本發(fā)明涉及爬樓多足機(jī)器人，尤其涉及一種面向爬樓多足機(jī)器人的定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的發(fā)展，爬樓多足機(jī)器人應(yīng)用于生活或者工業(yè)中，爬樓多足機(jī)器人針對樓梯進(jìn)行爬梯，并在爬梯過程中逐步踏足多個(gè)樓梯層，在現(xiàn)有技術(shù)中，基于樓梯層定位導(dǎo)向信號，并基于導(dǎo)向信號定義爬樓多足機(jī)器人的前進(jìn)方向，可是，現(xiàn)有技術(shù)僅僅把控爬樓多足機(jī)器人的前進(jìn)方向，并沒有針對爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)進(jìn)行把控，也無法保證爬樓多足機(jī)器人的動態(tài)平衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種面向爬樓多足機(jī)器人的定位方法及系統(tǒng)，基于周邊環(huán)境圖像劃分多個(gè)環(huán)境區(qū)域，并根據(jù)各個(gè)環(huán)境特征的組合而定義樓梯場景，以便于明確樓梯場景，并將爬樓多足機(jī)器人處于樓梯場景內(nèi)，同時(shí)，根據(jù)第一圖像以及實(shí)時(shí)圖像構(gòu)建樓梯立體模型，充分考慮了激光雷達(dá)采集樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云以及基于攝像頭采集樓梯場景內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像，進(jìn)而把控樓梯立體模型，并針對樓梯立體模型的樓梯層進(jìn)行把控，以便于爬樓多足機(jī)器人更好地在多個(gè)樓梯層進(jìn)行爬梯動作，同時(shí)，根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)定義爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心，爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心隨著樓梯立體模型所記錄的樓梯層數(shù)據(jù)而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以維持爬樓多足機(jī)器人的動態(tài)平衡，保證了爬樓多足機(jī)器人的爬梯平穩(wěn)性，并能夠及時(shí)觸發(fā)多足機(jī)器人的姿態(tài)重心的調(diào)整以及動作，另外，基于障礙物的類型觸發(fā)爬樓多足機(jī)器人的避障動作，并觸發(fā)爬樓路徑的動態(tài)調(diào)整。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種面向爬樓多足機(jī)器人的定位方法，應(yīng)用于面向爬樓多足機(jī)器人的定位場景；

3、所述面向爬樓多足機(jī)器人的定位方法，包括：

4、采集處于爬樓多足機(jī)器人的周邊環(huán)境圖像，并根據(jù)周邊環(huán)境圖像劃分多個(gè)環(huán)境區(qū)域；

5、根據(jù)多個(gè)環(huán)境區(qū)域的識別而確定對應(yīng)的環(huán)境特征，根據(jù)各個(gè)環(huán)境特征的組合而定義樓梯場景；

6、在爬樓多足機(jī)器人處于樓梯場景內(nèi)，基于激光雷達(dá)采集樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云，并根據(jù)樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云構(gòu)建第一圖像；同時(shí)，基于攝像頭采集樓梯場景內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)第一圖像以及實(shí)時(shí)圖像構(gòu)建樓梯立體模型；

7、在樓梯立體模型構(gòu)建坐標(biāo)系，并記錄爬樓多足機(jī)器人所在的位置，同時(shí)，采集爬樓多足機(jī)器人在爬樓梯的姿態(tài)數(shù)據(jù)；

8、根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)定義爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心，爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心隨著樓梯立體模型所記錄的樓梯層數(shù)據(jù)而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以維持爬樓多足機(jī)器人的動態(tài)平衡；

9、若爬樓多足機(jī)器人探測到障礙物時(shí)，基于障礙物的類型觸發(fā)爬樓多足機(jī)器人的避障動作，并觸發(fā)爬樓路徑的動態(tài)調(diào)整。

10、可選的，所述采集處于爬樓多足機(jī)器人的周邊環(huán)境圖像，并根據(jù)周邊環(huán)境圖像劃分多個(gè)環(huán)境區(qū)域，包括：

