阅读说明：本技术 定位导航方法、装置、机器人及存储介质 (Positioning navigation method, device, robot and storage medium ) 是由 孙永华 于 2018-08-16 设计创作，主要内容包括：本申请实施例提供一种定位导航方法、装置、机器人及存储介质。其中,该方法,包括：采集环境信息；根据所述环境信息,获取当前所处区域的第一区域地图；基于所述第一区域地图,执行定位及导航操作。本申请实施例提供的技术方案能够大幅度增加机器人的工作面积,使得机器人能够在环境复杂且面积较大的场地中实现满场行走工作。(The embodiment of the application provides a positioning navigation method, a positioning navigation device, a robot and a storage medium. The method comprises the following steps: collecting environmental information; acquiring a first area map of a current area according to the environment information; and based on the first regional map, performing positioning and navigation operation. The technical scheme provided by the embodiment of the application can greatly increase the working area of the robot, so that the robot can realize full-scale walking work in a field with a complex environment and a large area.)

定位导航方法、装置、机器人及存储介质

技术领域

本申请涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种定位导航方法、装置、机器人及存储介质。

背景技术

随着人工智能的全面发展以及国内市场需求的推动，机器人已经开始被广泛应用，如清洁机器人、金融类银行服务机器人、商超类导购机器人、机构类前台迎宾机器人以及送餐服务机器人等等。

由于机器人的运算性能以及传感器性能的限制，市面上现有机器人的工作面积较小。这就使得在一些工作面积较大且环境复杂的场地(例如：大型商场、游乐园)需要使用多台机器人，且每台机器人只能在限定的区域内工作，无法做到满场行走服务。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请以便解决上述问题或至少部分地解决上述问题的定位导航方法、装置、机器人及存储介质。

于是，在本申请的一个实施例中，提供了一种定位导航方法。该方法，包括：

采集环境信息；

根据所述环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图；

基于所述第一区域地图，执行定位及导航操作。

在本申请的另一实施例中，提供了一种定位导航装置。该装置，包括：

采集模块，用于采集环境信息；

获取模块，用于根据所述环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图；

执行模块，用于基于所述第一区域地图，执行定位及导航操作。

在本申请的又一实施例中，提供了一种机器人。该机器人上设有采集装置、存储器和处理器，其中，

所述采集装置，用于采集环境信息；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，分别与所述采集装置和所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以用于：

根据所述采集装置采集的环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图；

基于所述第一区域地图，执行定位及导航操作。

在本申请的又一实施例中，提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质。所述计算机程序被计算机执行时能够实现：

采集环境信息；

根据所述环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图；

基于所述第一区域地图，执行定位及导航操作。

本申请实施例提供的技术方案，事先针对工作环境进行区域划分，并针对每个区域对应建立区域地图。机器人在工作环境中行走时，会采集周围的环境信息，并根据环境信息来获取当前所处区域对应的第一区域地图，以便后续根据当前所处区域对应的第一区域地图进行定位导航。这样机器人行走到工作环境中任一区域，都能实现定位及导航。可见，本申请实施例提供的技术方案能够大幅度增加机器人的工作面积，使得机器人能够在环境复杂且面积较大的场地中实现满场行走工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的定位导航方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例提供的定位导航装置的结构框图；

图3为本申请一实施例提供的机器人的结构框图。

具体实施方式

针对现有技术中因机器人运算性能以及传感器性能的限制导致的机器人工作面积较小等技术问题，在本申请一些实施例中，事先将一些复杂且面积较大的工作环境划分成各个区域，并针对各个区域创建对应的区域地图。在机器人行走过程中，通过周围的环境信息来获取当前所处区域对应的区域地图，这样，机器人行走到工作环境中任一区域，都能够实现定位导航。

公共服务环境比较复杂，工作区域范围较大，需要机器人在不同楼层交替来回工作，这对机器人的定位导航技术提出高要求。目前市面上此类机器人主要使用单一地图来定位导航，通过一张地图来进行定位导航。该方法比较合适地形相对简单的工作环境，却无法适用于不同楼层，不同高度的环境。在地形复杂且工作面积较大的环境，对机器人的运算性能和传感器要求比较高，成本较高，不利于快速推广普及。

下面将提出一种适合工作面积大或多楼层的工作环境且便于推广普及的定位导航方法。

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。显然，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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本申请一实施例提供的定位导航方法的流程示意图。如图1所示，该方法，包括：

101、采集环境信息。

102、根据环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图。

103、基于第一区域地图，执行定位及导航操作。

上述101中，机器人在行走过程中，可实时或每隔预设时间间隔来获取一次环境信息。预设时间间隔可根据实际情况来设置，本申请实施例对此不作具体限定，例如：2s。

可通过传感器或音频采集单元来采集周围的环境信息，传感器包括但不限于：视觉传感器、激光传感器、超声传感器、红外传感器。其中，环境信息中可包括如下中的至少一项：激光传感器、超声传感器和/或红外传感器采集到的障碍物信息、视觉传感器采集到的环境图像、音频采集单元采集到的环境音频信息。

