本發(fā)明屬于機(jī)器人，具體涉及多維地理信息驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人智能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能機(jī)器人被越來(lái)越多的應(yīng)用于各行各業(yè)當(dāng)中，無(wú)論是代替人作業(yè)，還是加入工業(yè)生產(chǎn)中提高生產(chǎn)線(xiàn)的智能化，都發(fā)揮著重要的作用，成為很多行業(yè)急需的產(chǎn)品。其中，使用機(jī)器人對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行觀(guān)測(cè)偵察，也是機(jī)器人研究的一個(gè)重要方向。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，比如中國(guó)專(zhuān)利cn115437299a，公開(kāi)了一種伴隨運(yùn)輸機(jī)器人行進(jìn)控制方法及系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取uwb信標(biāo)與車(chē)載uwb基站的位置信息；實(shí)時(shí)獲取多個(gè)車(chē)載采集裝置相應(yīng)采集到的多組數(shù)據(jù)，多個(gè)車(chē)載采集裝置面向車(chē)體周?chē)煌轿?，每一組數(shù)據(jù)包括圖像數(shù)據(jù)和距離數(shù)據(jù)；在接收到位置信息的情況下，根據(jù)位置信息計(jì)算得到機(jī)器人的第一運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)第一運(yùn)動(dòng)參數(shù)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)；在未接收到位置信息的情況下，根據(jù)多組數(shù)據(jù)計(jì)算得到跟隨目標(biāo)位置，根據(jù)跟隨目標(biāo)位置計(jì)算得到機(jī)器人的第二運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)第二運(yùn)動(dòng)參數(shù)控制機(jī)人運(yùn)動(dòng)。再比如中國(guó)專(zhuān)利cn108885436a，公開(kāi)了自主監(jiān)視機(jī)器人系統(tǒng)，包括底盤(pán)；驅(qū)動(dòng)器，將底盤(pán)支撐在家庭中的地板表面上方并且配置成使底盤(pán)移動(dòng)經(jīng)過(guò)地板表面；可變高度構(gòu)件，聯(lián)接到底盤(pán)并且能夠垂直延伸；相機(jī)，由可變高度構(gòu)件支撐；以及控制器，被配置為操作驅(qū)動(dòng)器以將機(jī)器人導(dǎo)航到家庭內(nèi)的位置，在到達(dá)第一位置時(shí)調(diào)節(jié)可變高度構(gòu)件的高度，并且當(dāng)可變高度構(gòu)件處于調(diào)節(jié)高度時(shí)，操作相機(jī)以在第一位置處捕獲家庭的數(shù)字圖像。

3、上述兩種現(xiàn)有技術(shù)，機(jī)器人未對(duì)目標(biāo)進(jìn)行鎖定，不容易觀(guān)測(cè)到機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中目標(biāo)的具體活動(dòng)。因此，提供多維地理信息驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人智能控制方法及系統(tǒng)，以提高機(jī)器人工作效率和智能化水平，是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供多維地理信息驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人智能控制方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供了多維地理信息驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人智能控制方法，該方法包括如下步驟：

3、步驟1、獲取機(jī)器人的第一位置，基于第一位置獲取機(jī)器人頭部第一功能部件中心位置的第一坐標(biāo)，其中，第一位置為機(jī)器人定位模塊的三維坐標(biāo)；

4、步驟2、采集目標(biāo)對(duì)象中心點(diǎn)處的第二坐標(biāo)，獲取第一坐標(biāo)與第二坐標(biāo)間的直線(xiàn)連接線(xiàn)，基于直線(xiàn)連接線(xiàn)控制機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一功能部件中心位置對(duì)焦鎖定目標(biāo)對(duì)象；

5、步驟3、基于第二坐標(biāo)確定對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行觀(guān)測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)，并獲取關(guān)鍵點(diǎn)的第二位置；

6、步驟4、基于第一位置和第二位置規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的行進(jìn)方向和行駛路線(xiàn)，控制機(jī)器人移動(dòng)至關(guān)鍵點(diǎn)。

7、具體地，目標(biāo)對(duì)象為人、車(chē)輛、或物體。

8、具體地，步驟2中，基于直線(xiàn)連接線(xiàn)控制機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)包括：

9、實(shí)時(shí)獲取第一功能部件中心位置處正面朝向所在的第一直線(xiàn)，計(jì)算第一直線(xiàn)與直線(xiàn)連接線(xiàn)的水平夾角，以及第一直線(xiàn)與直線(xiàn)連接線(xiàn)的垂直夾角；

10、基于水平夾角和垂直夾角控制機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)。

11、具體地，步驟4中，控制機(jī)器人移動(dòng)至關(guān)鍵點(diǎn)過(guò)程中，若在機(jī)器人行駛方向上的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到第一障礙物，則進(jìn)行以下操作：