11、基于爬樓多足機(jī)器人向四周拍攝，并采集多個(gè)圖像，多個(gè)圖像分別處于爬樓多足機(jī)器人向的不同方位；

12、根據(jù)多個(gè)圖像以及爬樓多足機(jī)器人的中心位置構(gòu)建爬樓多足機(jī)器人的周邊環(huán)境圖像；

13、基于周邊環(huán)境圖像凸顯輪廓線，并根據(jù)輪廓線的閉環(huán)而構(gòu)建周邊環(huán)境圖像的多個(gè)閉環(huán)區(qū)域；

14、基于閉環(huán)區(qū)域?qū)χ苓叚h(huán)境圖像進(jìn)行劃分，并劃分多個(gè)環(huán)境區(qū)域，此時(shí)，基于相鄰的兩個(gè)閉環(huán)區(qū)域定義連貫系數(shù)，若連貫系數(shù)大于預(yù)設(shè)連貫系數(shù)閾值，則針對相鄰的兩個(gè)閉環(huán)區(qū)域進(jìn)行合并。

15、可選的，所述根據(jù)多個(gè)環(huán)境區(qū)域的識別而確定對應(yīng)的環(huán)境特征，根據(jù)各個(gè)環(huán)境特征的組合而定義樓梯場景，包括：

16、定格多個(gè)環(huán)境區(qū)域，并定義多個(gè)環(huán)境區(qū)域之間的相對位置；

17、對多個(gè)環(huán)境區(qū)域以及環(huán)境學(xué)習(xí)模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并基于環(huán)境學(xué)習(xí)模型對多個(gè)環(huán)境區(qū)域進(jìn)行同步識別，以輸出第一形狀參數(shù)；

18、根據(jù)多個(gè)環(huán)境區(qū)域之間的相對位置定義第一位置參數(shù)；

19、根據(jù)第一形狀參數(shù)以及第一位置參數(shù)確定對應(yīng)的環(huán)境特征；

20、采集各個(gè)環(huán)境特征，并基于各個(gè)環(huán)境特征的組合而定義樓梯場景，此時(shí)，根據(jù)各個(gè)環(huán)境特征的組合篩選樓梯層特征，以樓梯層特征關(guān)聯(lián)其余的環(huán)境特征，并根據(jù)樓梯層特征和其余的環(huán)境特征定義樓梯場景。

21、可選的，所述在爬樓多足機(jī)器人處于樓梯場景內(nèi)，基于激光雷達(dá)采集樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云，并根據(jù)樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云構(gòu)建第一圖像；同時(shí)，基于攝像頭采集樓梯場景內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)第一圖像以及實(shí)時(shí)圖像構(gòu)建樓梯立體模型，包括：

22、在爬樓多足機(jī)器人處于樓梯場景內(nèi)，基于激光雷達(dá)采集樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云；

23、采集多個(gè)點(diǎn)云，并根據(jù)多個(gè)點(diǎn)云構(gòu)建點(diǎn)云集合；

24、基于點(diǎn)云集合的異常排查而定義異常點(diǎn)元，并針對異常點(diǎn)云進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云集合的優(yōu)化；

25、將優(yōu)化后的點(diǎn)云集合匹配至樓梯場景，此時(shí)，根據(jù)優(yōu)化后的點(diǎn)云集合構(gòu)建第一圖像。

26、可選的，所述在爬樓多足機(jī)器人處于樓梯場景內(nèi)，基于激光雷達(dá)采集樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云，并根據(jù)樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云構(gòu)建第一圖像；同時(shí)，基于攝像頭采集樓梯場景內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)第一圖像以及實(shí)時(shí)圖像構(gòu)建樓梯立體模型，還包括：

27、基于第一圖像定位樓梯的所在方位；

28、根據(jù)樓梯的所在方位觸發(fā)攝像頭的位置調(diào)整，直至攝像頭正對樓梯的所在方位，并根據(jù)樓梯的傾斜程度而調(diào)整攝像頭的仰角；

