本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法、系統(tǒng)、裝置及掃地機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著生活質(zhì)量的提高，掃地機(jī)器人被廣泛使用。現(xiàn)有技術(shù)中，掃地機(jī)器人通常通過(guò)超聲波與碰撞感應(yīng)自動(dòng)走遍室內(nèi)位置，并在房間之間穿行，按照行為規(guī)則設(shè)定，其運(yùn)動(dòng)軌跡可勾勒出房間輪廓及結(jié)構(gòu)等，然后利用勾勒出的房間輪廓及結(jié)構(gòu)記憶繪制房間的地圖，以便按照繪制的房間地圖進(jìn)行規(guī)劃式的打掃。

但是現(xiàn)有的室內(nèi)地圖繪制是超聲波和碰撞感應(yīng)自動(dòng)偵測(cè)障礙物后自行閃避碰撞和轉(zhuǎn)彎移動(dòng)，然后再結(jié)合定位系統(tǒng)根據(jù)掃地機(jī)器人的清掃路線繪制房間地圖，往往由于房間內(nèi)擺放的家具電器位置復(fù)雜或者臨時(shí)存在的一些障礙物而造成繪制的房間地圖不準(zhǔn)確。因此，即使針對(duì)繪制的房間地圖來(lái)規(guī)劃清掃路線，也無(wú)法滿足以最優(yōu)化的路線將整個(gè)房間清掃干凈的需求，大大降低了掃地機(jī)器人的工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法、系統(tǒng)、裝置及掃地機(jī)器人，能夠基于房間的門道特征信息、門道內(nèi)外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)來(lái)構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D，并基于該拓?fù)涞貓D實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的路徑規(guī)劃，極大地提升了掃地機(jī)器人的工作效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法，包括以下步驟：獲取房間的門道特征信息；獲取門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)；獲取門道外房屋頂部特征點(diǎn)；基于所述門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)識(shí)別門道和房間，并構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D。

對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建系統(tǒng)，包括第一獲取模塊、第二獲取模塊、第三獲取模塊和構(gòu)建模塊；

所述第一獲取模塊用于獲取房間的門道特征信息；

所述第二獲取模塊用于獲取門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)；

所述第三獲取模塊用于獲取門道外房屋頂部特征點(diǎn)；

所述構(gòu)建模塊用于基于所述門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)識(shí)別門道和房間，并構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D。

另外，本發(fā)明還提供一種房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置，包括通信器、處理器和存儲(chǔ)器；

所述通信器用于獲取房間的門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)；

所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序；

所述處理器用于基于所述通信器獲取房間的門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以利用上述的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法構(gòu)建房間拓?fù)涞貓D。

本發(fā)明還提供一種掃地機(jī)器人，包括掃地機(jī)器人本體、上述的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置和微處理器；

所述微處理器用于根據(jù)所述房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置所構(gòu)建的房間拓?fù)涞貓D和所述掃地機(jī)器人本體的行走路徑，生成掃地機(jī)器人本體清掃房間的全局規(guī)劃地圖。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述微處理器生成全局規(guī)劃地圖時(shí)基于以下原則：

單個(gè)房間打掃完畢之后才能進(jìn)入下一個(gè)房間打掃。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述微處理器還用于控制所述掃地機(jī)器人本體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回充和斷點(diǎn)清掃。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述微處理器生成掃地機(jī)器人本體清掃房間的全局規(guī)劃地圖包括以下步驟：

基于所述掃地機(jī)器人本體的行駛路徑，反復(fù)獲取并優(yōu)化路徑上的關(guān)鍵幀；

以所優(yōu)化的關(guān)鍵幀為路標(biāo)，優(yōu)化掃地機(jī)器人本體清掃的路徑；

根據(jù)所優(yōu)化的掃地機(jī)器人本體清掃的路徑，生成全局規(guī)劃地圖。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括與所述微處理器相連的通信模塊，所述通信模塊用于接收客戶端發(fā)送來(lái)的房間清掃指令，以供所述微處理器根據(jù)所述房間清掃指令控制所述掃地機(jī)器人本體執(zhí)行對(duì)應(yīng)的清掃操作。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述房間清掃指令為語(yǔ)音指令或信息指令。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括輸入模塊，所述房間清掃指令包括特定房間的清掃指令，所述特定房間的清掃指令包括特定房間的標(biāo)識(shí)信息，所述輸入模塊用于在所述掃地機(jī)器人本體首次清掃完成特定房間時(shí)，供輸入所述特定房間的標(biāo)識(shí)信息。

