一种建筑物内机器人定位系统及方法与流程

1.本发明涉及室内机器人定位技术领域，尤其涉及一种建筑物内机器人定位系统及方法。


背景技术：

2.目前，自主移动机器人是当前发展的热点和重点，尤其在服务机器人领域，所涉及的场景较为复杂，就需要机器人拥有自主定位导航技术。现有的自主定位导航通常采用slam(simultaneous localization and mapping，即时定位与地图构建)算法实现机器人定位、建图和路径规划，具体包括：机器人以自身开始所在的场景状态自动建立机器人坐标系，并采用该机器人坐标系给自己定位，如扫地机器人以厨房的门为原点，以厨房的纵隔墙为x轴，横隔墙为y轴，构建机器人坐标系。
3.采用slam算法虽然能够实现机器人自主定位，但当多个机器人在同一建筑物内运行时，由于处于不同位置，构建的机器人坐标系不同，如图1所示，各个机器人上报的机器人坐标(x，y，theta)由于坐标系不统一，相互之间各自为政，互相割裂，即使获取了各个机器人的位置信息，也无法进行统一调度。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种建筑物内机器人定位系统，包括：
5.第一存储模块，用于保存建筑物内设置的各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标；
6.至少一个机器人，行走于所述建筑物内，并在行走过程中上报自身在当前的机器人坐标系下的机器人相对位置信息；
7.第一处理模块，分别连接所述第一存储模块和各所述机器人，用于针对每个所述机器人，在接收到的所述机器人相对位置信息表示所述机器人位于所述电梯内时，根据对应的所述电梯的所述电梯位置坐标和所述机器人相对位置信息处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；
8.第二处理模块，分别连接各所述机器人和所述第一处理模块，用于根据所述绝对原点坐标、所述坐标轴矢量和所述机器人相对位置信息得到所述机器人采用当前的所述机器人坐标系时在所述地理坐标系下的绝对位置坐标。
9.优选的，还包括电梯识别模块，连接所述第一存储模块，所述电梯识别模块包括：
10.第一识别单元，用于获取所述建筑物内的建筑平面图，并于所述建筑平面图中识别出带叉的方块；
11.第二识别单元，连接所述第一识别单元，用于计算识别出的所述带叉的方块的最小外包矩形的四个角点在所述地理坐标系下的角点坐标，并根据各所述角点坐标计算得到所述最小外包矩形的中心点坐标作为对应的所述电梯的所述电梯位置坐标。
12.优选的，所述电梯识别模块还包括矢量识别单元，连接所述第二识别单元，用于以
所述最小外包矩形的中心点为起点，沿平行于所述最小外包矩形的长和宽的方向遍历像素，并将未遍历到表示墙体的像素的方向作为所述电梯的电梯门开设方向。
13.优选的，所述第一存储模块中还保存有电梯名称列表，所述电梯名称列表中包含各个所述电梯的电梯名称，每个所述电梯名称关联有对应的所述电梯位置坐标；
14.所述机器人相对位置信息包括所述建筑物内配置的参考锚点的当前锚点名称和所述机器人在当前的所述机器人坐标系下的相对位置坐标；
15.则所述第一处理模块包括：
16.坐标调用单元，用于在所述当前锚点名称为电梯名称时，表示所述机器人位于所述电梯内，随后根据所述电梯名称于所述电梯名称列表中调用对应的所述电梯位置坐标；
17.坐标处理单元，连接所述坐标调用单元，用于根据所述电梯位置坐标和所述相对位置坐标处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量。
18.优选的，所述绝对原点坐标和所述坐标轴矢量的计算公式如下：
[0019][0020]
其中，
[0021]
其中，(x0,y0)用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的所述绝对原点坐标，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的x轴方向，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的y轴方向，(x,y,θ)用于表示所述机器人的所述相对位置坐标，(xgis,ygis)用于表示所述电梯位置坐标，α用于表示所述电梯的电梯门开设方向与所述地理坐标系的坐标轴的夹角，所述电梯门开设方向对应的矢量表示为(cosα,sinα)。