需要说明的是，由于机器人在进行定位及导航时，也是需要通过各种传感器去获取周围的环境信息，因此，上述101中可复用因需定位所采集的环境信息。

上述102中，可根据环境信息，来构建当前所处位置处的局部地图，将局部地图与当前工作场景中各区域对应的区域地图进行匹配，将匹配上的区域地图作为当前所处区域的第一区域地图；或者，根据环境信息中的区域识别信息来获取对应的第一区域地图。可事先在当前工作场景中各区域的不同位置处布设区域识别信息，或者直接利用当前工作场景中已有的具有区域识别作用的信息。

当前工作场景中各区域对应的区域地图可存储在机器人本地存储器中，或者存储在服务器上。若存储在机器人本地存储器中，则根据环境信息在本地查找对应的第一区域地图；若存储在云端，则可根据环境信息生成获取请求并发送至服务器，接收服务器反馈的第一区域地图。各区域对应的区域地图存储在机器人本地存储器中，便于机器人快速获取，避免了与服务器进行信息交互导致的网络延迟。

需要补充说明的是，考虑到采用局部地图与各区域地图进行匹配来获取当前所处区域对应的第一区域地图的方法所涉及的运算量较大，并且各区域均具有一定的面积，机器人行走需要一定的时间，可每隔一较长时间间隔(例如：5s、10s)来执行一次“获取当前所处区域对应的第一区域地图”的步骤，同样可以实现区域地图的替换。

上述103中，载入第一区域地图或将当前定位及导航所使用的第二区域地图替换成第一区域地图，以便后续根据第一区域地图进行定位及导航。

本申请实施例提供的技术方案，事先针对工作环境进行区域划分，并针对每个区域对应建立区域地图。机器人在工作环境中行走时，会采集周围的环境信息，并根据环境信息来获取当前所处区域对应的第一区域地图，以便后续根据当前所处区域对应的第一区域地图进行定位导航。这样机器人行走到工作环境中任一区域，都能实现定位及导航。可见，本申请实施例提供的技术方案能够大幅度增加机器人的工作面积，使得机器人能够在环境复杂且面积较大的场地中实现满场行走工作。

在一种可实现的方案中，上述102中“根据环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图”，具体可包括如下步骤：

1021、识别环境信息。

1022、若识别结果中包含有区域标识信息，则根据区域标识信息，获取对应的第一区域地图。

上述1021中，若环境信息包括环境图像，则对环境图像进行图像识别，得到图像识别结果；若环境信息包括环境音频信息，则对环境音频信息进行语音识别，得到语音识别结果。

上述1022中，事先为各区域设置对应的区域标识信息，不同区域对应的区域标识信息不同。区域识别信息可包括但不限于：视觉标识、语音标识。可事先在工作环境中各区域的不同位置处布设视觉标识或语音播报器。语音播报器在机器人靠近时，发出具有语音标识的语音，例如：语音播报器说出：“欢迎光临二楼B区域”，其中，“二楼B区域”即为语音标识。其中，视觉标识可包括但不限于：楼层图标(例如：“二楼”字样图标)、区域图标(例如：“A区域”字样图标)、区域边界图标、二维码。区域边界图标可以为沿着区域边界线设置的边界带，不同区域的边界带的颜色和/或形状不同。通过二维码的识别可得到相应区域的区域信息。

视觉标识、语音播报器在当前工作环境中的位置可根据实际需要进行设计跟优化，本申请实施例对此不作具体限定。例如：可将视觉标识、语音播报器设置在各区域的边界附近位置处或各区域的入口位置处。

当然，也可直接利用当前工作环境中已有的视觉标识或语音播报器，例如：现有的购物商场中，通常会在正对电梯口的位置处标识有楼层图标，在各区域设置各区域指示牌；电梯在到达某一层时会通过电梯语音播报器播报“电梯已到达**层”。

在一具体实现方案中，上述1022中“根据区域标识信息，获取对应的第一区域地图”，具体可采用如下步骤来实现：

S11a、获取区域标识信息与区域地图的对应关系。

S12a、根据该对应关系，获取识别结果中包含的区域标识信息对应的第一区域地图。

即事先建立工作环境中各区域的区域标识信息与各区域的区域地图之间的对应关系。后续即可根据区域标识信息在该对应关系中索引出对应的区域地图。

在又一具体实现方案中，上述1022中“根据区域标识信息，获取对应的第一区域地图”，具体可采用如下步骤来实现：

S11b、根据识别结果中包含的区域标识信息，确定当前所处区域的区域编号。

S12b、查找该区域编号对应的第一区域地图。

例如：区域标识信息包括区域图标，区域图标显示：D区域，则可确定当前所处区域的区域编号为：D。

可事先建立各区域的区域编号与各区域的区域地图之间的对应关系，这样后续即可根据该对应关系，来查找当前所处区域的区域编号对应的第一区域地图；或者，以各区域的区域编号来命名各区域的区域地图，这样，后续即可查找以当前所处区域的区域编号命名的区域地图。

