本發(fā)明涉及一種自移動(dòng)機(jī)器人重新定位方法及采用該方法的自移動(dòng)機(jī)器人，屬于小家電制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

規(guī)劃型清掃機(jī)器人均需具有定位與環(huán)境感知能力。當(dāng)自身環(huán)境發(fā)生劇烈變化，比如：常見于被搬動(dòng)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致定位失效，進(jìn)而工作失敗。實(shí)現(xiàn)清掃機(jī)器人的快速重新定位，是個(gè)亟待解決的問題。

現(xiàn)有技術(shù)cn104115082a公開了一種用于自主完成工作的自走式機(jī)器人，其中一個(gè)實(shí)施例公開了該自走式機(jī)器人包括一個(gè)通信模塊，用于建立與人機(jī)界面之間的通信聯(lián)系。人機(jī)界面可以為用戶顯示包含相關(guān)位置的存儲(chǔ)信息，并使用戶能夠介入處理過程(或檢查過程)或進(jìn)行環(huán)境更改。比如：用戶可以通過人機(jī)界面告知機(jī)器人要求的子范圍或需考慮的地圖部分。如果用戶將機(jī)器人從一樓搬到二樓，則用戶可以通過一個(gè)用戶報(bào)告“二樓”，將相關(guān)信息通知機(jī)器人。比如，用戶也可以通過一個(gè)用戶報(bào)告“新地圖”告知機(jī)器人以下信息：機(jī)器人處于一個(gè)尚未存儲(chǔ)地圖的區(qū)域。通過這些操作，以減少定位時(shí)間并提高相應(yīng)的定位成功率。但是，這種方式僅僅只能對(duì)地圖做簡(jiǎn)單的選擇，仍然無法避免定位效率低下及成功率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自移動(dòng)機(jī)器人重新定位方法及采用該方法的自移動(dòng)機(jī)器人，該方法解決了環(huán)境的局部對(duì)稱問題，提高定位成功率；地圖的匹配模式從傳統(tǒng)的逐行掃描變?yōu)橐灾付c(diǎn)為中心的螺旋外擴(kuò)式匹配；且用戶指定基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)加入的朝向信息，有效約束θ的取值范圍，不用進(jìn)行360°對(duì)比，提 高了匹配效率。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種自移動(dòng)機(jī)器人重新定位方法，自移動(dòng)機(jī)器人在預(yù)存地圖范圍內(nèi)行走過程中，外力將其從第一工作位置移動(dòng)至第二工作位置時(shí)，發(fā)生定位失效，所述自移動(dòng)機(jī)器人需要在第二工作位置重新定位，將所述第二工作位置設(shè)定為重置位置，所述重新定位方法包括如下步驟：

步驟100：通過預(yù)存地圖，在所述重置位置附近指定一參考點(diǎn)o；

步驟200：所述自移動(dòng)機(jī)器人以所述重置位置為基點(diǎn)進(jìn)行掃描，建立所述重置位置附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖，將所述臨時(shí)局部環(huán)境圖與所述參考點(diǎn)o附近的預(yù)存地圖進(jìn)行匹配；

步驟300：匹配成功，所述自移動(dòng)機(jī)器人完成在所述預(yù)存地圖中的重新定位。

為了進(jìn)一步縮短時(shí)間提高效率，具體來說，所述步驟200中的匹配為按照參考點(diǎn)o所對(duì)應(yīng)區(qū)域的預(yù)存地圖中的特征提取的匹配，具體包括：

步驟201：所述自移動(dòng)機(jī)器人以所述重置位置為基點(diǎn)進(jìn)行掃描；

步驟202：建立所述重置位置附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖，將掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖中的掃描特征與對(duì)應(yīng)于所述參考點(diǎn)o所在區(qū)域的預(yù)存地圖中的預(yù)存特征進(jìn)行配準(zhǔn)比較；