如上所述，本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法、系統(tǒng)、裝置及掃地機(jī)器人，具有以下有益效果：

(1)能夠基于房間的門道特征信息、門道內(nèi)外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)來(lái)構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D，并基于該拓?fù)涞貓D實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的路徑規(guī)劃；

(2)所構(gòu)建的房間拓?fù)涞貓D清楚準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；

(3)能夠供掃地機(jī)器人根據(jù)得到的房間拓?fù)涞貓D來(lái)規(guī)劃最優(yōu)路線，極大地提升了掃地機(jī)器人的工作效率。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法于一實(shí)施例中的流程圖；

圖2顯示為本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建系統(tǒng)于一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3顯示為本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置于一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4顯示為本發(fā)明的掃地機(jī)器人于一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5顯示為本發(fā)明的掃地機(jī)器人于另一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建系統(tǒng)

11第一獲取模塊

12第二獲取模塊

13第三獲取模塊

14構(gòu)建模塊

3房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置

31通信器

32處理器

33存儲(chǔ)器

4掃地機(jī)器人

41掃地機(jī)器人本體

42房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置

43微處理器

44通信模塊

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說(shuō)明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法、系統(tǒng)、裝置及掃地機(jī)器人能夠基于房間的門道特征信息、門道內(nèi)外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)來(lái)構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D，并基于該拓?fù)涞貓D實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的路徑規(guī)劃，極大地提升了掃地機(jī)器人的工作效率，實(shí)用性強(qiáng)。

如圖1所示，于一實(shí)施例中，本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法包括以下步驟：

步驟s1、獲取房間的門道特征信息。

具體地，通過(guò)攝像頭等圖像獲取裝置來(lái)獲取房間門道的圖像，進(jìn)而獲取門道特征信息。優(yōu)選地，門道特征信息包括門框的高度、寬度、顏色以及門框位置信息。其中，門框位置信息包括位于房間內(nèi)和位于房間外，是基于門框周邊的圖像信息來(lái)確定的。例如，當(dāng)門框靠近客廳時(shí)，則判斷位于房間外；當(dāng)門框靠近床時(shí)，則判斷位于房間內(nèi)。

步驟s2、獲取門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)。

具體地，門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)是指門道內(nèi)房間頂部與門框相交線上的若干個(gè)點(diǎn)，如門框頂點(diǎn)、門框中點(diǎn)等等。同樣，通過(guò)攝像頭等圖像獲取裝置獲取門道內(nèi)房間頂部信息，進(jìn)而獲取門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)。

步驟s3、獲取門道外房屋頂部特征點(diǎn)。

具體地，門道外房間頂部特征點(diǎn)是指門道外房間頂部與門框相交線上的若干個(gè)點(diǎn)，如門框頂點(diǎn)、門框中點(diǎn)等等。同樣，通過(guò)攝像頭等圖像獲取裝置獲取門道外房間頂部信息，進(jìn)而獲取門道外房間頂部特征點(diǎn)。

步驟s4、基于所述門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)識(shí)別門道和房間，并構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D。

同步定位與建圖(simultaneouslocalizationandmapping，slam)問(wèn)題可以描述為機(jī)器人在未知環(huán)境中從一個(gè)未知位置開始移動(dòng),在移動(dòng)過(guò)程中根據(jù)位置估計(jì)和地圖進(jìn)行自身定位，同時(shí)在自身定位的基礎(chǔ)上建造增量式地圖，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位和導(dǎo)航。vslam即為基于視覺的同時(shí)定位與建圖，其通過(guò)攝像頭來(lái)獲取圖像，進(jìn)而進(jìn)行同步定位與建圖，從而具有更高的建模精度。

