扫地机器人及其地图更新方法、装置和存储介质

技术领域

本发明属于扫地机器人技术领域，尤其涉及一种扫地机器人及其地图更新方法、装置和存储介质。

背景技术

在扫地机器人中，例如扫地扫地机器人，其中SLAM(英文全称SimultaneousLocalization and Mapping，中文释义：同步定位与建图)所建地图一般为栅格地图，栅格地图的显示是按照击中的概率计算的。其中，格栅地图中每个格栅单元点的状态等于激光测量前的格栅单元点的状态加上测量值。因此，如果持续性、不间断且无差别的进行建图，那么，建图时间持续越久，某一栅格单位的占据或者空闲的对变化的敏感度越差。例如，当某一格栅单元点在前期一直是占据状态，但是突然障碍物被移走变成空闲的可行区域时，地图无法立马反应该状态，从而导致地图的实时性和用户体验都会不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了扫地机器人及其地图更新方法、装置和存储介质，以解决现有扫地机器人基于SLAM建图时，栅格单位的占据或者空闲的对变化的敏感度较差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种用于扫地机器人的地图更新方法，其包括：根据扫地机器人上激光的最大可用范围，以所述扫地机器人为中心设定对地图的可修改区域；实时保留最近的指定数量的激光雷达信号，利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化；当检测到所述地图发生变化时，删除所述地图并使用所述指定数量的激光雷达信号重新建图。

在一些可选实施方案中，所述利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化，包括：针对所述可修改区域内记录的占据区域，利用每帧所述指定数量的激光检测所述占据区域沿所述激光传播方向向前的位置在地图中为有击中后又有空闲区域；若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

在一些可选实施方案中，所述利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化，还包括：针对每帧所述指定数量的激光在所述可修改区域内击中的位置，检测所述在所述激光传播方向上所述击中的位置前、后的位置在地图中是否均为空闲区域；若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

在一些可选实施方案中，所述确定所述可修改区域的地图发生变化之后，还包括：比较所有指定数据量的激光对地图变化的检测结果是否一致；若不一致，则选取距离当前时间最近的激光所对应的检测结果为目标检测结果。

本发明实施例的第二方面提供了一种用于扫地机器人的地图更新装置，其包括：可修改区域设定模块，用于根据扫地机器人上激光的最大可用范围，以所述扫地机器人为中心设定对地图的可修改区域；地图变化检测模块，用于实时保留最近的指定数量的激光雷达信号，利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化；地图更新模块，用于当检测到所述地图发生变化时，删除所述地图并使用所述指定数量的激光雷达信号重新建图。

在一些可选实施方案中，所述地图变化检测模块，包括：占据区域变化检测单元，用于针对所述可修改区域内记录的占据区域，利用每帧所述指定数量的激光检测所述占据区域沿所述激光传播方向向前的位置在地图中为有击中后又有空闲区域；第一地图变化确定单元，用于若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

在一些可选实施方案中，所述地图变化检测模块，还包括：空闲区域变化检测单元，用于针对每帧所述指定数量的激光在所述可修改区域内击中的位置，检测所述在所述激光传播方向上所述击中的位置前、后的位置在地图中是否均为空闲区域；第一地图变化确定单元，用于若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

在一些可选实施方案中，所述地图变化检测模块，还包括：激光检测结果比较单元，用于比较所有指定数据量的激光对地图变化的检测结果是否一致；第二地图变化确定单元，用于若不一致，则选取距离当前时间最近的激光所对应的检测结果为目标检测结果。

本发明实施例的第三方面提供了一种扫地机器人，包括：激光雷达传感器；存储器，存储有计算机程序；处理器，分别连接于所述激光雷达传感器和存储器，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如第一方面中任一项所述用于扫地机器人的地图更新方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任一项所述用于扫地机器人的地图更新方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明通过设定一个可修改区域，然后通过保留最近的激光在所述可修改区域内进行建图检测，如果所述可修改区域内有空闲区域或占据区域发生变化，则使用保留的最近的激光来对可修改区域内的地图进行重新建图，以此来实现对地图的更新，相比于通过占有率来更新格栅地图的方式，可以实现地图的及时更新。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1是本发明用于扫地机器人的地图更新方法在一实施例中的实现流程；

图2是本发明用于扫地机器人的地图更新装置在一实施例中的结构示意图；

图3是本发明在一实施例中提供的可以应用用于扫地机器人的地图更新方法或用于扫地机器人的地图更新装置的扫地机器人。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为本发明用于扫地机器人的地图更新方法在一实施例中的实现流程。

如图1所示，所述用于扫地机器人的地图更新方法包括：

步骤S01，根据扫地机器人上激光的最大可用范围，以所述扫地机器人为中心设定对地图的可修改区域；

步骤S02，实时保留最近的指定数量的激光雷达信号，利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化；