步驟203：找到與掃描特征相似度最高的預(yù)存特征后，推算并篩選出重置位置的坐標(biāo)及朝向信息，進(jìn)入步驟300。

所述特征包括：線段、拐角或工作區(qū)域內(nèi)的固定標(biāo)識(shí)物。

進(jìn)一步地，所述步驟100中在指定參考點(diǎn)o時(shí)，同時(shí)輸入朝向信息，使所述自移動(dòng)機(jī)器人按照輸入的朝向進(jìn)行地圖匹配或參考輸入的朝向信息篩選匹配結(jié)果。

所述步驟202進(jìn)一步包括：先將以重置位置為基點(diǎn)的多種掃描特征轉(zhuǎn)換為以重置位置為原點(diǎn)/極點(diǎn)的坐標(biāo)系的相對(duì)坐標(biāo)特征的組合，再將相對(duì)坐標(biāo)特征組合與對(duì)應(yīng)于所述參考點(diǎn)o所在區(qū)域的預(yù)存地圖中的預(yù)存特征進(jìn)行配準(zhǔn)比較。

所述步驟203進(jìn)一步包括：根據(jù)所述步驟202的最優(yōu)匹配結(jié)果確 定所述重置位置在預(yù)存地圖中的相對(duì)坐標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的相對(duì)朝向候選，并以所述參考點(diǎn)o和/或所述朝向信息為對(duì)比匹配參數(shù)，確定最優(yōu)重置位置的坐標(biāo)及朝向，進(jìn)入步驟300。

除了采用特征提取進(jìn)行匹配之外，所述步驟200中的匹配還可以為按照掃描的臨時(shí)局部環(huán)境圖地圖中的輪廓，基于提取的柵格地圖的匹配，具體包括：

步驟210：所述自移動(dòng)機(jī)器人以所述重置位置為基點(diǎn)進(jìn)行掃描；

步驟220：建立所述重置位置附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖，將掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖中的掃描柵格地圖與對(duì)應(yīng)于以所述參考點(diǎn)o為中心的并以所述參考點(diǎn)o所在區(qū)域的預(yù)存地圖中的預(yù)存柵格地圖進(jìn)行配準(zhǔn)比較；

步驟230：在所述預(yù)存地圖中找到與所述掃描柵格地圖相似度最高的柵格特征后，推算出重置位置的坐標(biāo)及朝向信息，進(jìn)入步驟300。

所述提取的柵格地圖中的匹配信息包括占有、閑置和未知三種狀態(tài)。

所述步驟100中在指定參考點(diǎn)o時(shí)，同時(shí)輸入?yún)⒖汲蛐畔?；所述步驟220進(jìn)一步包括：將掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖中的掃描柵格地圖與對(duì)應(yīng)于以所述參考點(diǎn)o和/或參考朝向?yàn)橹行牡牟⒁运鰠⒖键c(diǎn)o所在區(qū)域的預(yù)存地圖中的預(yù)存柵格地圖進(jìn)行配準(zhǔn)比較。

無論采取特征提取還是提取柵格地圖，所述步驟200中的匹配包括兩種模式：以所述參考點(diǎn)o為中心選定局部區(qū)域地圖進(jìn)行逐行匹配；或者，以所述參考點(diǎn)o為中心，進(jìn)行螺旋外擴(kuò)式匹配。

根據(jù)需要，所述重置位置附近的范圍可以選擇為：0m-1m。

所述位姿具體包括的參數(shù)為：位置坐標(biāo)參數(shù)x、y和朝向參數(shù)θ。

本發(fā)明還提供一種采用如上所述的重新定位方法的自移動(dòng)機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，所述機(jī)器人本體內(nèi)設(shè)有控制中心，還包括外部移動(dòng)端，與所述控制中心無線通訊；或者，在所述機(jī)器人本體上設(shè)有輸入端與所述控制中心相連；使用者通過所述移動(dòng)端或輸入端輸入相應(yīng)指令給所述控制中心。

