式限制了目標的移動，在類似于餐館或車間等固定臺桌的場地中是比較合適的，一旦目標位置發(fā)生了移動，機器人便無法到達指定目標。還一種解決方法是地面上貼上磁條，機器人按照磁條路徑行進，到達磁條上得某一目標附近。因為無法確定目標的位置，所以根據(jù)提前設定行進距離來進行標記餐桌或工位。此外，在服務型機器人市場領域，在機器人安裝聲納傳感器，或是在被追蹤目標身上佩戴相應的模塊，以及利用機器人上的激光儀器采用激光掃描來對前方的物體進行3D檢測實現(xiàn)定位，但上面的定位都是在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)被追蹤目標的前提下進行的。此夕卜，在機器人身上安裝全球定位系統(tǒng)(Global Posit1ning System,GPS)模塊，被追蹤目標上也設置具有GPS功能的設備，則被追蹤目標上的GPS設備會將其位置坐標實時的同步到服務器上，機器人從服務器獲取該被追蹤目標的GPS位置坐標，結合自身的GPS位置坐標，判斷移動的方向和距離。但這種方式主要用于飛行器，或在開闊的室外環(huán)境中運行的陸地機器人，在室內或建筑物比較密集的環(huán)境中會存在很大的位置誤差。而室內的機器人更多的運行與室內或建筑較密集的環(huán)境中，使用GPS無法滿足機器人定位被追蹤目標的要求。
[0004]目前，移動機器人的范圍覆蓋著從火星探測器上的旅居者到博物館的導航機器人，應用領域將越來越廣。一個自主移動機器人必須能夠自主地與環(huán)境進行交互，在機器人導航研宄中，機器人要能夠用它的傳感器進行測量，然后利用這些測量信號確定它與環(huán)境之間的關系，這個過程叫做機器人的地圖修正。Simultaneous localizat1n and mapping,也叫CML (Concurrent Mapping and Localizat1n),即時定位與地圖修正，或并發(fā)建圖與定位。機器人地圖修正問題可以這樣解釋:從任意位置開始，一個移動機器人應該能夠用它所帶的傳感器探索環(huán)境，獲得有關環(huán)境的知識，解釋場景，修正合適的地圖。在自主移動機器人領域，地圖修正的方法大致可分為三類:柵格表示、幾何信息表示和拓撲圖表示。
[0005]1、柵格表示，把地圖分為相同大小的柵格，指出每個柵格是否有障礙物，這種方法在環(huán)境范圍較大的時候維護代價太大，實時運行困難；
[0006]2、幾何信息表示，從機器人對環(huán)境的感知信息中提取出幾何圖形例如線段，曲線。這種方法在廣域環(huán)境中難以維持精確的信息，生成幾何信息需要對感知到的信息做額外的處理，并且要積累一定的量；
[0007]3、拓撲圖表不，將環(huán)境表不未一張拓撲意義的圖，圖中的節(jié)點對應環(huán)境中的一個特征狀態(tài)、地點，如果兩節(jié)點間存在直接連通的路徑則表示為連接兩節(jié)點的圓弧。這種方法是建立在對拓撲節(jié)點的識別基礎上的，如果環(huán)境中有相似的地方很難區(qū)分。
[0008]因此，現(xiàn)有技術中，自主移動機器人通過激光傳感器來進行地圖修正，存在地圖偏移、地圖不準、地圖定位運算效率低下的問題。

【發(fā)明內容】

[0009]針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是如何通過無線基站定位和機器人修正地圖，從而解決現(xiàn)有機器人利用激光傳感器掃描地圖存在的不準確和有偏差的問題。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種基于無線基站和激光傳感器的機器人繪制地圖和定位的方法，該方法包括如下步驟:
[0011]獲取預設區(qū)域的初始地圖信息；
[0012]在整體區(qū)域內設置η行η列的多個子區(qū)域，并在所述多個子區(qū)域中分別設置多個無線基站；
[0013]獲取所述每個子區(qū)域和無線基站之間的對應關系；
[0014]實時監(jiān)測機器人位于所述子區(qū)域中的一個無線基站，獲取機器人在所述預設區(qū)域內的大概位置信息以及所屬的子區(qū)域，在子區(qū)域內獲得準確的定位信息；
[0015]優(yōu)選地，所述獲取預設區(qū)域的初始地圖信息具體包括:
[0016]接收所述機器人發(fā)送的地圖信息，所述地圖信息是所述機器人通過在所述預設區(qū)域內移動測量生成的。
[0017]優(yōu)選地，所述獲取每個子區(qū)域與無線基站之間的對應關系具體包括:
[0018]獲取子區(qū)域的位置信息和無線基站的信息之間的對應關系。
[0019]優(yōu)選地，所述實時監(jiān)測機器人位于所述子區(qū)域中的一個無線基站，獲取機器人在所述預設區(qū)域內的大概位置信息以及所屬的子區(qū)域具體包括:
[0020]機器人實時監(jiān)測位于所述子區(qū)域中的一個無線基站；
[0021]機器人根據(jù)無線基站的位置信息定位到一個子區(qū)域；
[0022]在所述子區(qū)域內通過激光掃描獲取位置信息，構建所述子區(qū)域地圖信息和獲取在這個地圖信息中得實時位置；
[0023]通過不斷區(qū)域地圖疊加拼湊一個整體地圖；在獲得定位信息上，通過無線基站定位到子區(qū)域，在子區(qū)域的地圖中通過激光掃描得到具體的坐標值。
[0024]另一方面，本發(fā)明還同時提供一種基于無線基站和激光傳感器的機器人繪制地圖和定位的系統(tǒng)，包括:機器人、服務器和無線基站；
[0025]機器人在預設區(qū)域內移動測量，獲取預設區(qū)域的初始地圖信息；
[0026]在整體區(qū)域內設置η行η列的多個子區(qū)域，并在所述多個子區(qū)域中分別設置多個無線基站；
[0027]服務器獲取所述每個子區(qū)域和無線基站之間的對應關系；
[0028]服務器實時監(jiān)測機器人位于所述子區(qū)域中的一個無線基站，獲取機器人在所述預設區(qū)域內的大概位置信息以及所屬的子區(qū)域，在子區(qū)域內獲得準確的定位信息。
[0029]優(yōu)選地，所述服務器具體用于:
[0030]機器人實時監(jiān)測位于所述子區(qū)域中的一個無線基站；
[0031]機器人根據(jù)無線基站的位置信息定位到一個子區(qū)域；
[0032]在所述子區(qū)域內通過激光掃描獲取位置信息，構建所述子區(qū)域地圖信息和獲取在這個地圖信息中得實時位置；
[0033]通過不斷區(qū)域地圖疊加拼湊一個整體地圖；
[0034]在獲得定位信息上，通過無線基站定位到子區(qū)域，在子區(qū)域的地圖中通過激光掃描得到具體的坐標值。
[0035]優(yōu)選地，所述無線基站包括:依次電連接的定位模塊、通訊模塊、無線基站模塊和電源裝置；
[0036]所述無線基站實時向外界發(fā)出無線基站信號，所述無線基站信號中包括各無線基站的標識信息和坐標信息。
[0037]優(yōu)選地，服務器接收上傳的無線基站的信息，獲取標記