12、步驟41、獲取機(jī)器人當(dāng)前時(shí)刻的第三位置和第一速度，并獲取第一障礙物的第四位置和第二速度，其中，當(dāng)前時(shí)刻為檢測(cè)到第一障礙物的時(shí)刻；

13、步驟42、基于第三位置、第一速度、第四位置和第二速度判斷機(jī)器人和第一障礙物是否會(huì)相撞，若不會(huì)，則繼續(xù)以第一速度沿著行駛路線(xiàn)行駛；若會(huì)，則進(jìn)入步驟43；

14、步驟43、計(jì)算機(jī)器人底部中心點(diǎn)與第一障礙物底部中心點(diǎn)間的距離為第一預(yù)設(shè)距離時(shí)的第一相遇時(shí)間和第一障礙物的第一相遇位置；

15、步驟44、基于第一相遇時(shí)間和第一相遇位置分別生成第一類(lèi)行駛路線(xiàn)和第二類(lèi)行駛路線(xiàn)，其中，第一類(lèi)行駛路線(xiàn)為以第一速度行駛的新規(guī)劃路線(xiàn)，第二類(lèi)行駛路線(xiàn)為以不同于第一速度的速度行駛的新規(guī)劃路線(xiàn)；

16、步驟45、按照預(yù)設(shè)規(guī)則從第一類(lèi)行駛路線(xiàn)和第二類(lèi)行駛路線(xiàn)中獲取新的行駛路線(xiàn)，控制機(jī)器人按照新的行駛路線(xiàn)行駛。

17、具體地，步驟44中，生成第一類(lèi)行駛路線(xiàn)包括如下步驟：

18、步驟4411、提取第三位置和第二位置間的連接線(xiàn)，將經(jīng)過(guò)第一相遇位置垂直于連接線(xiàn)的直線(xiàn)定義為第一參考線(xiàn)；

19、步驟4412、分別在第一參考線(xiàn)上，距離第一相遇位置第一預(yù)設(shè)距離處設(shè)置兩個(gè)調(diào)整節(jié)點(diǎn)，將靠近第一障礙物的調(diào)整節(jié)點(diǎn)定義為第一調(diào)整節(jié)點(diǎn)，將遠(yuǎn)離第一障礙物的調(diào)整節(jié)點(diǎn)定義為第二調(diào)整節(jié)點(diǎn)；

20、步驟4413、將經(jīng)過(guò)參考節(jié)點(diǎn)且平行于連接線(xiàn)的直線(xiàn)定義為第二參考線(xiàn)，將位于第二參考線(xiàn)上，靠近機(jī)器人一側(cè)，距離參考節(jié)點(diǎn)第二預(yù)設(shè)距離的點(diǎn)設(shè)置為第三調(diào)整節(jié)點(diǎn)，并將位于第二參考線(xiàn)上，靠近關(guān)鍵點(diǎn)一側(cè)，距離參考節(jié)點(diǎn)第三預(yù)設(shè)距離的點(diǎn)設(shè)置為第四調(diào)整節(jié)點(diǎn)，其中，參考節(jié)點(diǎn)為第一調(diào)整節(jié)點(diǎn)或第二調(diào)整節(jié)點(diǎn)；

21、步驟4414、將行駛路線(xiàn)上與第四調(diào)整節(jié)點(diǎn)垂直距離為第四預(yù)設(shè)距離的點(diǎn)設(shè)置為第五調(diào)整節(jié)點(diǎn)，隨后基于第三位置、第三調(diào)整節(jié)點(diǎn)的位置、參考節(jié)點(diǎn)的位置、第四調(diào)整節(jié)點(diǎn)的位置、第五調(diào)整節(jié)點(diǎn)的位置和行駛路線(xiàn)生成第一類(lèi)參考行駛路線(xiàn)；

22、步驟4415、當(dāng)參考節(jié)點(diǎn)是第二調(diào)整節(jié)點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入步驟4416，當(dāng)參考節(jié)點(diǎn)是第一調(diào)整節(jié)點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入步驟4418；

23、步驟4416、計(jì)算機(jī)器人到達(dá)參考節(jié)點(diǎn)的調(diào)整時(shí)間，并計(jì)算調(diào)整時(shí)間和第一相遇時(shí)間的時(shí)間差，判斷時(shí)間差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，若是，則將第一類(lèi)參考行駛路線(xiàn)定義為第一類(lèi)行駛路線(xiàn)，若不是，則進(jìn)入步驟4417；

24、步驟4417、基于第一類(lèi)參考行駛路線(xiàn)，重復(fù)步驟43，計(jì)算新的第一相遇時(shí)間和新的第一相遇位置，隨后重復(fù)步驟4411，然后在連接線(xiàn)遠(yuǎn)離第一障礙物一側(cè)的第一參考線(xiàn)上設(shè)置新的第二調(diào)整節(jié)點(diǎn)，隨后重復(fù)步驟4413至步驟4417；