具體地，根據(jù)所獲取的門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)即可識(shí)別門道和房間。根據(jù)所識(shí)別的門道和房間，即可構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D。其中，根據(jù)所識(shí)別的門道和房間，進(jìn)行拼接組合即可得到房間的拓?fù)涞貓D。

如圖2所示，于一實(shí)施例中，本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建系統(tǒng)1包括第一獲取模塊11、第二獲取模塊12、第三獲取模塊13和構(gòu)建模塊14。

所述第一獲取模塊11用于獲取房間的門道特征信息。

具體地，通過(guò)攝像頭等圖像獲取裝置來(lái)獲取房間門道的圖像，進(jìn)而獲取門道特征信息。優(yōu)選地，門道特征信息包括門框的高度、寬度、顏色以及門框位置信息。其中，門框位置信息包括位于房間內(nèi)和位于房間外，是基于門框周邊的圖像信息來(lái)確定的。例如，當(dāng)門框靠近客廳時(shí)，則判斷位于房間外；當(dāng)門框靠近床時(shí)，則判斷位于房間內(nèi)。

所述第二獲取模塊12用于獲取門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)。

具體地，門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)是指門道內(nèi)房間頂部與門框相交線上的若干個(gè)點(diǎn)，如門框頂點(diǎn)、門框中點(diǎn)等等。同樣，通過(guò)攝像頭等圖像獲取裝置獲取門道內(nèi)房間頂部信息，進(jìn)而獲取門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)。

所述第三獲取模塊13用于獲取門道外房屋頂部特征點(diǎn)。

具體地，門道外房間頂部特征點(diǎn)是指門道外房間頂部與門框相交線上的若干個(gè)點(diǎn)，如門框頂點(diǎn)、門框中點(diǎn)等等。同樣，通過(guò)攝像頭等圖像獲取裝置獲取門道外房間頂部信息，進(jìn)而獲取門道外房間頂部特征點(diǎn)。

所述構(gòu)建模塊14與所述一獲取模塊11、所述第二獲取模塊12和所述第三獲取模塊13相連，用于基于所述門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)識(shí)別門道和房間，并構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D。

同步定位與建圖(simultaneouslocalizationandmapping，slam)問(wèn)題可以描述為機(jī)器人在未知環(huán)境中從一個(gè)未知位置開始移動(dòng),在移動(dòng)過(guò)程中根據(jù)位置估計(jì)和地圖進(jìn)行自身定位，同時(shí)在自身定位的基礎(chǔ)上建造增量式地圖，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位和導(dǎo)航。vslam即為基于視覺的同時(shí)定位與建圖，其通過(guò)攝像頭來(lái)獲取圖像，進(jìn)而進(jìn)行同步定位與建圖，從而具有更高的建模精度。

具體地，根據(jù)所獲取的門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)即可識(shí)別門道和房間。根據(jù)所識(shí)別的門道和房間，即可構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D。其中，根據(jù)所識(shí)別的門道和房間，進(jìn)行拼接組合即可得到房間的拓?fù)涞貓D。

如圖3所示，于一實(shí)施例中，本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置3包括通信器31、處理器32和存儲(chǔ)器33。

所述通信器31用于獲取房間的門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)。具體地，通信器31通過(guò)有線無(wú)線的方式獲取門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)。

所述存儲(chǔ)器33用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序。優(yōu)選地，所述存儲(chǔ)器包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

所述處理器32與所述通信器31和所述存儲(chǔ)器33相連，用于基于所述通信器獲取房間的門道特征信息、門道內(nèi)房間頂部特征點(diǎn)和門道外房間頂部特征點(diǎn)，執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以利用上述的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法構(gòu)建房間拓?fù)涞貓D。

優(yōu)選地，處理器32可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，簡(jiǎn)稱cpu)、網(wǎng)絡(luò)處理器(networkprocessor，簡(jiǎn)稱np)等；還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(digitalsignalprocessing，簡(jiǎn)稱dsp)、專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，簡(jiǎn)稱asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(field－programmablegatearray，簡(jiǎn)稱fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。

如圖4所示，于一實(shí)施例中，本發(fā)明的掃地機(jī)器人4包括掃地機(jī)器人本體41、上述的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置42和微處理器43。