29、基于攝像頭采集樓梯場景內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像；

30、關(guān)聯(lián)實(shí)時(shí)圖像以及第一圖像，根據(jù)第一圖像以及實(shí)時(shí)圖像構(gòu)建樓梯立體模型。

31、可選的，所述在樓梯立體模型構(gòu)建坐標(biāo)系，并記錄爬樓多足機(jī)器人所在的位置，同時(shí)，采集爬樓多足機(jī)器人在爬樓梯的姿態(tài)數(shù)據(jù)，包括：

32、采集樓梯立體模型；

33、基于樓梯立體模型定位樓梯立體模型的原點(diǎn)，并基于原點(diǎn)以及樓梯立體模型構(gòu)建坐標(biāo)系，此時(shí)，引入了樓梯立體模型中樓梯傾斜方向，并根據(jù)樓梯傾斜方向作為坐標(biāo)系中的x軸方向，同時(shí)，根據(jù)各個(gè)樓梯層之間的相對距離定義x軸中各數(shù)值的間隔；

34、在爬樓多足機(jī)器人處于樓梯時(shí)，將爬樓多足機(jī)器人融入于樓梯立體模型；

35、記錄爬樓多足機(jī)器人所在的位置，并確定爬樓多足機(jī)器人的位置坐標(biāo)；

36、采集爬樓多足機(jī)器人在爬樓梯的姿態(tài)數(shù)據(jù)，基于姿態(tài)數(shù)據(jù)定義爬樓多足機(jī)器人的受力情況，并將受力情況關(guān)聯(lián)爬樓多足機(jī)器人的位置坐標(biāo)；

37、在坐標(biāo)系中，針對爬樓多足機(jī)器人的受力情況進(jìn)行姿態(tài)分解，并管控爬樓多足機(jī)器人在各個(gè)方向的偏擺程度。

38、可選的，所述根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)定義爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心，爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心隨著樓梯立體模型所記錄的樓梯層數(shù)據(jù)而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以維持爬樓多足機(jī)器人的動態(tài)平衡，包括：

39、定格姿態(tài)數(shù)據(jù)；

40、基于姿態(tài)數(shù)據(jù)定義爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心，并對爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控；

41、采集爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心的位置；

42、基于姿態(tài)重心的位置以及樓梯立體模型所記錄的樓梯層數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

43、針對姿態(tài)重心的位置以及樓梯層數(shù)據(jù)定義重心平衡范圍；

44、根據(jù)重心平衡范圍與姿態(tài)重心的位置進(jìn)行動態(tài)對比，同時(shí)，爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心隨著樓梯立體模型所記錄的樓梯層數(shù)據(jù)而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以維持爬樓多足機(jī)器人的動態(tài)平衡。

45、可選的，所述若爬樓多足機(jī)器人探測到障礙物時(shí)，基于障礙物的類型觸發(fā)爬樓多足機(jī)器人的避障動作，并觸發(fā)爬樓路徑的動態(tài)調(diào)整，包括：

46、實(shí)時(shí)記錄爬樓多足機(jī)器人的爬梯動作，并對周邊進(jìn)行障礙物探測；

47、采集探測圖像，并根據(jù)探測圖像進(jìn)行動態(tài)識別，以定義障礙物物；障礙物物包括樓梯踏空區(qū)域、處于樓梯層的物體、樓梯層的前端；

48、根據(jù)障礙物物匹配對應(yīng)的障礙物的類型。

49、可選的，所述若爬樓多足機(jī)器人探測到障礙物時(shí)，基于障礙物的類型觸發(fā)爬樓多足機(jī)器人的避障動作，并觸發(fā)爬樓路徑的動態(tài)調(diào)整，還包括：

50、若障礙物具有多個(gè)，基于多個(gè)障礙物的類型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并構(gòu)建障礙物集合，此時(shí)，障礙物集合隨著爬樓多足機(jī)器人的爬梯而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；