[0022]
优选的，还包括第二存储模块，连接所述第一处理模块，用于保存各所述机器人的所述绝对位置坐标，所述绝对位置坐标关联有对应的所述绝对原点坐标、所述坐标轴矢量和所述机器人相对位置信息中包含的历史信息上报时间和所述机器人坐标系关联的历史坐标系编号；
[0023]
则所述第一处理模块还包括定位调用单元，用于在接收到的所述相对位置信息表示所述机器人不在所述电梯内时，调用同时满足具有与当前上报的当前信息上报时间最接近的所述历史信息上报时间，且具有与当前上报的当前坐标系编号相匹配的所述历史坐标系编号的所述绝对位置坐标关联的所述绝对原点坐标和所述坐标轴矢量并输出。
[0024]
本发明还提供一种建筑物内机器人定位方法，应用于上述的建筑物内机器人定位系统，所述建筑物内机器人定位系统中保存有建筑物内设置的各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标；则所述建筑物内机器人定位方法包括：
[0025]
步骤s1，所述建筑物内机器人定位系统实时接收各所述机器人行走于所述建筑物内的过程中上报的自身在当前的机器人坐标系下的机器人相对位置信息；
[0026]
步骤s2，所述建筑物内机器人定位系统针对每个所述机器人，在接收到的所述机器人相对位置信息表示所述机器人位于所述电梯内时，根据对应的所述电梯的所述电梯位置坐标和所述机器人相对位置信息处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；
[0027]
步骤s3，所述建筑物内机器人定位系统根据所述绝对原点坐标、所述坐标轴矢量和所述机器人相对位置信息得到所述机器人采用当前的所述机器人坐标系时在所述地理坐标系下的绝对位置坐标。
[0028]
优选的，执行所述步骤s1之前，还包括电梯位置坐标获取过程，包括：
[0029]
步骤a1，所述建筑物内机器人定位系统获取所述建筑物内的建筑平面图，并于所述建筑平面图中识别出带叉的方块；
[0030]
步骤a2，所述建筑物内机器人定位系统计算识别出的所述带叉的方块的最小外包矩形的四个角点在所述地理坐标系下的角点坐标，并根据各所述角点坐标计算得到所述最小外包矩形的中心点坐标作为对应的所述电梯的所述电梯位置坐标。
[0031]
优选的，所述建筑物内机器人定位系统中还保存有电梯名称列表，所述电梯名称列表中包含各个所述电梯的电梯名称，每个所述电梯名称关联有对应的所述电梯位置坐标；
[0032]
所述机器人相对位置信息包括所述建筑物内配置的参考锚点的当前锚点名称和所述机器人在当前的所述机器人坐标系下的相对位置坐标；
[0033]
则所述步骤s2包括：
[0034]
步骤s21，所述建筑物内机器人定位系统在所述当前锚点名称为电梯名称时，表示所述机器人位于所述电梯内，随后根据所述电梯名称于所述电梯名称列表中调用对应的所述电梯位置坐标；
[0035]
步骤s22，所述建筑物内机器人定位系统根据所述电梯位置坐标和所述相对位置坐标处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量。
[0036]
优选的，所述绝对原点坐标和所述坐标轴矢量的计算公式如下：
[0037][0038]
其中，
[0039]
其中，(x0,y0)用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的所述绝对原点坐标，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的x轴方向，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的y轴方向，(x,y,θ)用于表示所述机器人的所述相对位置坐标，(xgis,ygis)用于表示所述电梯位置坐标，α用于表示所述电梯的电梯门开设方向与所述地理坐标系的坐标轴的夹角，所述电梯门开设方向对应的矢量表示为(cosα,sinα)。
[0040]
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0041]
1)以具有明确位置和开门方向的电梯为基准，通过机器人坐标系下的机器人相对位置信息和地理坐标系下的电梯位置坐标，反推机器人在地理坐标系下的绝对位置坐标，实现能够将各个机器人上报的机器人相对位置信息转化为绝对位置坐标，将各个机器人统一在地理坐标系下，进而能够实现多个机器人的统一调度；
[0042]