根據(jù)不同的輸入要求，所述輸入端為觸摸屏、按鍵或操作棒。

所述控制中心內(nèi)置有預(yù)設(shè)地圖，所述移動(dòng)端或輸入端通過控制使用者的輸入動(dòng)作，在所述預(yù)設(shè)地圖中指定位置和方向。

綜上所述，本發(fā)明解決了環(huán)境的局部對(duì)稱問題，提高定位成功率；地圖的匹配模式從傳統(tǒng)的逐行掃描變?yōu)橐灾付c(diǎn)為中心的螺旋外擴(kuò)式匹配；且用戶指定基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)加入的朝向信息，有效約束θ的取值范圍，不用進(jìn)行360°對(duì)比，提高了匹配效率。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明對(duì)稱房間的示意圖；

圖2為現(xiàn)有逐行掃描示意圖；

圖3為本發(fā)明以指定點(diǎn)為中心螺旋外擴(kuò)式掃描示意圖；

圖4為本發(fā)明機(jī)器人掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖的方向示意圖；

圖5為本發(fā)明機(jī)器人系統(tǒng)中的預(yù)設(shè)地圖的方向示意圖。

具體實(shí)施方式

清掃機(jī)器人在作業(yè)過程中被人為移動(dòng)時(shí)，機(jī)器人的定位模塊失效，將會(huì)導(dǎo)致清掃失敗或清掃紊亂。本發(fā)明基于手機(jī)應(yīng)用的地圖功能，當(dāng)定位模塊失效時(shí)，比如：清掃機(jī)器人被人為搬動(dòng)至重置位置，用戶可以在重置位置附近設(shè)置一指定點(diǎn)，機(jī)器人將以指定點(diǎn)為基準(zhǔn)對(duì)附近環(huán)境進(jìn)行掃描并建立臨時(shí)局部環(huán)境圖，并將臨時(shí)局部環(huán)境圖相對(duì)于機(jī)器人系統(tǒng)中的預(yù)存地圖進(jìn)行比較，使機(jī)器人在指定點(diǎn)附近進(jìn)行重新定位，進(jìn)而重啟定位模塊。本發(fā)明大大提高了重定位工作的效率與準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)與定位算法魯棒性。以下通過不同的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。

實(shí)施例一

本發(fā)明提供一種自移動(dòng)機(jī)器人重新定位方法，自移動(dòng)機(jī)器人在預(yù)存地圖內(nèi)行走過程中，外力將其從第一工作位置移動(dòng)至第二工作位置時(shí)，發(fā)生定位失效，所述自移動(dòng)機(jī)器人需要在第二工作位置重新定位，將所述第二工作位置設(shè)定為重置位置。

所述重新定位方法包括如下步驟：

步驟100：通過預(yù)存地圖，在所述重置位置附近指定一參考點(diǎn)o；

步驟200：所述自移動(dòng)機(jī)器人以所述重置位置為基點(diǎn)進(jìn)行掃描，建立所述重置位置附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖，將所述臨時(shí)局部環(huán)境圖與所述參考點(diǎn)o附近的預(yù)存地圖進(jìn)行匹配，尋找最優(yōu)位姿；

步驟300：匹配成功，所述自移動(dòng)機(jī)器人完成在所述第二工作區(qū)域的預(yù)存地圖中的重新定位。

為了方便描述，以下僅采用直角坐標(biāo)系的表示方法進(jìn)行描述，對(duì)于采用其他坐標(biāo)方式的情況，比如極坐標(biāo)，應(yīng)當(dāng)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員采用的常規(guī)技術(shù)手段，在此不再贅述。

根據(jù)工作區(qū)域面積的大小，可以對(duì)重置位置和參考點(diǎn)o之間的誤差距離大小進(jìn)行選擇，通常情況下，兩者之間的誤差距離，即：步驟100中所述的附近，其所指代的范圍為：0m-1m，也就是說，指定的參考點(diǎn)o可以是重置位置附近的點(diǎn)，也可以是該重置位置本身。

