CN114167877A - 一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统及方法，涉及智能工业领域；所述一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统包括显示模块、控制模块、电子地图模块、通信模块；同时提出了一种基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，用于实现一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统，用户也可以实时获取到机器人的位姿，并在电子地图中实时显示机器人移动轨迹；在过程中，用户可以随时添加、删除、修改点的位置；机器人可自主按用户设置的点移动至目的地，从而实现移动机器人人机交互；无需专业人员发送控制命令给机器人，降低了移动机器人的使用门槛，便于非专业人员对机器人的操作使用。

Description

一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统及方法

技术领域

本发明涉及智能工业领域，尤其涉及一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统及方法。

背景技术

移动机器人是一类能够灵活地完成特定的操作和运动任务，并可再编程序的机器装置；移动机器人在多数情况下提高生产率、安全性、效率、产品质量和产品一致性，它正在迅速发展，并对整个工业生产以及人类生活的各方面产生越来越大的影响，更加方便快捷；

现有技术中，室外移动机器人移动使用的交互技术，是移动机器人预先在室外行走建图，生成复杂的地图数据后，再通过图像处理等技术来提取有效道路信息，由专业人员通过向移动机器人发送控制命令，控制移动机器人行走；普通的用户不具备控制专业移动机器人的技术，因此让普通用户通过程序控制移动机器人是很困难的事；现有的技术无法解决让每一个普通用户都方便快捷的与移动机器人进行人机交互的问题，所以人们无法按照自己的想法来自由指挥移动机器人按照设置轨迹去执行某项任务，操控移动机器人走出重复闭环轨迹更为困难，并且无法直接在用户界面看到移动机器人实时所处位姿及移动轨迹，不利于移动机器人的推广使用；

目前现有第三方地图人机交互技术的使用是用户只能通过第三方地图设置目标点，移动机器人按第三方地图规划好的道路行走，过程中无法按照用户的意愿来修改路径，无法设定移动机器人经过一些指定点执行任务，也无法指定移动机器人完成闭环巡检任务，我们提出的方法方便快捷地实现上述要求；并且现有多数移动机器人上位机使用的是电脑端的网页显示，用户只能远程使用电脑控制，在一些需要人与移动机器人近距离执行任务时，携带麻烦，移动不便，不能满足移动办公用户的需求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统及方法，把人的需求远程、快捷、简单的传达移动机器人，移动机器人自主完成指定任务，而无需专业人员发送控制命令给移动机器人，解决了人机交互困难以及让移动机器人走重复闭环路径完成巡检任务困难的问题，降低了移动机器人的使用门槛，便于非专业人员对移动机器人的操作使用；通信方式选择5G，用户足不出户，远程实时观测移动机器人位姿，远程控制移动机器人行走轨迹，实现高效率人机交互；

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统，由以下模块组成：

显示模块：在显示界面上显示移动机器人的位姿信息、及电子地图模块提供的地图，便于用户控制，实现与移动机器人的人机交互；

控制模块：在显示界面上的电子地图设置途经点和目标点及移动机器人的移动顺序，用户随时添加、删除或修改途经点和目标点及移动机器人移动顺序，是否执行闭环重复移动任务，按用户的设置路径生成经纬度信息；

电子地图模块：存储第三方地图提供给显示模块，为用户提供地图信息，方便用户选择途经点目标点，为移动机器人提供经纬度信息；

通信模块：传输控制模块生成的经纬度信息发送给移动机器人，获取移动机器人的位姿信息；

一种基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，采用所述一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统实现，分为以下步骤：