51、根據(jù)障礙物集合定義各個(gè)障礙物所圍合的障礙物區(qū)域，并將障礙物區(qū)域以及爬樓多足機(jī)器人的位置進(jìn)行動態(tài)對比；

52、若爬樓多足機(jī)器人處于障礙物區(qū)域時(shí)，則觸發(fā)爬樓多足機(jī)器人的避障動作，并根據(jù)所應(yīng)對的障礙物的類型進(jìn)行對應(yīng)的動作調(diào)整，同時(shí)，基于爬樓多足機(jī)器人的換向移動而觸發(fā)爬樓路徑的動態(tài)調(diào)整。

53、另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種面向爬樓多足機(jī)器人的定位系統(tǒng)，所述面向爬樓多足機(jī)器人的定位系統(tǒng)包括：

54、區(qū)域模塊，用于采集處于爬樓多足機(jī)器人的周邊環(huán)境圖像，并根據(jù)周邊環(huán)境圖像劃分多個(gè)環(huán)境區(qū)域；

55、樓梯場景模塊，用于根據(jù)多個(gè)環(huán)境區(qū)域的識別而確定對應(yīng)的環(huán)境特征，根據(jù)各個(gè)環(huán)境特征的組合而定義樓梯場景；

56、樓梯立體模型模塊，用于在爬樓多足機(jī)器人處于樓梯場景內(nèi)，基于激光雷達(dá)采集樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云，并根據(jù)樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云構(gòu)建第一圖像；同時(shí)，基于攝像頭采集樓梯場景內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)第一圖像以及實(shí)時(shí)圖像構(gòu)建樓梯立體模型；

57、姿態(tài)模塊，用于在樓梯立體模型構(gòu)建坐標(biāo)系，并記錄爬樓多足機(jī)器人所在的位置，同時(shí)，采集爬樓多足機(jī)器人在爬樓梯的姿態(tài)數(shù)據(jù)；

58、動態(tài)平衡模塊，用于根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)定義爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心，爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心隨著樓梯立體模型所記錄的樓梯層數(shù)據(jù)而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以維持爬樓多足機(jī)器人的動態(tài)平衡；

59、避障模塊，用于若爬樓多足機(jī)器人探測到障礙物時(shí)，基于障礙物的類型觸發(fā)爬樓多足機(jī)器人的避障動作，并觸發(fā)爬樓路徑的動態(tài)調(diào)整。

60、在本發(fā)明實(shí)施例中，通過本發(fā)明實(shí)施例中的方法，基于周邊環(huán)境圖像劃分多個(gè)環(huán)境區(qū)域，并根據(jù)各個(gè)環(huán)境特征的組合而定義樓梯場景，以便于明確樓梯場景，并將爬樓多足機(jī)器人處于樓梯場景內(nèi)，同時(shí)，根據(jù)第一圖像以及實(shí)時(shí)圖像構(gòu)建樓梯立體模型，充分考慮了激光雷達(dá)采集樓梯場景內(nèi)的點(diǎn)云以及基于攝像頭采集樓梯場景內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像，進(jìn)而把控樓梯立體模型，并針對樓梯立體模型的樓梯層進(jìn)行把控，以便于爬樓多足機(jī)器人更好地在多個(gè)樓梯層進(jìn)行爬梯動作，同時(shí)，根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)定義爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心，爬樓多足機(jī)器人的姿態(tài)重心隨著樓梯立體模型所記錄的樓梯層數(shù)據(jù)而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以維持爬樓多足機(jī)器人的動態(tài)平衡，保證了爬樓多足機(jī)器人的爬梯平穩(wěn)性，并能夠及時(shí)觸發(fā)多足機(jī)器人的姿態(tài)重心的調(diào)整以及動作，另外，基于障礙物的類型觸發(fā)爬樓多足機(jī)器人的避障動作，并觸發(fā)爬樓路徑的動態(tài)調(diào)整。