步驟200中所述位姿具體包括的參數(shù)為：位置參數(shù)x、y和朝向參數(shù)θ，即：自移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)于預(yù)存地圖的坐標(biāo)原點(diǎn)的位置x、y和自移動(dòng)機(jī)器人朝向相對(duì)于預(yù)存地圖x軸正方向的夾角(姿勢(shì))θ。同樣的，在采用極坐標(biāo)系時(shí)，對(duì)應(yīng)參數(shù)即為l、δ和θ來表示所述自移動(dòng)機(jī)器人的位置和朝向。

為了進(jìn)一步縮短時(shí)間提高效率并提高匹配的準(zhǔn)確率，所述步驟100中在指定參考點(diǎn)o時(shí)，同時(shí)輸入?yún)⒖汲蛐畔?，使所述自移?dòng)機(jī)器人按照輸入的朝向進(jìn)行地圖匹配或參考輸入的朝向信息篩選匹配結(jié)果，即輸入了上述θ值的大概范圍

所述步驟200中的匹配為按照參考點(diǎn)o所對(duì)應(yīng)區(qū)域的預(yù)存地圖中的特征提取的匹配，具體包括：

步驟201：所述自移動(dòng)機(jī)器人以所述重置位置為基點(diǎn)進(jìn)行掃描；

步驟202：建立所述重置位置附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖，將掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖中的掃描特征與對(duì)應(yīng)于所述參考點(diǎn)o所在區(qū)域的預(yù)存地圖中的預(yù)存特征進(jìn)行配準(zhǔn)比較；

所述步驟202進(jìn)一步包括：先將以重置位置為基點(diǎn)的多種掃描特 征轉(zhuǎn)換為以重置位置為原點(diǎn)/極點(diǎn)的坐標(biāo)系的相對(duì)坐標(biāo)特征的組合，再將相對(duì)坐標(biāo)特征組合與對(duì)應(yīng)于所述參考點(diǎn)o所在區(qū)域的預(yù)存地圖中的預(yù)存特征進(jìn)行配準(zhǔn)比較。

步驟203：找到與掃描特征相似度最高的預(yù)存特征后，推算出重置位置的坐標(biāo)及朝向，進(jìn)入步驟300。

所述步驟203進(jìn)一步包括：根據(jù)所述步驟202的最優(yōu)匹配結(jié)果確定所述重置位置在預(yù)存地圖中的相對(duì)坐標(biāo)候選，并以所述參考點(diǎn)o和輸入的朝向信息(參考方向)為對(duì)比匹配參數(shù)，確定最優(yōu)重置位置的坐標(biāo)及朝向，進(jìn)入步驟300。

所述特征包括：線段、拐角或工作區(qū)域內(nèi)的固定標(biāo)識(shí)物，其中的固定標(biāo)識(shí)物為工作區(qū)域，比如：房間中包括門在內(nèi)的一些固定特征。

不妨以采用該種定位方式的清潔機(jī)器人為例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明：

如前述，清潔機(jī)器人在被搬動(dòng)并重新放置時(shí)，比如清潔機(jī)器人被搬至臥室p位置時(shí)，清潔機(jī)器人首先需要在臥室中的重置位置p點(diǎn)重新定位。重新定位的具體過程包括：首先，在預(yù)存地圖內(nèi)，所述臥室區(qū)域內(nèi)重置位置對(duì)應(yīng)的大致方位指定一參考點(diǎn)o，由于是通過使用者的預(yù)判來確定參考點(diǎn)o的位置的，一般指定的參考點(diǎn)o與重置位置的實(shí)際位置存在偏差，如上所述，這個(gè)偏差范圍一般在0m-1m之間。其次，所述清潔機(jī)器人以所述重置位置p點(diǎn)為基點(diǎn)進(jìn)行掃描，建立所述重置位置p附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖，將所述臨時(shí)局部環(huán)境圖與所述參考點(diǎn)o附近的預(yù)存地圖進(jìn)行匹配，尋找最優(yōu)位姿；最后，匹配成功，清潔機(jī)器人完成在臥室的預(yù)存地圖中的重新定位，以最優(yōu)位姿為起點(diǎn)規(guī)劃行走路徑。