2)在机器人每次进入电梯时进行一次绝对原点坐标和坐标轴矢量的定位并保存，使得同一机器人坐标系下其他位置的绝对位置位置坐标转换时进行绝对原点坐标和坐标轴矢量的直接调用，减少运算量；
[0043]
3)机器人在同一机器人坐标系下，通过调用最近一次定位得到的绝对原点坐标和坐标轴矢量，能够有效消除由于机器人在不同时间进出同一电梯时扫描基准发生变化，或内部老化，或电磁干扰等因素造成的机器人坐标系的原点漂移，提升调用绝对原点坐标和坐标轴矢量进行定位的准确性。
附图说明
[0044]
图1为各个机器人对应的机器人坐标系的示意图；
[0045]
图2本发明的较佳的实施例中，一种建筑物内机器人定位系统的结构示意图；
[0046]
图3为本发明的较佳的实施例中，电梯的示意图；
[0047]
图4为本发明的较佳的实施例中，机器人坐标系和地理坐标系的示意图；
[0048]
图5为本发明的较佳的实施例中，一种建筑物内机器人定位方法的流程示意图；
[0049]
图6为本发明的较佳的实施例中，电梯位置坐标获取过程的流程示意图。
具体实施方式
[0050]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
[0051]
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种建筑物内机器人定位系统，如图2所示，包括：
[0052]
第一存储模块1，用于保存建筑物内设置的各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标；
[0053]
至少一个机器人2，行走于建筑物内，并在行走过程中上报自身在当前的机器人坐标系下的机器人相对位置信息；
[0054]
第一处理模块3，分别连接第一存储模块1和各机器人2，用于针对每个机器人，在接收到的机器人相对位置信息表示机器人位于电梯内时，根据对应的电梯的电梯位置坐标和机器人相对位置信息处理得到当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；
[0055]
第二处理模块4，分别连接各机器人2和第一处理模块3，用于根据绝对原点坐标、坐标轴矢量和机器人相对位置信息得到机器人采用当前的机器人坐标系时在地理坐标系下的绝对位置坐标。
[0056]
具体地，本实施例中，为获取机器人坐标系的绝对原点坐标和坐标轴矢量，引入建筑物内的电梯作为参考位置，主要利用电梯能够同时满足位置和角度的明确性，且不存在
歧义，换言之，电梯具有固定的不可移动的位置以及电梯门的开设方向，且由公知常识可知，机器人进入电梯时具有绝对的姿态，即机器人的中轴平行于电梯门开设方向倒退式进入电梯。
[0057]
为方便后续调用各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标，需要首先需要由建筑平面图中识别出电梯，进而定位出电梯的坐标，基于此，本发明的较佳的实施例中，还包括电梯识别模块5，连接第一存储模块1，电梯识别模块5包括：
[0058]
第一识别单元51，用于获取建筑物内的建筑平面图，并于建筑平面图中识别出带叉的方块；
[0059]
第二识别单元52，连接第一识别单元51，用于计算识别出的带叉的方块的最小外包矩形的四个角点在地理坐标系下的角点坐标，并根据各角点坐标计算得到最小外包矩形的中心点坐标作为对应的电梯的电梯位置坐标。
[0060]
具体地，本实施例中，如图3所示，为电梯在建筑平面图中的标识，其为带叉的方块外部包围具有开口的墙体框架结构，基于此，可以先将建筑平面图进行栅格化处理，随后通过现有的图像特征识别算法于栅格化后的建筑平面图中识别出带叉的方块，进一步通过最小包围盒obb算法确定带叉的方块的中心点位置。具体地，上述最小包围盒obb算法为获取识别出的带叉的方块所在的像素区域，计算该像素区域的最小外包矩形，进而获取最小外包矩形的四个顶点的角点坐标，从而能够计算得到最小外包矩形的中心点坐标，这里的中心点坐标即为电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标，该电梯位置坐标为电梯中心点的经纬度坐标。
[0061]
本发明的较佳的实施例中，电梯识别模块5还包括矢量识别单元53，连接第二识别单元52，用于以最小外包矩形的中心点为起点，沿平行于最小外包矩形的长和宽的方向遍历像素，并将未遍历到表示墙体的像素的方向作为电梯的电梯门开设方向。
[0062]