所述微處理器43用于根據(jù)所述房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建裝置42所構(gòu)建的房間拓?fù)涞貓D和所述掃地機(jī)器人本體41的行走路徑，生成掃地機(jī)器人本體41清掃房間的全局規(guī)劃地圖。

具體地，所述微處理器41根據(jù)房間拓?fù)涞貓D和行走路徑，基于預(yù)設(shè)算法來(lái)生成清掃房間的全局規(guī)劃地圖。于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述微處理器43掃地機(jī)器人本體清掃房間的全局規(guī)劃地圖包括以下步驟：

1)基于掃地機(jī)器人本體的行駛路徑，反復(fù)獲取并優(yōu)化路徑上的關(guān)鍵幀。

其中，關(guān)鍵幀是指包括關(guān)鍵信息的圖像幀。

2)以優(yōu)化的關(guān)鍵幀為路標(biāo)，優(yōu)化掃地機(jī)器人本體清掃的路徑。

具體地，以關(guān)鍵幀為一個(gè)個(gè)中繼點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人本地清掃路徑的優(yōu)化。其中，路徑優(yōu)化算法采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

3)根據(jù)所優(yōu)化的掃地機(jī)器人本體清掃的路徑，生成全局規(guī)劃地圖。

具體地，將優(yōu)化的清掃路徑進(jìn)行拼接組合，即可生成全局規(guī)劃地圖。

其中，處理器43生成全局規(guī)劃地圖時(shí)基于以下原則：?jiǎn)蝹€(gè)房間打掃完畢之后才能進(jìn)入下一個(gè)房間打掃，從而保證掃地機(jī)器人清掃工作的有效性，避免了在房間之間來(lái)回打掃而帶來(lái)的功率損耗。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，所述微處理器43還用于控制所述掃地機(jī)器人本體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回充和斷點(diǎn)清掃。具體地，所述微處理器43根據(jù)所生成的全局規(guī)劃地圖，能夠在掃地機(jī)器人電量不足時(shí)，自動(dòng)去充電器處完成充電；并在充電完成之后，自動(dòng)回復(fù)至充電前的位置處繼續(xù)進(jìn)行清掃保證，從而保證掃地機(jī)器人清掃工作的一致性和有效性。

如圖5所示，于本發(fā)明另一實(shí)施例中，還包括與所述微處理器43相連的通信模塊44，所述通信模塊44用于接收客戶端發(fā)送來(lái)的房間清掃指令，以供所述微處理器43根據(jù)所述房間清掃指令控制所述掃地機(jī)器人本體執(zhí)行對(duì)應(yīng)的清掃操作。優(yōu)選地，所述房間清掃指令為語(yǔ)音指令或信息指令，通過(guò)智能手機(jī)等智能終端發(fā)出。

于本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括輸入模塊(圖中未示出)，所述房間清掃指令包括特定房間的清掃指令，所述特定房間的清掃指令包括特定房間的標(biāo)識(shí)信息，所述輸入模塊用于在所述掃地機(jī)器人首次清掃完成特定房間時(shí)，供輸入所述特定房間的標(biāo)識(shí)信息。當(dāng)需要發(fā)出特定房間的清掃指令時(shí)，通過(guò)輸入特定房間的標(biāo)識(shí)信息和具體清掃指令即可控制掃地機(jī)器人對(duì)特定房間進(jìn)行特定清掃。

綜上所述，本發(fā)明的房間拓?fù)涞貓D構(gòu)建方法、系統(tǒng)、裝置及掃地機(jī)器人能夠基于房間的門道特征信息、門道內(nèi)外房間頂部特征點(diǎn)，利用vslam技術(shù)來(lái)構(gòu)建房間的拓?fù)涞貓D，并基于該拓?fù)涞貓D實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的路徑規(guī)劃；所構(gòu)建的房間拓?fù)涞貓D清楚準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；能夠供掃地機(jī)器人根據(jù)得到的房間拓?fù)涞貓D來(lái)規(guī)劃最優(yōu)路線，極大地提升了掃地機(jī)器人的工作效率。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。