具體的，清潔機(jī)器人以所述重置位置p為基點(diǎn)進(jìn)行掃描后，以清潔機(jī)器人的朝向?yàn)檎较?，建立如圖4所述重置位置p附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖?？梢韵葘⒁灾刂梦恢胮為基點(diǎn)的多種掃描特征，包括房門、拐角、線段等全部轉(zhuǎn)換為相對(duì)坐標(biāo)特征組合，所謂相對(duì)坐標(biāo)特征即所述掃描特征在以p點(diǎn)為中心以清潔機(jī)器人的朝向?yàn)檎较虻淖鴺?biāo)系中的坐標(biāo)特征。再將該等掃描特征與對(duì)應(yīng)于所述參考點(diǎn)o所在的臥室的 預(yù)存地圖中的預(yù)存特征(例如房門，拐角等)進(jìn)行配準(zhǔn)比較，找出滿足上述相對(duì)位置關(guān)系的匹配候選。最后根據(jù)p點(diǎn)與所述掃描特征的關(guān)系，由選出的最佳匹配的預(yù)存特征候選推算出p點(diǎn)的坐標(biāo)及自移動(dòng)機(jī)器人的朝向。

換句話說，在本實(shí)施方式的內(nèi)容就是基于特征提取來實(shí)現(xiàn)對(duì)自移動(dòng)機(jī)器人的重新定位。其中的每種特征都可以依靠參數(shù)來表示，如線段描述包含：端點(diǎn)位置，直線方程(r,t)，擬合協(xié)方差等。由局部特征圖對(duì)應(yīng)于預(yù)存地圖中的全局特征，采用剛體變換(平移+旋轉(zhuǎn))配準(zhǔn)，多對(duì)匹配可以通過加權(quán)最小二乘得出候選位姿，由匹配對(duì)數(shù)與匹配質(zhì)量(協(xié)方差加權(quán))描述權(quán)重(即置信度)。最高位姿權(quán)重超過閾值，可認(rèn)為重定位成功。

但是，基于特征提取來實(shí)現(xiàn)對(duì)自移動(dòng)機(jī)器人的重新定位方式，在實(shí)際使用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多個(gè)近似匹配值，特別是在相似度較高的環(huán)境中，容易造成匹配失敗。在本實(shí)施方式中，通過對(duì)比輸入的參考點(diǎn)或者參考方向進(jìn)一步排除相似點(diǎn)，以確保定位的準(zhǔn)確性。

另外，所述步驟200中的匹配包括兩種模式：以所述參考點(diǎn)o為中心選定局部區(qū)域地圖進(jìn)行逐行匹配；或者，以所述參考點(diǎn)o為中心，進(jìn)行螺旋外擴(kuò)式匹配。

實(shí)施例二

本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，用特征提取進(jìn)行匹配之外，所述步驟200中的匹配還可以為按照掃描的臨時(shí)局部環(huán)境圖地圖中的輪廓，基于提取的柵格地圖的匹配，具體包括：

步驟210：所述自移動(dòng)機(jī)器人以所述重置位置為基點(diǎn)進(jìn)行掃描；

步驟220：建立所述重置位置附近的臨時(shí)局部環(huán)境圖，將掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖中的掃描柵格地圖與對(duì)應(yīng)于以所述參考點(diǎn)o為中心的并以所述參考點(diǎn)o所在區(qū)域的預(yù)存地圖中的預(yù)存柵格地圖進(jìn)行配準(zhǔn)比較；