步骤S03，当检测到所述地图发生变化时，删除所述地图并使用所述指定数量的激光雷达信号重新建图。

上述地图更新方法通过设定一个可修改区域，然后通过保留最近的激光在所述可修改区域内进行建图检测，如果所述可修改区域内有空闲区域或占据区域发生变化，则使用保留的最近的激光来对可修改区域内的地图进行重新建图，以此来实现对地图的更新，相比于通过占有率来更新格栅地图的方式，可以实现地图的及时更新。

具体的，在上述步骤S01中，所述可修改区域是一个对地图进行检测的范围，在这个范围内容可以通过激光来其中的地图进行建图检测，当然，随着扫地机器人的移动，所述可修改区域也是在实时变化的。

示例性的，所述可修改区域可以为一个圆形区域，例如，以扫地机器人的本体坐标系原点为中心，r为半径来设定一个圆形可修改区域，其中，所述半径r的长度应该在扫地机器人的slam(英文全称Simultaneous Localization and Mapping，中文释义：同步定位与建图)的激光的最大可用范围之内，即小于激光的最大可用范围。

具体的，在上述步骤S02中，所述指定数量的激光至少包括两帧以上激光，例如2-10帧激光。其中，每帧激光包括沿不同方向传播的激光束，在扫地机器人所建格栅地图就是根据这些激光束击中的概率计算的，但是由于概率计算累计的原因会导致在地图发生变化时，根据概率计算无法及时作出建图更新。

另外，实时保留的激光虽然数量包括多帧激光，但实际中，所述指定数量的激光的发出时间与当前时间之间的时间差时非常小的，一般都在一秒之内。由此可以实现对地图进行及时的更新。

进一步的，在一个示例一中，针对步骤S02，所述利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化，具体包括步骤：

S211，针对所述可修改区域内记录的占据区域，利用每帧所述指定数量的激光检测所述占据区域沿所述激光传播方向向前的位置在地图中为有击中后又有空闲区域；

S212，若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

其中，本示例一是针对在可修改区域内有障碍物的占据区域变为空闲区域时在地图上不能显示的情况检测。具体来说，当可修改区域内的障碍物移开时，那么根据现有的概率计算，无法在所述可修改区域对应的地图上做出及时更新，此时根据最近的激光在这个可修改区域内的检测结果，如果在可修改区域对应的地图上有记录障碍物的位置，根据所述激光的传播方向检测发现该有记录障碍物的位置的向前位置为空闲区域，即该向前位置由击中后又有空闲区域，由此可以说明在地图中的障碍物的位置已经能够允许激光通过，变为了空闲区域，所以此时地图已经发生了变化。

进一步的，在一个示例二中，针对步骤S02，所述利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化，具体还包括步骤：

S221，针对每帧所述指定数量的激光在所述可修改区域内击中的位置，检测所述在所述激光传播方向上所述击中的位置前、后的位置在地图中是否均为空闲区域；

S222，若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

其中，与上述示例一的情况正好相反，本示例二是针对在可修改区域内有空闲区域被障碍物占据时在地图中不能及时显示的情况进行检测。具体来说，当可修改区域内进入了障碍物时，那么根据现有的概率计算，无法在所述可修改区域对应的地图上做出及时更新，此时利用最近的激光在这个可修改区域内的检测结果，可以检测到在可修改区域内所述激光有击中点位置，然而在对应的地图上，该击中点的位置在该激光的传播方向的前、后位置应该是空闲区域的状态，因为地图还未能及时更新。也就是说，根据激光的检查结果，在地图上显示的空闲区域，已经有产生被激光击中的障碍物，所以此时地图已经发生了变化。

具体的，由于指定数量的激光包括多帧激光，而每一帧激光又包含沿不同方向传播的多个激光束，上述示例一和示例二中的激光传播方向即每帧激光的激光束传播方向。由此可见，根据指定数量的激光的检测结果，针对可修改区域内的同一位置，可以对应有与激光指定数量一致的检测结果，在这些结果中，可能有些激光的检测结果是发生了变化，例如障碍物移开或障碍物加入，而有些激光的检测结果则是未发生变化。例如，恰好在保留的激光的时间内发生了障碍物变化。

在一个示例三中，针对上述情况，在上述步骤S212或/和S222之后，还可以包括步骤：S231，比较所有指定数据量的激光对地图变化的检测结果是否一致；S232，若不一致，则选取距离当前时间最近的激光所对应的检测结果为目标检测结果。如果发生了指定数量的激光的检测结果不一样的情况，则选择与当前时间最近的一帧激光的确定结果为最终的结果。当然，对于上述检测结果不一致的情况，也可以通过下一次保留的最近的激光的检测结果来更新。