具体地，如图3所示，上述沿平行于最小外包矩形的长和宽的方向遍历像素为对应于图中四个虚线箭头的方向，可以看出仅朝上的箭头由于电梯门开口不会遍历到墙体对应的像素值，其余三个方向均能够遍历到表示墙体的像素值，因而可以确定电梯的电梯门开设方向。
[0063]
进一步地，在获取各个电梯的电梯位置坐标后，由于机器人进入电梯后，认为机器人的当前位置坐标与电梯位置坐标是一致的，进而在接收到的机器人相对位置信息表示机器人位于电梯内时，利用位置一致性，能够首先反推出当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；进而基于该绝对原点坐标和坐标轴矢量能够确定机器人的绝对位置坐标。
[0064]
优选的，在接收到机器人相对位置信息时，需要首先判定机器人是否位于电梯内，在电梯内时则进行绝对原点坐标和坐标轴矢量的反推算，为实现上述判定，本发明的较佳的实施例中，第一存储模块1中还保存有电梯名称列表，电梯名称列表中包含各个电梯的电梯名称，每个电梯名称关联有对应的电梯位置坐标；
[0065]
机器人相对位置信息包括建筑物内配置的参考锚点的当前锚点名称和机器人在当前的机器人坐标系下的相对位置坐标；
[0066]
则第一处理模块3包括：
[0067]
坐标调用单元31，用于在当前锚点名称为电梯名称时，表示机器人位于电梯内，随
后根据电梯名称于电梯名称列表中调用对应的电梯位置坐标；
[0068]
坐标处理单元32，连接坐标调用单元31，用于根据电梯位置坐标和相对位置坐标处理得到当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量。
[0069]
具体地，本实施例中，建筑物内可以对应定义多个参考锚点，辅助机器人进行定位，其中参考锚点包括但不限于电梯。其中，若上述当前锚点名称为空，则认为机器人当前行走在路上，若上述当前锚点名称为电梯名称(如1号电梯，2号电梯等)，则认为机器人位于电梯内，随后直接基于电梯名称调用预先获取的电梯位置坐标，从而基于电梯位置坐标和相对位置坐标处理得到当前的机器人坐标系的绝对原点坐标和坐标轴矢量。
[0070]
进一步地，以地理坐标系下为图4中的xoy坐标系，其中一个机器人坐标系为图4中的xoy坐标系，此时机器人位于电梯内，且黑色圆点表示电梯的中心点(其坐标为电梯位置坐标，也是相对位置坐标)为例，说明绝对原点坐标和坐标轴矢量的反推算过程。具体地，以黑色圆点(其在机器人坐标系下的坐标为(x,y,θ)，在地理坐标系下的坐标为(xgis，ygis))为起点，若需要回到机器人坐标系的原点o(x0，y0)，理论上需要沿机器人坐标系的x轴的反方向行走距离x，以及沿机器人坐标系的y轴的反方向行走距离y，由于机器人坐标系的x轴和y轴的方向在地理坐标系下是未知量，引入中间变量α，用于表示机器人坐标系的x轴与地理坐标系的x轴之间的夹角，则机器人坐标系的y轴与地理坐标系的y轴之间的夹角也为α。则如图4所示，沿机器人坐标系的x轴的反方向行走距离x，可以认为先沿地理坐标系的x轴的反方向行走x1，x1＝xcosα，再沿地理坐标系的y轴的反方向行走x2，x2＝xsinα。沿机器人坐标系的y轴的反方向行走距离y，可以认为先沿地理坐标系的y轴的反方向行走y1，y1＝ysinα，再沿地理坐标系的x轴的正反向行走y2，y2＝ycosα。
[0071]
综上，绝对原点坐标和坐标轴矢量的计算公式可以表示如下：
[0072][0073]
进一步，由于黑色圆点在机器人坐标系下的坐标为(x,y,θ)，在地理坐标系下的坐标为(xgis，ygis)，换言之，两个坐标表示同一个点，则以机器人坐标系下的原点表示黑色圆点在地理坐标系下的坐标的表达式如下：
[0074][0075]
其中，(x0,y0)用于表示当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标，用于表示当前的机器人坐标系在地理坐标系下的x轴方向，用于表示当前的机器人坐标系在地理坐标系下的y轴方向，(x,y,θ)用于表示机器人的相对位置坐标，(xgis,ygis)用于表示电梯位置坐标，α用于表示电梯的电梯门开设方向与地理坐标系的坐标轴的夹角，电梯门开设方向对应的矢量表示为(cosα,sinα)。
[0076]
上述两个方程组中，(x,y,θ)和(xgis,ygis)为已知量，求解方程组即可得到中间变量α的值，进而能够计算得到绝对原点坐标(x0,y0)和坐标轴矢量
[0077]
