一种基于电子地图的室内巡检机器人定位方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电子地图的室内巡检机器人定位方法和系统，该方法包括获取室内坐标图和电子地图；选择能够反映位置的若干控制点，分别获取各控制点在室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系中的第一坐标组和第二坐标组；基于第一坐标组和第二坐标组中控制点的坐标对应关系确定室内坐标图和电子地图的坐标对应转换关系；基于坐标对应转换关系对待转换的机器人电子地图坐标进行转换，以得到机器人室内坐标。本发明专利技术通过室内地图与电子地图结合对机器人进行精准定位，使得机器人能报告异常发生地点以便监管人员及时处理，具有工作效率高、人力成本低、智能化高、灵活度高等优点，并且适合长时间远距离的导航定位。合长时间远距离的导航定位。合长时间远距离的导航定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子地图的室内巡检机器人定位方法和系统


[0001]本专利技术涉及智能化巡检领域，特别是一种基于电子地图的室内巡检机器人定位方法和系统。

技术介绍

[0002]目前，移动机器人常用的定位方法有绝对定位和相对定位两种定位方式。绝对定位精度高、误差小，但涉及到对周围环境特征的提取和匹配，比较复杂，成本较高，对环境模型的依赖性较大。相对定位是随着机器人运行时间的增长，里程计算误差不断累加，导致定位精度不断下降，定位误差不断增大，因此惯性定位不适合长时间远距离的导航定位。
[0003]在监狱系统中，主要的监控手段是通过在关键区域布置摄像头进行监控，依托定制化的监控平台，以及各类监控系统软件，实现视频显示，重点录制等功能。此类系统通常包含一个监控指挥中心以及多个分控中心，指挥中心负责整体的调度以及所有数据的收集处理，分控中心则是监控某个监区，并将数据上传到指挥中心，从而实现协调管理。由于警力有限，视频监控中心主要配备一到两名专职人员，对全监狱大量实时监控画面进行肉眼观察，存在两个弊端：一方面，人可能会疏忽和犯错，靠人来对海量的画面进行监控，存在较大的难度，也给相关监管人员施加了无形的工作压力；另一方面，实时画面和录制下来的图像利用率不高。在这种情况下，这套视频监控系统只起到了两个作用，一是充当“望远镜”的角色，在接到报警时，可以查看现场的情况；另一是可以将视频用于调查取证。由于现有技术功能单一，整套视频管理系统并没有对监狱的管理起到很大的提升作用。
[0004]在巡检方面，大多数监狱目前仍是人工巡检，由监管人员直接到各个监区进行现场巡视，在需要检查的巡检点安装电子巡更点，巡查警察在检查完该区，未发现异常后，通过随身磁卡在电子巡更点的数据采集器上刷卡，完成该区域的人工巡查。传统巡检方式会带来很大的工作量，并且存在一定失误风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述现有技术存在的问题，提供了一种基于电子地图的室内巡检机器人定位方法和系统，能够对机器人进行精确定位，能够在巡检过程中及时确定异常情况的位置。
[0006]本专利技术公开了一种基于电子地图的室内巡检机器人定位方法，包括：
[0007]S1：获取室内坐标图和电子地图；
[0008]S2：选择能够反映位置的若干控制点，分别获取各控制点在室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系中的第一坐标组和第二坐标组；
[0009]S3：基于第一坐标组和第二坐标组中控制点的坐标对应关系确定室内坐标图和电子地图的坐标对应转换关系；
[0010]S4：基于坐标对应转换关系对待转换的机器人电子地图坐标进行转换，以得到机器人室内坐标。
[0011]进一步地，所述的步骤S1，包括：
[0012]测绘室内巡检机器人固定行动轨迹得到室内坐标图；
[0013]离线下载获取电子地图。
[0014]进一步地，所述的步骤S2，包括：
[0015]选择至少三个控制点，分别获取各控制点在室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系中的第一坐标组和第二坐标组。
[0016]进一步地，所述的步骤S3，包括：
[0017]选择具有未知参数的第一坐标转换模型；
[0018]将第一坐标组和第二坐标组导入第一坐标转换模型以确定未知参数，进而得到用于转换室内坐标图和电子地图坐标的第二坐标转换模型；
[0019]所述的步骤S4，包括：
[0020]基于第二坐标转换模型对待转换的机器人电子地图坐标进行转换，以得到机器人室内坐标。
[0021]进一步地，其中，该模型的未知参数包括：
[0022]三个平移参数
△
X、
△
Y、
△
Z，用于反映不同坐标系原点之间的坐标差值；
[0023]三个旋转参数ε
X
、ε
Y
、ε
Z
，使得室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系按旋转参数旋转后能够重合；
[0024]尺度参数m，即室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系内的同一段直线的长度比值，用于实现尺度的比例转换。