S1：用户在显示模块的显示界面上只需直接点击电子地图上的点，随时设置移动机器人的路径以及是否执行闭环巡检任务；

S2：获取到经纬度信息后通过无线通信远程发送给移动机器人；

S3：移动机器人接收到经纬度信息后按经纬度信息生成路径，并按生成路径完成闭环重复移动任务或非闭环路径移动任务；

S4：用户实时获取到移动机器人的位姿，并在电子地图中实时显示移动机器人移动轨迹，从而实现移动机器人人机交互；

S5：在移动机器人执行任务过程中，用户随时添加、删除或修改途经点及目标点，移动机器人自主按用户设置的点移动至目的地，按用户的设置路径移动；

所述S1的具体过程为：

在显示模块的界面上显示移动机器人的初始位姿、第三方地图信息以及功能按键信息，用户直接点击电子地图上的点，用户设置移动机器人行走路径，包括途径点及到达点，按照用户点击的顺序将每个点显示在电子地图上，并且每个点的上方显示出点的序号，根据用户需求按顺序输入移动机器人经过每个点的序号，并且选择移动机器人执行闭环重复移动任务或非闭环路径移动任务；

在执行闭环重复移动任务时，设置行走圈数以及每一圈执行结束后的间隔时间，用户点击的位置存在误差需要修改时，直接在电子地图上添加、删除、修改点的位置，全部设置好后按确认键；

所述S2的具体过程为：

通过调用第三方地图提供的API查询用户设置地图点所在的经纬度信息，获取到S1中用户所设置点的经纬度信息，用户点击显示界面上的“发送”键，直接通过无线通信远程快捷发送一组经纬度位置信息给移动机器人，按设置顺序发送每个点的经纬度信息；

所述S3的具体过程为：

移动机器人接收到经纬度信息后按经纬度信息生成路径，并按生成路径完成闭环重复移动任务或非闭环路径移动任务；

移动机器人接收到经纬度信息后，由于第三方地图坐标系不同，先将其转换成WGS-84坐标下的经纬度，再转换成移动机器人位置信息，移动机器人解算成位置信息后，按照用户输入的顺序自主生成途经每个点并去往目标点的路径，并按用户设置的路径去完成任务，选择移动机器人完成闭环重复移动任务或者非闭环路径移动任务；

所述S4的具体过程为：

用户实时获取到移动机器人的位姿，并在电子地图中实时显示移动机器人移动轨迹，从而实现移动机器人人机交互；

移动机器人通过GPS传感器获取到经纬度位置信息，通过无线通信发送给通信模块，接收到经纬度信息将其转换成地图上的系列散点，并将散点连接生成一条平滑的轨迹并可视化到地图上，用户在显示界面上实时获取到移动机器人位姿以及移动轨迹；

所述S5的具体过程为：

用户在显示界面上随时添加、删除或修改目标点，修改结束后，用户按“确认键”，会重新显示一条规划路径，待用户设置满意后，移动机器人会重新计算位置信息以及途经路径，移动机器人按用户设置路径移动；

所述一种基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，是通过Android语言编程app实现的。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、解决了现有移动机器人技术使用的地图需要事先人为地采集实际道路信息传给上位机形成原始道路图，本发明无需建图，只需使用第三方地图的经纬度信息，利用第三方地图快速将人的意图传达给移动机器人；

2、现有技术需要用户输入复杂的命令来告知移动机器人行走的目标点，我们提出的方法只需在地图上点点，确定好路径后点“发送键”即可；解决让每一个普通用户都方便快捷的与移动机器人进行人机交互的问题，用户按照自己的想法来自由指挥移动机器人按照设置轨迹去执行某项任务；用户操作方便，简单直观；

3、现有技术用户只能设置目标点，移动机器人只能电子地图规划好的路径行走，移动机器人只能按非封闭轨迹完成任务；我们提出的方法只需简单设置即可使移动机器人走出重复闭环轨迹，过程中用户还随时添加、删除、修改点的位置，有利于移动机器人的推广使用；

4、解决了现有技术的上位机使用的是pc电脑端的网页显示，用户只能远程使用电脑控制，在一些需要人与移动机器人近距离执行任务时，携带麻烦，移动不便；我们提出的方法是使用app端进行界面显示，用户只需一台手机，即可便携远距离/近距离操作移动机器人完成任务。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统模块图；