步驟230：在所述預(yù)存地圖中找到與所述掃描柵格地圖相似度最高的柵格特征后，推算出重置位置的坐標(biāo)及朝向，進(jìn)入步驟300。

換句話說，在本實(shí)施例的內(nèi)容就是采用輪廓匹配，基于柵格地圖來實(shí)現(xiàn)對(duì)自移動(dòng)機(jī)器人的重新定位。所述提取的柵格地圖中的匹配信息包括占有、閑置和未知三種狀態(tài)。采用枚舉的方式，逐個(gè)輸入待校驗(yàn)的初始位姿，通過初始位姿對(duì)局部地圖進(jìn)行剛體變換，變換后的結(jié)果與預(yù)存地圖中的全局地圖進(jìn)行柵格匹配，柵格狀態(tài)相同，權(quán)重增加，反之，權(quán)重減小。最高位姿權(quán)重超過閾值，可認(rèn)為重定位成功。

本實(shí)施例中的其他技術(shù)特征與實(shí)施例一相同，請(qǐng)參照上述實(shí)施例一中的相關(guān)描述，在此不再贅述。

另外，本發(fā)明還提供一種采用如上所述的重新定位方法的自移動(dòng)機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，所述機(jī)器人本體內(nèi)設(shè)有控制中心，還包括外部移動(dòng)端，與所述控制中心無線通訊；或者，在所述機(jī)器人本體上設(shè)有輸入端與所述控制中心相連；使用者通過所述移動(dòng)端或輸入端輸入相應(yīng)指令給所述控制中心。根據(jù)不同的輸入要求，所述輸入端為觸摸屏、按鍵或操作棒。所述控制中心內(nèi)置有預(yù)設(shè)地圖，所述移動(dòng)端或輸入端通過控制使用者的輸入動(dòng)作，在所述預(yù)設(shè)地圖中指定位置和方向。需要說明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中，使用者通過移動(dòng)端輸入相應(yīng)指令，即：通過手機(jī)app來實(shí)現(xiàn)自移動(dòng)機(jī)器人的重新定位，是非?？旖莺陀行У姆绞健?/p>

由上述內(nèi)容可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、解決房間的局部對(duì)稱問題，提高定位成功率。

圖1為本發(fā)明對(duì)稱房間的示意圖。如圖1所示，房間100為完全對(duì)稱的矩形房間。一般的機(jī)器人200在房間100中工作的過程中如果被人為移動(dòng)了位置，比如：移動(dòng)到a處，則需要重新定位。重新定位的方法主要是生成a處的臨時(shí)局部環(huán)境圖。該臨時(shí)局部環(huán)境圖與上述的系統(tǒng)中的預(yù)存地圖的坐標(biāo)不同，預(yù)存地圖的坐標(biāo)系是預(yù)存好的，而檢測(cè)出來的臨時(shí)局部環(huán)境圖是以檢測(cè)點(diǎn)為中心的相對(duì)坐標(biāo)。該臨時(shí)局部環(huán)境圖的范圍跟檢測(cè)介質(zhì)和環(huán)境大小有關(guān)，應(yīng)當(dāng)至少可以滿足提取局部特征的要求。一般可以通過lds掃描繪制臨時(shí)局部環(huán)境圖。

本發(fā)明通過上述實(shí)施例一、二兩種掃描甄選方式，將局部環(huán)境圖 與已存地圖進(jìn)行匹配，尋找最優(yōu)匹配位姿(自移動(dòng)機(jī)器人在預(yù)存地圖中的位置坐標(biāo)及朝向)。對(duì)于環(huán)境對(duì)稱性較好或者環(huán)境類似度較高情況下很容易發(fā)生誤判的結(jié)果。比如在圖1所示的房間100中，假設(shè)自移動(dòng)機(jī)器人實(shí)際位置為a點(diǎn)，該點(diǎn)具備自身的掃描特征101，由于房間環(huán)境對(duì)稱性問題，所以預(yù)存地圖上至少存在四個(gè)位置與掃描特征101相匹配的環(huán)境特征，即，可以推算出至少四個(gè)位置候選包括點(diǎn)b、c、d點(diǎn)與a點(diǎn)及各自對(duì)應(yīng)的機(jī)器人朝向，這樣機(jī)器人必須通過輔助其它手段才能準(zhǔn)確定位。同樣的，對(duì)于一個(gè)地圖內(nèi)存在多個(gè)重復(fù)單元時(shí)，比如：裝修戶型一致的賓館，機(jī)器人則無法準(zhǔn)確識(shí)別其在已存地圖上的位置，很可能造成匹配錯(cuò)誤。本發(fā)明通過在預(yù)存地圖上指定參考點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的參考朝向來提高定位或者匹配的準(zhǔn)確率。通過判斷與指定參考點(diǎn)的及/或指定參考方向的接近程度來進(jìn)一步篩選出較為準(zhǔn)確的匹配結(jié)果。