以多楼层工作环境为例，区域标识信息中包括楼层及楼层区域信息。即上述S11b中“根据识别结果中包含的区域标识信息，确定当前所处区域的区域编号”，具体包括：根据区域标识信息，确定当前所处楼层及楼层区域信息；根据当前所处楼层及楼层区域信息确定区域编号。例如：区域标识信息包括楼层图标和区域图标，楼层图标显示：三楼、区域图标显示：D区域，则区域编号为：03-D。

在多楼层工作环境中，机器人可通过视觉辅助以及机械手，仿照人类按下电梯楼层按钮，开关门按钮等实现上下电梯。具体实现方式可参见现有技术，在此不再赘述。

需要补充说明的是，若环境信息中未包含有区域标识信息，则就继续基于当前定位及导航操作所使用的第二区域地图进行定位及导航。

由于机器人在行走过程中，会每隔预设时间间隔来获取一次环境信息，若基于每次获取到的环境信息中区域标识信息来更新一次当前定位及导航所使用的区域地图，会造成频繁更新所消耗的大量运行资源。因此，可在每次获取到第一区域地图后，判断当前定位及导航所使用的区域地图是否正确，若正确则不更新，若不正确则更新。具体地，上述方法，还可包括：

104、获取当前定位及导航操作所使用的第二区域地图。

105、对比所述第二区域地图与所述第一区域地图。

106、若所述第二区域地图与所述第一区域地图不一致，则将所述第二区域地图替换成所述第一区域地图。

其中，第二区域地图是机器人当前定位及导航操作正在使用的区域地图。

上述105中，可通过地图内容来比对第二区域地图和第一区域地图或者通过地图文件名来比对第二区域地图和第一区域地图，本申请实施例对此不作具体限定。

上述106中，通常当前定位及导航操作所使用的第二区域地图会被载入在机器人的运行内存中。若第二区域地图和第一区域地图不一致，则说明第二区域地图不匹配当前所处区域，因此，需要进行替换。可将第一区域地图载入至机器人的运行内存中以替换掉第二区域地图。

进一步的，上述方法，还可包括：

107、若所述第二区域地图与所述第一区域地图一致，则继续基于所述第二区域地图，执行定位及导航操作。

若第二区域地图与第一区域地图一致，则说明第二区域地图匹配当前所处区域，因此，无需进行替换。继续基于第二区域地图，执行定位及导航操作。

例如：机器人在进入A区域后，根据第一次识别到的A区域的区域标识信息获取到A区域对应的区域地图后，根据A区域的区域地图进行定位及导航。后续，机器人行走至A区域的另一个位置处时，第二次识别到A区域的区域标识信息，根据第二次识别到的A区域的区域标识信息再一次获取A区域的区域地图，通过区域地图比对发现，当前所使用的区域地图与第二次获取到的区域地图是一致的，即可判定机器人当前还处于A区域，因此，无需进行区域地图的替换。

综上所述：通过视觉辅助或语音辅助来快速选择当前区域的区域地图，根据区域地图进行定位及导航操作，可大幅度缩小地图检索范围，降低定位及导航对机器人的运算负荷及传感器性能的要求。本申请实施例提供的技术方案可显著降低对机器人的运算性能和传感器要求，从而降低服务机器人的准入门槛成本，可快速推广落地服务机器人。并且，通过视觉辅助实现上下电梯，无需破坏现有的电梯设置，避免了改装电梯控制所花费的成本、中断时间成本，以及有可能引入电梯安全控制的风险。

图2示出了本申请一实施例提供的定位导航装置的结构框图。如图2所示，该装置，包括：采集模块201、第一获取模块202和执行模块203。其中，

采集模块201，用于采集环境信息。

第一获取模块202，用于根据环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图。

执行模块203，用于基于第一区域地图，执行定位及导航操作。

本申请实施例提供的技术方案，事先针对工作环境进行区域划分，并针对每个区域对应建立区域地图。机器人在工作环境中行走时，会采集周围的环境信息，并根据环境信息来获取当前所处区域对应的第一区域地图，以便后续根据当前所处区域对应的第一区域地图进行定位导航。这样机器人行走到工作环境中任一区域，都能实现定位及导航。可见，本申请实施例提供的技术方案能够大幅度增加机器人的工作面积，使得机器人能够在环境复杂且面积较大的场地中实现满场行走工作。