25、步驟4418、基于第一類(lèi)參考行駛路線(xiàn)，判斷機(jī)器人和第一障礙物是否會(huì)相撞，若不會(huì)，則進(jìn)入步驟4419，若會(huì)，則進(jìn)入步驟4420；

26、步驟4419、在第一參考線(xiàn)上，位于第一調(diào)整節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離第一障礙物一側(cè)，且距離第一調(diào)整節(jié)點(diǎn)第五預(yù)設(shè)距離的位置設(shè)置新的第一調(diào)整節(jié)點(diǎn)，并重復(fù)步驟4413至步驟4414，隨后基于第一類(lèi)參考行駛路線(xiàn)，判斷機(jī)器人和第一障礙物是否會(huì)相撞，若不會(huì)，則重復(fù)步驟4419，若會(huì)，則將上一次判定不會(huì)相撞時(shí)的第一類(lèi)參考行駛路線(xiàn)定義為第一類(lèi)行駛路線(xiàn)；

27、步驟4420、基于第一類(lèi)參考行駛路線(xiàn)，重復(fù)步驟43，計(jì)算新的第一相遇時(shí)間和新的第一相遇位置，隨后重復(fù)步驟4411，然后在連接線(xiàn)靠近第一障礙物一側(cè)的第一參考線(xiàn)上設(shè)置新的第一調(diào)整節(jié)點(diǎn)，隨后重復(fù)步驟4413至步驟4415、以及步驟4413至步驟4420。

28、具體地，步驟44中，生成第二類(lèi)行駛路線(xiàn)包括如下步驟：

29、步驟4421、提取第三位置和第二位置間的連接線(xiàn)，將經(jīng)過(guò)第一相遇位置垂直于連接線(xiàn)的直線(xiàn)定義為第一參考線(xiàn)；

30、步驟4422、以第四位置為端點(diǎn)，以第一障礙物的行駛方向?yàn)檠由旆较蛏傻谌齾⒖季€(xiàn)，隨后以第一相遇位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，按照第六預(yù)設(shè)距離的間隔，在第三參考線(xiàn)上靠近第一障礙物一側(cè)設(shè)置n1個(gè)第二相遇位置，在第一參考線(xiàn)上遠(yuǎn)離第一障礙物一側(cè)設(shè)置n2個(gè)第二相遇位置；

31、步驟4423、按照步驟4412至步驟4414的方法，為第一相遇位置和任一第二相遇位置生成兩條第二類(lèi)參考行駛路線(xiàn)，隨后刪除重復(fù)的路線(xiàn)，獲取第二類(lèi)行駛路線(xiàn)；

32、步驟4424、對(duì)于任一第二類(lèi)行駛路線(xiàn)，控制機(jī)器人在第三位置和第三調(diào)整節(jié)點(diǎn)間變速行駛，越過(guò)第三調(diào)整節(jié)點(diǎn)后按照第一速度勻速行駛，以使機(jī)器人到達(dá)參考節(jié)點(diǎn)的時(shí)間與第一障礙物到達(dá)相遇位置的時(shí)間相同，其中，相遇位置為第一相遇位置或第二相遇位置。

33、具體地，步驟45中，將第一類(lèi)行駛路線(xiàn)和第二類(lèi)行駛路線(xiàn)中機(jī)器人無(wú)法通過(guò)的行駛路線(xiàn)刪除，獲取待定行駛路線(xiàn)集合，隨后計(jì)算每條待定行駛路線(xiàn)的移動(dòng)成本，將移動(dòng)成本最小的待定行駛路線(xiàn)作為新的行駛路線(xiàn)行駛，移動(dòng)成本的計(jì)算公式為：

34、，

35、其中，ci為第i條待定行駛路線(xiàn)的移動(dòng)成本，α1和α2為參數(shù)權(quán)重系數(shù)，si為第i條待定行駛路線(xiàn)的總長(zhǎng)度，ti為通過(guò)第i條待定行駛路線(xiàn)到達(dá)第二位置的時(shí)間。

36、具體地，機(jī)器人位置的獲取方法包括：

37、步驟11、獲取機(jī)器人的估計(jì)位置，以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的第一三維坐標(biāo)點(diǎn)集合；

38、步驟12、基于估計(jì)位置和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的采集范圍，計(jì)算第一三維坐標(biāo)點(diǎn)集合對(duì)應(yīng)的采集區(qū)域，基于采集區(qū)域從第一存儲(chǔ)模塊獲取第二三維坐標(biāo)點(diǎn)集合，其中，第一存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的是機(jī)器人所在區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)點(diǎn)集合；

