[發(fā)明專利]一種機(jī)器人語義地圖導(dǎo)航方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110784351.6
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113515583A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍光磊;李瑞峰;梁鳳順;溫寬昌;常騏川;黃小春;李振宏;梁培棟
• 申請（專利權(quán)）人: 福建（泉州）哈工大工程技術(shù)研究院
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06F16/28;G06N7/00
• 代理公司: 泉州市立航專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35236
• 代理人: 簡梅芳

本發(fā)明公開一種機(jī)器人語義地圖導(dǎo)航方法，涉及導(dǎo)航技術(shù)，通過如下方法步驟的語義地圖構(gòu)建，機(jī)器人掃描固定空間輪廓的得到空間環(huán)境信息，將固定空間劃分出語義區(qū)域，采集出多點作為語義標(biāo)識，形成語義區(qū)域由語義標(biāo)識組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，建立語義內(nèi)容庫、語義區(qū)域?qū)嶓w任務(wù)庫及兩者關(guān)聯(lián)的語義任務(wù)庫；通過如下方法步驟實現(xiàn)語義地圖的導(dǎo)航，機(jī)器人接收到語義任務(wù)，采集語義任務(wù)內(nèi)容分析得出實體語義關(guān)系，與語義標(biāo)識進(jìn)行比較得出當(dāng)前位置，建立出當(dāng)前位置所在的語義區(qū)域至執(zhí)行任務(wù)位置所在的語義區(qū)域的拓?fù)潢P(guān)系，從語義地圖中規(guī)劃出多條路徑，選擇出一條路徑作為導(dǎo)航路徑。該方法能夠使得機(jī)器人更有效的認(rèn)知空間語義、理解自然語言進(jìn)行語義任務(wù)導(dǎo)航。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人語義地圖導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近些年，服務(wù)機(jī)器人語義導(dǎo)航算法研究逐漸加深，通過語義導(dǎo)航逐步成為熱點問題。這些方法采用視覺算法，通過觀測的實物，逐步指示機(jī)器人移動，直到機(jī)器人到達(dá)指定目標(biāo)點或者區(qū)域。

現(xiàn)有的一些語義導(dǎo)航的服務(wù)機(jī)器人，如Yi等人將物體及其空間形成一定的語義關(guān)系，同時結(jié)合機(jī)器人里程計信息，形成拓?fù)潢P(guān)系的語義地圖，采用貝葉斯定位模型，通過定位實現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航，該方法利用設(shè)置好的物體空間關(guān)系，利用這種物體空間拓?fù)潢P(guān)系實現(xiàn)導(dǎo)航。如Segvic等人與Blanco等人采用與Yi類似的語義導(dǎo)航方法，不同點在于，Segvic等人提出關(guān)鍵幀與混合地圖匹配的原則，在某些特定未知環(huán)境也可實現(xiàn)導(dǎo)航，Blanco等人采用基于混合地圖的置信度分配方法，減少了由環(huán)境改變帶來的空間不確定性影響，提高了穩(wěn)定性及效率。再如2012年Ko等人通過機(jī)器人的位置關(guān)系與視覺路標(biāo)建立語義地圖。將路標(biāo)、區(qū)域及它們之間的語義關(guān)系構(gòu)成語義地圖，并在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)類似人行為的語義導(dǎo)航，該方法采用ROI及特征識別實現(xiàn)機(jī)器人導(dǎo)航，如果機(jī)器人在某段時間沒有發(fā)現(xiàn)特征，會影響整個導(dǎo)航過程。2013年Ko等人采用貝葉斯構(gòu)建語義地圖，實現(xiàn)語義導(dǎo)航。機(jī)器人移動過程中，不斷記錄存儲用于導(dǎo)航的景物以及相對方向，形成的語義導(dǎo)航實際上采用不停估計服務(wù)機(jī)器人當(dāng)前位置，以及比對記錄下的景物，根據(jù)其相對方向引導(dǎo)機(jī)器人靠近目標(biāo)的過程，該方法同樣采用視覺方法，識別景物失敗時，導(dǎo)航失效。還有，如2014年Kim等人提出了一種基于視覺的語義導(dǎo)航框架，通過機(jī)器人連接室內(nèi)環(huán)境照片，并通過遍歷這些圖片序列實現(xiàn)語義導(dǎo)航，這種方法需要逐幀遍歷圖片，運(yùn)算量較大。

可見，當(dāng)前現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人大多僅關(guān)注房間整體的空間語義，在不同的房間完成不同的任務(wù)，但是實際生活中服務(wù)機(jī)器人在房間內(nèi)的任務(wù)是多變的，在不同區(qū)域可有不同任務(wù)，因此現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人不能更為智能的認(rèn)知空間語義、理解自然語言，更有效的去執(zhí)行語義任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使得服務(wù)機(jī)器人更有效的認(rèn)知空間語義、理解自然語言進(jìn)行語義任務(wù)導(dǎo)航的一種機(jī)器人語義地圖導(dǎo)航方法，該方法將空間劃分語義區(qū)域與實體構(gòu)建實體關(guān)系，在接收到語義任務(wù)時能夠映射構(gòu)建出語義區(qū)域與實體關(guān)系的拓?fù)潢P(guān)系，最終達(dá)到語義區(qū)域上的無定位導(dǎo)航。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種機(jī)器人語義地圖導(dǎo)航方法，

通過如下方法步驟的語義地圖構(gòu)建，

步驟一、通過激光傳感器掃描固定空間輪廓的得到空間環(huán)境信息，

步驟二、將固定空間劃分出特定屬性的語義區(qū)域，并根據(jù)語義區(qū)域劃分從環(huán)境信息中采集出多點作為語義標(biāo)識，形成語義區(qū)域由語義標(biāo)識組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，

步驟三、建立語義內(nèi)容任務(wù)庫；

通過如下方法步驟實現(xiàn)語義地圖的導(dǎo)航，

步驟1、機(jī)器人接收到語義任務(wù)，采集語義任務(wù)內(nèi)容從語義內(nèi)容任務(wù)庫分析得出要進(jìn)行的執(zhí)行任務(wù)形成實體語義關(guān)系，

步驟2、通過激光傳感器掃描并與語義標(biāo)識進(jìn)行比較得出當(dāng)前位置，并根據(jù)實體語義關(guān)系中實體與語義區(qū)域的映射建立出當(dāng)前位置所在的語義區(qū)域至執(zhí)行任務(wù)位置所在的語義區(qū)域的拓?fù)潢P(guān)系，