进一步优选的，由于上述中间变量α也可以表示电梯的电梯门开设方向与地理坐标系的坐标轴的夹角，本实施例中可以基于矢量识别单元53识别出的电梯门开设方向，进一步地遍历包围带叉的方块的带有开口的矩形，以获取开口两个端点的端点坐标，计算两个端点坐标的中点坐标，进而根据中点坐标和最小外包矩形的中心点坐标能够得到电梯门开设方向的矢量表示，优选将中点坐标指向中心点坐标的方向作为电梯门开设方向，换言之，求解上述两个方程组时，也可以将中间变量α作为已知量直接代入求解，此处不作限定。
[0078]
进一步地，机器人在建筑物内行走时，在不同位置，由于扫描基准不同，建立的机器人坐标系也会不断发生变化，基于此，本发明的较佳的实施例中，还包括第二存储模块6，连接第一处理模块3，用于保存各机器人的绝对位置坐标，绝对位置坐标关联有对应的绝对原点坐标、坐标轴矢量和机器人相对位置信息中包含的历史信息上报时间和机器人坐标系关联的历史坐标系编号；
[0079]
则第一处理模块3还包括定位调用单元33，用于在接收到的相对位置信息表示机器人不在电梯内时，调用同时满足具有与当前上报的当前信息上报时间最接近的历史信息上报时间，且具有与当前上报的当前坐标系编号相匹配的历史坐标系编号的绝对位置坐标关联的绝对原点坐标和坐标轴矢量并输出。
[0080]
具体地，考虑到机器人在不同时间进入同一电梯时可能由于扫描基准发生变化，或者内部老化，或者电磁干扰等因素，造成机器人坐标系的原点漂移，本实施例中，机器人在其他位置时，通过调用同一坐标系编号下最近一次进入电梯时反推出的绝对原点坐标和坐标轴矢量，以定位得到对机器人其他位置时的绝对位置坐标，有效提升调用绝对原点坐标和坐标轴矢量进行定位的准确性。
[0081]
作为优选的实施方式，上述第一存储模块1、第一处理模块3、第二处理模块4、电梯识别模块5和第二存储模块6集成于同一服务器内，该服务器与各机器人2建立无线通信连接，以接收各机器人2上报的机器人相对位置信息，并处理得到各机器人2的绝对位置坐标进行存储，方便后续追溯各机器人2的行走轨迹以及对各机器人2进行统一调度，实现各机器人2的协同工作。
[0082]
本发明还提供一种建筑物内机器人定位方法，应用于上述的建筑物内机器人定位系统，建筑物内机器人定位系统中保存有建筑物内设置的各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标；如图5所示，则建筑物内机器人定位方法包括：
[0083]
步骤s1，建筑物内机器人定位系统实时接收各机器人行走于建筑物内的过程中上报的自身在当前的机器人坐标系下的机器人相对位置信息；
[0084]
步骤s2，建筑物内机器人定位系统针对每个机器人，在接收到的机器人相对位置信息表示机器人位于电梯内时，根据对应的电梯的电梯位置坐标和机器人相对位置信息处理得到当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；
[0085]
步骤s3，建筑物内机器人定位系统根据绝对原点坐标、坐标轴矢量和机器人相对位置信息得到机器人采用当前的机器人坐标系时在地理坐标系下的绝对位置坐标。
[0086]
本发明的较佳的实施例中，执行步骤s1之前，还包括电梯位置坐标获取过程，如图6所示，包括：
[0087]
步骤a1，建筑物内机器人定位系统获取建筑物内的建筑平面图，并于建筑平面图中识别出带叉的方块；
[0088]
步骤a2，建筑物内机器人定位系统计算识别出的带叉的方块的最小外包矩形的四个角点在地理坐标系下的角点坐标，并根据各角点坐标计算得到最小外包矩形的中心点坐标作为对应的电梯的电梯位置坐标。
[0089]
本发明的较佳的实施例中，建筑物内机器人定位系统中还保存有电梯名称列表，电梯名称列表中包含各个电梯的电梯名称，每个电梯名称关联有对应的电梯位置坐标；
[0090]
机器人相对位置信息包括建筑物内配置的参考锚点的当前锚点名称和机器人在当前的机器人坐标系下的相对位置坐标；
[0091]
则步骤s2包括：
[0092]
步骤s21，建筑物内机器人定位系统在当前锚点名称为电梯名称时，表示机器人位于电梯内，随后根据电梯名称于电梯名称列表中调用对应的电梯位置坐标；
[0093]
步骤s22，建筑物内机器人定位系统根据电梯位置坐标和相对位置坐标处理得到当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量。
[0094]
本发明的较佳的实施例中，绝对原点坐标和坐标轴矢量的计算公式如下：
[0095][0096]
其中，
[0097]