還是以上述圖1的a位置為例，第一種情況，使用者在預(yù)存地圖上指定點(diǎn)o為參考點(diǎn)同時(shí)指定參考方向，此時(shí)，不難看出，a、b、c、d四個(gè)候選點(diǎn)與參考點(diǎn)o的距離差異較大，可以直接排除b、c、d點(diǎn)的候選從而得到正確匹配結(jié)果；第二種情況，使用者在預(yù)存地圖上指定點(diǎn)o’為參考點(diǎn)同時(shí)指定參考方向，此時(shí)，不難看出，a、b、c、d四點(diǎn)與所述參考點(diǎn)o’距離大致一樣，無法篩選出正確的位置點(diǎn)，此時(shí)需要對(duì)比使用者指定的參考方向與計(jì)算出來的a、b、c、d四點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方向，同樣，不難看出，僅有a點(diǎn)與所述參考方向最為接近，從而實(shí)現(xiàn)正確匹配結(jié)果。需要注意的是，本發(fā)明中既可以單獨(dú)考慮參考點(diǎn)或參考方向的參考因數(shù)去提高匹配結(jié)果的準(zhǔn)確率，也可以兩者一起綜合考量以進(jìn)一步提高匹配結(jié)果的準(zhǔn)確率。

2、地圖的匹配模式從傳統(tǒng)的逐行掃描變?yōu)橐灾付c(diǎn)為中心的螺旋外擴(kuò)式匹配，提高匹配效率。

圖2為現(xiàn)有逐行掃描示意圖。如圖2所示，傳統(tǒng)的匹配方式，需要對(duì)保存的地圖進(jìn)行逐行掃描對(duì)比，也就是逐幀掃描，直到發(fā)現(xiàn)匹配位置e結(jié)束。并且由于采集的局部地圖的姿勢(shì)問題，需要用采集的局部地圖的不同方向與保存的地圖反復(fù)對(duì)比，使得其對(duì)比工作的工作量 較為龐大，特別是所保存的地圖的很大時(shí)，匹配的效率會(huì)變得很低。圖3為本發(fā)明以指定點(diǎn)為中心螺旋外擴(kuò)式掃描示意圖。不同的是，如圖3所示，本發(fā)明通過以指定點(diǎn)o為中心的螺旋外擴(kuò)式掃描，同樣直到發(fā)現(xiàn)匹配位置e結(jié)束。但這種螺旋外擴(kuò)的掃描方式可以大大縮減匹配的時(shí)間，尤其是存在用戶指引的情況下，采用螺旋外擴(kuò)式搜索，可以迅速得到結(jié)果，從而提高匹配效率。

3、約束掃描范圍，提高定位/匹配效率。

本發(fā)明借由指定參考點(diǎn)及/或參考方向還可以減小匹配甄選的工作量，提高匹配的效率。比如，采用基于輪廓的匹配進(jìn)行掃描甄選時(shí)，雖然相對(duì)準(zhǔn)確度較高，但計(jì)算量大，對(duì)于這種算法，本發(fā)明除了可以篩除一些近似點(diǎn)外，還可以減小計(jì)算范圍。