进一步的，第一获取模块202，可包括：

识别单元，用于识别所述环境信息；

获取单元，用于若识别结果中包含有区域标识信息，则根据所述区域标识信息，获取对应的所述第一区域地图。

进一步的，所述区域标识信息可包括如下中的至少一种：视觉标识、语音标识。

进一步的，所述视觉标识可包括如下中的至少一种：楼层图标、区域图标、区域边界图标、二维码。

进一步的，上述装置，还可包括：

第二获取模块，用于获取当前定位及导航操作所使用的第二区域地图；

对比模块，用于对比所述第二区域地图与所述第一区域地图；

替换模块，用于若所述第二区域地图与所述第一区域地图不一致，则将所述第二区域地图替换成所述第一区域地图。

进一步的，所述执行模块203，还可用于：

若所述第二区域地图与所述第一区域地图一致，则继续基于所述第二区域地图，执行定位及导航操作。

这里需要说明的是：上述实施例提供的定位导航装置可实现上述相应方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述各方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。

图3为本申请一实施例提供的机器人的结构框图。该机器人包括：存储器1101、处理器1102以及采集装置1104。存储器1101可被配置为存储其它各种数据以支持在机器人上的操作。这些数据的示例包括用于在机器人上操作的任何应用程序或方法的指令。存储器1101可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

所述处理器1102，分别与所述采集装置1104和所述存储器1101耦合，用于执行存储器1101中存储的所述程序，以用于：

根据采集装置1104采集的环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图；

基于第一区域地图，执行定位及导航操作。

其中，处理器1102在执行存储器1101中的程序时，除了上面的功能之外，还可实现其它功能，具体可参见前面各实施例的描述。存储器1101中还可存储有当前工作环境中各区域对应的区域地图

进一步，如图3所示，机器人还包括：通信组件1103、电源组件1105、音频组件1106等其它组件。图3中仅示意性给出部分组件，并不意味着机器人只包括图3所示组件。

进一步的，采集装置1104可包括音频采集单元和/或视觉传感器。

相应地，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被计算机执行时能够实现：

采集环境信息；

根据所述环境信息，获取当前所处区域的第一区域地图；

基于所述第一区域地图，执行定位及导航操作。

其中，所述计算机程序被计算机执行时还能够实现上述各实施例提供的定位导航方法的其他步骤或功能。

下面将结合具体应用场景，对本申请提供的技术方案进行说明，以帮助理解。

应用场景1

在具有超大工作面积的单层工作场景中，将该单层工作场景分隔成A区、B区、C区和D区。在A区、B区、C区和D区的多个位置处，包括边界处、中间位置处、入口处均设置有对应的视觉标识，A区的视觉标识为图标“A区”，B区的视觉标识为图标“B区”，C区的视觉标识为图标“C区”，D区的视觉标识为图标“D区”，事先建立有图标“A区”与。机器人从A区开始执行工作任务，机器人开启后，通过视觉传感器(可理解为相机)采集周围的环境图像采集到A区墙上的图标“A区”，机器人根据图标“A区”即可知晓自己当前处于A区，进而去获取A区的区域地图，后续根据A区的区域地图进行定位导航。

机器人在A区行走，当机器人靠近至A区某一位置处的语音播报器时，该语音播报器被触发，发出语音“欢迎光临A区”，机器人根据语音标识“A区”，即可知晓自己当前依旧处于A区，因此，继续根据当前使用的A去的区域地图进行定位及导航操作。

后续，当机器人从A区跨到B区时，通过视觉传感器采集周围的环境图像采集到B区地面上的图标“B区”，机器人根据图标“B区”，即可知晓自己当前处于B区，而当前定位及导航所使用的为A区的区域地图，可判断出不匹配，因此，需要去获取B区的区域地图，并将B区的区域地图载入到运行内存中以替换A区的区域地图。

应用场景2

在多楼层工作环境(例如：包括1楼层和2楼层)中，将1楼层划分为1楼层A区和1楼层B区，2楼层划分为2楼层A区和2楼层B区，电梯位于1楼层A区和2楼层A区之间(即在1楼层A区乘坐电梯能直达2楼层A区)，可在1楼层A区正对电梯口的位置处设置图标“1楼层A区”，在2楼层B区正对电梯口的位置处设置图标“2楼层A区”，机器人从1楼层A区乘坐电梯到达2楼层A区后，在电梯门打开之后，机器人可通过视觉传感器获取到正对面的图标“2楼层A区”，根据“2楼层A区”即可确定当前处于2楼层A区，从而获取2楼层A区的区域地图进行定位及导航。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。