[發明專利]用于機器人繪圖的系統和方法

有效

• 申請號: 201780074773.6
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN110023867B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: J·龍包茨;B·I·加巴爾多斯;J-B·帕索;A·史密斯
• 申請（專利權）人: 云海智行股份有限公司
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00;G05D1/02;G05D1/12
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳潔;張鑫

公開用于機器人繪圖的系統和方法。在一些示例性實施方案中，機器人能夠在環境中行進。通過在所述環境中行進，所述機器人能夠形成包括多個節點的圖形，其中每個節點對應于所述機器人的傳感器在所述環境中的一位置處獲得的掃描。在一些示例性實施方案中，所述機器人能夠根據所述圖形生成所述環境的地圖。在一些情況下，為了促進地圖生成，所述機器人能夠將所述圖形約束成在大體上類似的位置處開始和結束。所述機器人同樣能夠對擴展掃描群組執行掃描匹配以另外確定特征在地圖中的位置，所述擴展掃描群組是通過識別掃描之間的重疊確定的。

優先權

本申請要求2016年11月1日提交的具有相同標題的共同擁有且共同未決的美國專利申請第15/340,807號的優先權，所述申請的內容以全文引用的方式并入本文中。

版權

此專利文獻的一部分公開內容包含受版權保護的材料。版權所有者不反對任何人對此專利文獻或專利公開內容進行傳真復制，因為它出現在專利和商標局的專利文件或記錄中，但是在其它方面保留所有版權。

技術領域

本申請大體上涉及機器人技術，且更具體來說，涉及用于機器人繪圖的系統和方法。

背景技術

在一些情況下，機器人繪制環境地圖。這些地圖使得機器人能夠自主導航。當機器人繪制環境地圖時，它依賴于它的感覺(例如，使用傳感器)來檢測環境的特征并記住那些特征以供隨后參考。然而，繪圖可能是一種緩慢且困難的過程，因為存在環境噪聲、傳感器噪聲和不精確性、環境的模糊性(例如，大體上類似的特征)、傳感器偏移和其它問題等等。

繪圖的不精確性可導致機器人在導航期間迷路或變得完全無法在某一環境中導航。在一些情況下，繪圖問題可導致機器人與環境中的物體或人發生碰撞，或無法實現機器人負責執行的目標。因此，在本領域中需要建立可以校正繪圖的不精確性并生成表示機器人所行進的環境和/或路線的地圖的系統和方法。

另一挑戰是，通常希望機器人價格實惠、重量輕且盡可能得小。因此，期望系統和方法計算高效，并且能夠在低成本(例如，可能更不精確)的硬件上運行，所述硬件包含傳感器和處理器。

發明內容

本公開滿足以上需要，它特別提供了用于在自主導航中的繪圖的設備和方法。本文中所描述的實例實施方案具有創新特征，其中每一個創新特征都不是必不可少的或僅負責其期望屬性。在不限制權利要求的范圍的情況下，現在將概述一些有利特征。

在第一方面中，公開一種供機器人生成地圖的方法。在一個示例性實施方案中，方法包含：機器人在環境中行進；形成包括多個節點的圖形，其中每一節點對應于機器人的傳感器在環境中的一位置處獲得的掃描；將圖形約束成在大體上類似的位置處開始和結束；對至少部分地根據多個節點的群組確定的擴展掃描群組執行掃描匹配；至少部分地基于掃描匹配，使可能位置范圍與多個節點中的每一個相關聯；確定與每一可能位置范圍相關聯的置信度；至少部分地基于置信度優化圖形，以查找多個節點的可能位置；以及根據優化圖形呈現地圖。

在一個變化形式中，地圖的生成包括利用由傳感器獲得的掃描進行光線追蹤，所述掃描與多個節點相關聯。在另一變化形式中，優化圖形包括：至少部分地基于以下生成成本函數：(1)多個節點中的每一個的相對位置，和(2)與多個節點中的每一個相關聯的置信度，以及求解出成本函數的最小值。

在另一變化形式中，將圖形約束成在大體上類似的位置處開始和結束另外包括將圖形約束成在家庭定位器能看到的地方開始和結束。在另一變化形式中，在環境中行進包括在用戶控制下行走。

在另一變化形式中，相關聯的置信度另外包括使用至少部分地指示給定節點處于給定位置的概率的概率分布。