舉例來說，如果以指定點(diǎn)為(x1，y1)，預(yù)存地圖的大小為x2*y2，臨時(shí)局部環(huán)境圖的大小為x0*y0同時(shí)暫不考慮方向問題為例，對(duì)于輪廓篩選，執(zhí)行循環(huán)語(yǔ)言進(jìn)行枚舉，如果沒有指定點(diǎn)，那么篩選空間為(0至x2)*(0至y2)，但是設(shè)置指定點(diǎn)之后，以指定點(diǎn)為基準(zhǔn)的執(zhí)行循環(huán)語(yǔ)言進(jìn)行枚舉，篩選空間為(x1-x0至x1+x0)*(y1-y0至y1+y0),這樣就減小了計(jì)算長(zhǎng)度，同時(shí)采用本發(fā)明的這種甄選方式，可以把篩選范圍約束到(x1-x0至x1+x0)*(y1-y0至y1+y0)的范圍內(nèi)，相當(dāng)于排除了該范圍外的近似點(diǎn)。

因此，在本發(fā)明中，通過在重置位置附近的預(yù)設(shè)地圖上確定具體的指定點(diǎn)，大幅避免了上述可能出現(xiàn)的多種對(duì)比符合的情況，增加定位的準(zhǔn)確性，提高定位的成功率。

用戶指定基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，可以加入朝向信息，該朝向信息為機(jī)器人被放置的位置的朝向，這樣可以約束θ的取值范圍，從而不用360°對(duì)比。

圖4為本發(fā)明機(jī)器人掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖的方向示意圖；圖5為本發(fā)明機(jī)器人系統(tǒng)中的預(yù)設(shè)地圖的方向示意圖。如圖4并結(jié)合圖5所示，機(jī)器人掃描得到的臨時(shí)局部環(huán)境圖是有方向的，這個(gè)方向與機(jī)器人的當(dāng)前姿勢(shì)有關(guān)，比如，機(jī)器人掃描到的臨時(shí)局部環(huán)境圖如圖4，但是機(jī)器人系統(tǒng)中的預(yù)設(shè)地圖則如圖5所示，很顯然，兩者之間存在一定的角度差，因此，對(duì)比時(shí)必須考慮臨時(shí)局部環(huán)境圖的方向問題， 需要全方位對(duì)比，不然很容易造成誤判。因此，用戶指定基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，可以加入朝向信息，比如：手指按下表示位置，加以拖拽表示朝向。傳統(tǒng)重定位在匹配位姿上，并無先驗(yàn)姿勢(shì)，只能對(duì)全部位姿一一匹配。當(dāng)機(jī)器人重定位的位置與朝向都得到指引時(shí)，定位恢復(fù)，姿勢(shì)確認(rèn)的效率與準(zhǔn)確性均可大幅提高。需要注意的是，一般確定位姿需要確定三個(gè)值位置參數(shù)x，y，和朝向參數(shù)θ值，而加入朝向其實(shí)可以進(jìn)一步確定θ值的范圍，這使得定位的準(zhǔn)確性大大提高或者算法的計(jì)算量也可以進(jìn)一步減小。

另外需要說明的是，重新定位的過程還可以通過用戶指定的點(diǎn)的地圖信息來比對(duì)機(jī)器人實(shí)際所在位置的環(huán)境信息，來實(shí)現(xiàn)定位。具體來講，提取指定點(diǎn)的預(yù)存地圖的信息，如：拐角、線段或其他信息的組合，然后對(duì)比生成的臨時(shí)局部環(huán)境圖，找到契合的信息，再計(jì)算出機(jī)器人的位姿。也就是說，作為前述重新定位方法的替換，還可以采用上述技術(shù)方案的反向方案進(jìn)行重新定位。

綜上所述，本發(fā)明解決了環(huán)境的局部對(duì)稱問題，提高定位成功率；地圖的匹配模式從傳統(tǒng)的逐行掃描變?yōu)橐灾付c(diǎn)為中心的螺旋外擴(kuò)式匹配；且用戶指定基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)加入的朝向信息，有效約束θ的取值范圍，不用進(jìn)行360°對(duì)比，提高了匹配效率。