[0025]进一步地，所述的步骤S4之后，还包括：基于不同时刻的机器人室内坐标确定机器人巡检轨迹和运行速度。
[0026]本专利技术还公开了一种基于电子地图的室内巡检机器人的巡检方法，包括：
[0027]获取机器人周围的图像信息识别场景中的物体，用于实现识别巡检轨迹；
[0028]基于图像信息识别人员数量，用于清点人数并判断是否存在人数异常；
[0029]通过识别图像信息中人体的关键点获取人体的肢体动作信息，并基于肢体信息判断是否存在危险动作异常；
[0030]若存在人数异常或危险动作异常，则控制警报器警报，并采用上文所述的基于电子地图的室内巡检机器人定位方法向控制室端反馈机器人定位位置。
[0031]进一步地，该方法还包括：获取包括气体浓度信息和温湿度信息在内的环境信息；将环境信息与其对应的预警阈值比较，若超过预警阈值则控制警报器警报，并采用上文所述的基于电子地图的室内巡检机器人定位方法向控制室端反馈机器人定位位置。
[0032]本专利技术还公开了一种基于电子地图的室内巡检机器人定位系统，包括：
[0033]地图模块，用于获取室内坐标图和电子地图；
[0034]控制点模块，用于选择能够反映位置的若干控制点，分别获取各控制点在室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系中的第一坐标组和第二坐标组；
[0035]转换模型模块，用于基于第一坐标组和第二坐标组中控制点的坐标对应关系确定室内坐标图和电子地图的坐标对应转换关系；
[0036]定位模块，用于基于坐标对应转换关系对待转换的机器人电子地图坐标进行转换，以得到机器人室内坐标。
[0037]本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读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上文所述的基于电子地图的室内巡检机器人定位方法。
[0038]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0039]本专利技术能够应用于室内智能巡检机器人，同时结合强大的远程监控平台、数据服务器以及相关附件，可实现对监狱等封闭室内环境与设备的不间断的移动往返监控、监测及应急灾情报警和处置，通过室内地图与电子地图结合，精准报告异常发生地点并进行及时处理，具有工作效率高、人力成本低、智能化高、灵活度高等优点，并且适合长时间远距离的导航定位。
[0040]本专利技术的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0042]图1是本专利技术优选实施例公开的基于电子地图的室内巡检机器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电子地图的室内巡检机器人定位方法，其特征在于，包括：S1：获取室内坐标图和电子地图；S2：选择能够反映位置的若干控制点，分别获取各控制点在室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系中的第一坐标组和第二坐标组；S3：基于第一坐标组和第二坐标组中控制点的坐标对应关系确定室内坐标图和电子地图的坐标对应转换关系；S4：基于坐标对应转换关系对待转换的机器人电子地图坐标进行转换，以得到机器人室内坐标。2.根据权利要求1所述的基于电子地图的室内巡检机器人定位方法，其特征在于，所述的步骤S1，包括：测绘室内巡检机器人固定行动轨迹得到室内坐标图；离线下载获取电子地图。3.根据权利要求1所述的基于电子地图的室内巡检机器人定位方法，其特征在于，所述的步骤S2，包括：选择至少三个控制点，分别获取各控制点在室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系中的第一坐标组和第二坐标组。4.根据权利要求1所述的基于电子地图的室内巡检机器人定位方法，其特征在于，所述的步骤S3，包括：选择具有未知参数的第一坐标转换模型；将第一坐标组和第二坐标组导入第一坐标转换模型以确定未知参数，进而得到用于转换室内坐标图和电子地图坐标的第二坐标转换模型；所述的步骤S4，包括：基于第二坐标转换模型对待转换的机器人电子地图坐标进行转换，以得到机器人室内坐标。5.根据权利要求4所述的基于电子地图的室内巡检机器人定位方法，其特征在于，其中，该模型的未知参数包括：三个平移参数
△
X、
△
Y、
△
Z，用于反映不同坐标系原点之间的坐标差值；三个旋转参数ε
X
、ε
Y
、ε
Z
，使得室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标系按旋转参数旋转后能够重合；尺度参数m，即室内坐标图的坐标系和电子地图的坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚臣，毕天平，常春光，冉德陶，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：