其中，(x0,y0)用于表示当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标，用于表示当前的机器人坐标系在地理坐标系下的x轴方向，用于表示当前的机器人坐标系在地理坐标系下的y轴方向，(x,y,θ)用于表示机器人的相对位置坐标，(xgis,ygis)用于表示电梯位置坐标，α用于表示电梯的电梯门开设方向与地理坐标系的坐标轴的夹角，电梯门开设方向对应的矢量表示为(cosα,sinα)。
[0098]
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种建筑物内机器人定位系统，其特征在于，包括：第一存储模块，用于保存建筑物内设置的各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标；至少一个机器人，行走于所述建筑物内，并在行走过程中上报自身在当前的机器人坐标系下的机器人相对位置信息；第一处理模块，分别连接所述第一存储模块和各所述机器人，用于针对每个所述机器人，在接收到的所述机器人相对位置信息表示所述机器人位于所述电梯内时，根据对应的所述电梯的所述电梯位置坐标和所述机器人相对位置信息处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；第二处理模块，分别连接各所述机器人和所述第一处理模块，用于根据所述绝对原点坐标、所述坐标轴矢量和所述机器人相对位置信息得到所述机器人采用当前的所述机器人坐标系时在所述地理坐标系下的绝对位置坐标。2.根据权利要求1所述的建筑物内机器人定位系统，其特征在于，还包括电梯识别模块，连接所述第一存储模块，所述电梯识别模块包括：第一识别单元，用于获取所述建筑物内的建筑平面图，并于所述建筑平面图中识别出带叉的方块；第二识别单元，连接所述第一识别单元，用于计算识别出的所述带叉的方块的最小外包矩形的四个角点在所述地理坐标系下的角点坐标，并根据各所述角点坐标计算得到所述最小外包矩形的中心点坐标作为对应的所述电梯的所述电梯位置坐标。3.根据权利要求2所述的建筑物内机器人定位系统，其特征在于，所述电梯识别模块还包括矢量识别单元，连接所述第二识别单元，用于以所述最小外包矩形的中心点为起点，沿平行于所述最小外包矩形的长和宽的方向遍历像素，并将未遍历到表示墙体的像素的方向作为所述电梯的电梯门开设方向。4.根据权利要求1所述的建筑物内机器人定位系统，其特征在于，所述第一存储模块中还保存有电梯名称列表，所述电梯名称列表中包含各个所述电梯的电梯名称，每个所述电梯名称关联有对应的所述电梯位置坐标；所述机器人相对位置信息包括所述建筑物内配置的参考锚点的当前锚点名称和所述机器人在当前的所述机器人坐标系下的相对位置坐标；则所述第一处理模块包括：坐标调用单元，用于在所述当前锚点名称为电梯名称时，表示所述机器人位于所述电梯内，随后根据所述电梯名称于所述电梯名称列表中调用对应的所述电梯位置坐标；坐标处理单元，连接所述坐标调用单元，用于根据所述电梯位置坐标和所述相对位置坐标处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量。5.根据权利要求4所述的建筑物内机器人定位系统，其特征在于，所述绝对原点坐标和所述坐标轴矢量的计算公式如下：
其中，其中，(x0,y0)用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的所述绝对原点坐标，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的x轴方向，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的y轴方向，(x,y,θ)用于表示所述机器人的所述相对位置坐标，(xgis,ygis)用于表示所述电梯位置坐标，α用于表示所述电梯的电梯门开设方向与所述地理坐标系的坐标轴的夹角，所述电梯门开设方向对应的矢量表示为(cosα,sinα)。6.根据权利要求1所述的建筑物内机器人定位系统，其特征在于，还包括第二存储模块，连接所述第一处理模块，用于保存各所述机器人的所述绝对位置坐标，所述绝对位置坐标关联有对应的所述绝对原点坐标、所述坐标轴矢量和所述机器人相对位置信息中包含的历史信息上报时间和所述机器人坐标系关联的历史坐标系编号；则所述第一处理模块还包括定位调用单元，用于在接收到的所述相对位置信息表示所述机器人不在所述电梯内时，调用同时满足具有与当前上报的当前信息上报时间最接近的所述历史信息上报时间，且具有与当前上报的当前坐标系编号相匹配的所述历史坐标系编号的所述绝对位置坐标关联的所述绝对原点坐标和所述坐标轴矢量并输出。