具体的，在上述步骤S03中，删除所述地图并使用所述指定数量的激光雷达信号重新建图，具体包括：删除所述可修改区域内的地图；根据所述指定数量的激光对所述可修改区域内的地图进行重新建图。也就是说，在检测到可修改区域内的地图存在变化时，不需要通过等待概率计算的方法来作出更新，此时只需要利用所保留的最近的激光来对该可修改区域内的地图进行重新更新即可，这样既保证了地图更新的及时性，同时由于可修改过区域的面积相对于整个地图来说只是其中一部分，因此利用保留的激光进行重建也不需要耗费太多的时间。

需要说明的是，针对上述各示例中，激光检测结果地图未发生变化的情况，以及检测结果一致的情况，因为这些情况不涉及对地图的更新，因此本申请不做详细说明。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在同一发明构思下，基于上述用于扫地机器人的地图更新方法，本发明还提供了一种用于扫地机器人的地图更新装置。

见图2，示出了本发明在一实施例中提供的用于扫地机器人的地图更新装置的结构示意图，如图2所示，所述用于扫地机器人的地图更新装置200，至少包括：可修改区域设定模块201，用于根据扫地机器人上激光的最大可用范围，以所述扫地机器人为中心设定对地图的可修改区域；地图变化检测模块 202，用于实时保留最近的指定数量的激光雷达信号，利用所述指定数量的激光雷达信号检测所述可修改区域内的地图是否发生变化；地图更新模块203，用于当检测到所述地图发生变化时，删除所述地图并使用所述指定数量的激光雷达信号重新建图。

在一些可选示例中，所述地图变化检测模块201，包括：占据区域变化检测单元，用于针对所述可修改区域内记录的占据区域，利用每帧所述指定数量的激光检测所述占据区域沿所述激光传播方向向前的位置在地图中为有击中后又有空闲区域；第一地图变化确定单元，用于若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

在一些可选示例中，所述地图变化检测模块201，还包括：空闲区域变化检测单元，用于针对每帧所述指定数量的激光在所述可修改区域内击中的位置，检测所述在所述激光传播方向上所述击中的位置前、后的位置在地图中是否均为空闲区域；第一地图变化确定单元，用于若是，则确定所述可修改区域的地图发生变化。

在一些可选示例中，所述地图变化检测模块201，还包括：激光检测结果比较单元，用于比较所有指定数据量的激光对地图变化的检测结果是否一致；第二地图变化确定单元，用于若不一致，则选取距离当前时间最近的激光所对应的检测结果为目标检测结果。

由于上述用于扫地机器人的地图更新装置与用于扫地机器人的地图更新方法属于同一发明构思，二者具有相同的特定技术特征，因此关于用于扫地机器人的地图更新装置的技术内容不做赘述，具体可参考上述用于扫地机器人的地图更新方法的内容。

请参见图3，为本发明在一实施例中提供的可以应用用于扫地机器人的地图更新方法或用于扫地机器人的地图更新装置的扫地机器人，其中，图3中仅示出了扫地机器人中与本申请有关的部分结构，至于其他部分结构可以参考现有扫地机器人结构，这里不做详细介绍。另外，所述扫地机器人包括但单不仅限于扫地扫地机器人，下面就以扫地扫地机器人为例来对扫地机器人的实现结构做具体说明。如图3所示，该扫地扫地机器人300包括：激光雷达传感器304；存储器302，所述存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序303；处理器 301，分别连接于所述激光雷达传感器304和存储器302，所述处理器301执行所述计算机程序303时实现如图1中所述方法的步骤。或者，所述处理器301 执行所述计算机程序303时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示模块201至203的功能。

示例性的，所述计算机程序303可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器302中，并由所述处理器301执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序303在所述扫地扫地机器人300中的执行过程。例如，所述计算机程序303可以被分割成地图获取模块 201、定位算法选择模块202和目标位置定位模块203。

所述扫地扫地机器人300包括但不仅限于雷达激光传感器、处理器301、存储器302。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是扫地扫地机器人300的示例，并不构成对扫地扫地机器人300的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。

所称处理器301可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器302可以是所述扫地扫地机器人300的内部存储单元，例如扫地扫地机器人300的硬盘或内存。所述存储器302也可以是所述扫地扫地机器人300的外部存储设备，例如所述扫地扫地机器人300上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器302还可以既包括所述扫地扫地机器人300的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器302用于存储所述计算机程序以及所述扫地扫地机器人所需的其它程序和数据。所述存储器 302还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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系统，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，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。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个用于扫地机器人的地图更新方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM， Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。