39、步驟13、判斷第二存儲(chǔ)模塊是否存儲(chǔ)有不可識(shí)別區(qū)域，若有，則將不可識(shí)別區(qū)域?qū)?yīng)的三維坐標(biāo)點(diǎn)從第二三維坐標(biāo)點(diǎn)集合中刪除，生成新的第二三維坐標(biāo)點(diǎn)集合，隨后進(jìn)入步驟14，若沒(méi)有，則直接進(jìn)入步驟14；

40、步驟14、計(jì)算第二三維坐標(biāo)點(diǎn)集合中三維坐標(biāo)點(diǎn)的總數(shù)，判斷總數(shù)是否等于標(biāo)準(zhǔn)值，若等于，則直接進(jìn)入步驟15，若不等于，則對(duì)第二三維坐標(biāo)點(diǎn)集合進(jìn)行增加或刪減，生成第三三維坐標(biāo)點(diǎn)集合，其中，第三三維坐標(biāo)點(diǎn)集合中三維坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)量等于標(biāo)準(zhǔn)值；

41、步驟15、對(duì)第一三維坐標(biāo)點(diǎn)集合和參考三維坐標(biāo)點(diǎn)集合進(jìn)行匹配，隨后基于匹配結(jié)果對(duì)估計(jì)位置進(jìn)行調(diào)整，獲取機(jī)器人位置，其中，參考三維坐標(biāo)點(diǎn)集合為第二三維坐標(biāo)點(diǎn)集合或第三三維坐標(biāo)點(diǎn)集合。

42、具體地，步驟15之后還包括：

43、步驟16、判斷采集區(qū)域是否有第二障礙物，若沒(méi)有，則將第二存儲(chǔ)模塊中的不可識(shí)別區(qū)域刪除，若有，則進(jìn)入步驟17；

44、步驟17、獲取第二障礙物的輪廓和第五位置，基于輪廓和第五位置，提取第二三維坐標(biāo)點(diǎn)集合中被第二障礙物遮擋的遮擋部分；

45、步驟18、獲取遮擋部分對(duì)應(yīng)的立體輪廓，將立體輪廓圍繞的區(qū)域定義為不可識(shí)別區(qū)域。

46、第二方面，本發(fā)明還提供了多維地理信息驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：計(jì)算控制單元、定位模塊和數(shù)據(jù)接收模塊，計(jì)算控制單元包括第一計(jì)算模塊、朝向控制模塊、路線(xiàn)規(guī)劃模塊和行走控制模塊；

47、定位模塊，用于獲取機(jī)器人的第一位置，其中，第一位置為機(jī)器人定位模塊的三維坐標(biāo)；

48、第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)第一位置獲取機(jī)器人頭部第一功能部件中心位置的第一坐標(biāo)；

49、數(shù)據(jù)接收模塊，用于采集目標(biāo)對(duì)象中心點(diǎn)處的第二坐標(biāo)；

50、朝向控制模塊，還用于獲取第一坐標(biāo)與第二坐標(biāo)間的直線(xiàn)連接線(xiàn)，基于直線(xiàn)連接線(xiàn)控制機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一功能部件中心位置對(duì)焦鎖定目標(biāo)對(duì)象；

51、第一計(jì)算模塊，還用于根據(jù)第二坐標(biāo)確定對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行觀(guān)測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)，并獲取關(guān)鍵點(diǎn)的第二位置；

52、路線(xiàn)規(guī)劃模塊，用于根據(jù)第一位置和第二位置規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的行進(jìn)方向和行駛路線(xiàn)；

53、行走控制模塊，用于控制機(jī)器人移動(dòng)至關(guān)鍵點(diǎn)。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少如下所述：

55、本發(fā)明中，首先，基于機(jī)器人的位置計(jì)算機(jī)器人頭部第一功能部件中心位置的第一坐標(biāo)，隨后采集目標(biāo)對(duì)象中心點(diǎn)處的第二坐標(biāo)，獲取第一坐標(biāo)與第二坐標(biāo)間的直線(xiàn)連接線(xiàn)，基于直線(xiàn)連接線(xiàn)控制機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一功能部件中心位置對(duì)焦鎖定目標(biāo)對(duì)象，其次，基于機(jī)器人的位置和目標(biāo)對(duì)象的位置，確定對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀(guān)測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)位置，最后，規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的行進(jìn)方向和行駛路線(xiàn)，控制機(jī)器人移動(dòng)至關(guān)鍵點(diǎn)位置，并在該關(guān)鍵點(diǎn)位置對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)本發(fā)明，可以實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行鎖定，機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程中也能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的視覺(jué)跟隨，同時(shí)，在關(guān)鍵位置對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行觀(guān)察，在不對(duì)目標(biāo)對(duì)象造成影響的情況下，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行全面觀(guān)察，提高了機(jī)器人的工作效率和智能化水平。