7.一种建筑物内机器人定位方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任意一项所述的建筑物内机器人定位系统，所述建筑物内机器人定位系统中保存有建筑物内设置的各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标；则所述建筑物内机器人定位方法包括：步骤s1，所述建筑物内机器人定位系统实时接收各所述机器人行走于所述建筑物内的过程中上报的自身在当前的机器人坐标系下的机器人相对位置信息；步骤s2，所述建筑物内机器人定位系统针对每个所述机器人，在接收到的所述机器人相对位置信息表示所述机器人位于所述电梯内时，根据对应的所述电梯的所述电梯位置坐标和所述机器人相对位置信息处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；步骤s3，所述建筑物内机器人定位系统根据所述绝对原点坐标、所述坐标轴矢量和所述机器人相对位置信息得到所述机器人采用当前的所述机器人坐标系时在所述地理坐标系下的绝对位置坐标。8.根据权利要求7所述的建筑物内机器人定位方法，其特征在于，执行所述步骤s1之前，还包括电梯位置坐标获取过程，包括：步骤a1，所述建筑物内机器人定位系统获取所述建筑物内的建筑平面图，并于所述建筑平面图中识别出带叉的方块；步骤a2，所述建筑物内机器人定位系统计算识别出的所述带叉的方块的最小外包矩形的四个角点在所述地理坐标系下的角点坐标，并根据各所述角点坐标计算得到所述最小外
包矩形的中心点坐标作为对应的所述电梯的所述电梯位置坐标。9.根据权利要求7所述的建筑物内机器人定位方法，其特征在于，所述建筑物内机器人定位系统中还保存有电梯名称列表，所述电梯名称列表中包含各个所述电梯的电梯名称，每个所述电梯名称关联有对应的所述电梯位置坐标；所述机器人相对位置信息包括所述建筑物内配置的参考锚点的当前锚点名称和所述机器人在当前的所述机器人坐标系下的相对位置坐标；则所述步骤s2包括：步骤s21，所述建筑物内机器人定位系统在所述当前锚点名称为电梯名称时，表示所述机器人位于所述电梯内，随后根据所述电梯名称于所述电梯名称列表中调用对应的所述电梯位置坐标；步骤s22，所述建筑物内机器人定位系统根据所述电梯位置坐标和所述相对位置坐标处理得到当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量。10.根据权利要求9所述的建筑物内机器人定位方法，其特征在于，所述绝对原点坐标和所述坐标轴矢量的计算公式如下：其中，其中，(x0,y0)用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的所述绝对原点坐标，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的x轴方向，用于表示当前的所述机器人坐标系在所述地理坐标系下的y轴方向，(x,y,θ)用于表示所述机器人的所述相对位置坐标，(xgis,ygis)用于表示所述电梯位置坐标，α用于表示所述电梯的电梯门开设方向与所述地理坐标系的坐标轴的夹角，所述电梯门开设方向对应的矢量表示为(cosα,sinα)。

技术总结
本发明提供一种建筑物内机器人定位系统及方法，涉及室内机器人定位技术领域，包括：第一存储模块，用于保存建筑物内设置的各个电梯在地理坐标系下的电梯位置坐标；至少一个机器人，在行走过程中上报自身在当前的机器人坐标系下的机器人相对位置信息；第一处理模块，用于在接收到的机器人相对位置信息表示机器人位于电梯内时，根据对应的电梯的电梯位置坐标和机器人相对位置信息处理得到当前的机器人坐标系在地理坐标系下的绝对原点坐标和坐标轴矢量；第二处理模块，用于根据绝对原点坐标、坐标轴矢量和机器人相对位置信息得到机器人在地理坐标系下的绝对位置坐标。有益效果是将各个机器人统一在地理坐标系下，能够实现多个机器人的统一调度。机器人的统一调度。机器人的统一调度。


技术研发人员：周令珩 朱仁 赵亮 温骏炎
受保护的技术使用者：宁波美象信息科技有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/9