图2为本发明实施例提供的一种基于第三方地图的移动机器人人机交互方法流程图；

图3为本发明实施例提供的app界面展示图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明；

本发明实施例提供了针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统及方法，把人的想法远程、快捷、简单的传达移动机器人，移动机器人可自主完成指定任务，而无需专业人员发送控制命令给移动机器人，解决了人机交互困难以及让移动机器人走重复闭环路径完成巡检任务困难的问题，降低了移动机器人的使用门槛，便于非专业人员对移动机器人的操作使用；通信方式选择5G，用户足不出户，远程实时观测移动机器人位姿，远程控制移动机器人行走轨迹，实现高效率人机交互；

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统，如图1所示，由以下模块组成：

显示模块：在显示界面上显示移动机器人的位姿信息、及电子地图模块提供的地图，便于用户控制，实现与移动机器人的人机交互；

控制模块：在显示界面上的电子地图设置途经点和目标点及移动机器人的移动顺序，用户随时添加、删除或修改途经点和目标点及移动机器人移动顺序，是否执行闭环重复移动任务，按用户的设置路径生成经纬度信息；

电子地图模块：存储第三方地图提供给显示模块，为用户提供地图信息，方便用户选择途经点目标点，为移动机器人提供经纬度信息；

通信模块：传输控制模块生成的经纬度信息发送给移动机器人，获取移动机器人的位姿信息；

本发明实施例提供了一种基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，采用所述基于第三方地图的移动机器人人机交互系统实现，如图2所示，分为以下步骤：

S1：打开app，在app界面上显示移动机器人的初始位姿、第三方地图信息以及功能按键信息，用户直接点击app中的电子地图上的点，用户设置移动机器人途径点，到达点，此时app会按照用户所点的顺序将每个点显示在电子地图上，并且每个点的上方显示出点的序号，按用户需求顺序输入移动机器人经过每个点的序号，并且选择移动机器人执行闭环重复移动任务或者非闭环路径移动任务，在执行闭环重复移动任务时，设置行走圈数以及每一圈执行结束后的间隔时间；用户点击的位置存在误差需要修改时，直接在电子地图上添加、删除、修改点的位置；设置好后按确认键即可；

S2：app获取到每个点的经纬度信息，可直接通过5G通信远程快捷发送一组经纬度位置信息给移动机器人；

S3：移动机器人接收到经纬度信息信息后，按照用户输入的顺序自主生成途径每个点并去往目标点的路径，并按用户设置的路径去完成任务，选择移动机器人完成闭环重复移动任务或者非闭环路径移动任务；

S4：用户实时获取到移动机器人的位姿，并在电子地图app中实时显示移动机器人移动轨迹，从而实现移动机器人人机交互；

S5：在移动机器人执行任务过程中，用户也随时添加、删除或修改目标点，移动机器人可自主按用户设置的点移动至目的地，移动机器人按用户设置路径移动；

在本实施例中，如图3所示，打开app，在app界面上显示移动机器人的初始位姿、电子地图信息以及功能按键信息；电子地图app通过第三方地图提供的API接口，获取到电子地图信息，将初始地图信息显示在app上；移动机器人通过自身传感器获取初始位姿信息，并通过5G通信方式，快捷方便的将移动机器人初始位姿信息发送到用户所使用的app上，app通过第三方地图API接口将移动机器人WGS-84坐标系下的经纬度信息转换成第三方地图特有的经纬度信息，并可视化到地图上；地图中心信息初始化为移动机器人当前所在位置一定范围内的地图信息，用户在可视化app界面直观看到移动机器人此时的位姿；

点击“标记点”图标，用户直接点击app中电子地图上的点，此时app会按照用户所点的顺序将每个点显示在电子地图上，并且每个点的上方显示出点的序号，序号从1号开始递增，移动机器人初始位置点的序号为0号；用户点击“输入移动顺序”图标，此时会弹出数字键盘，按用户需求顺序输入移动机器人经过每个点的序号，例如：0-1-2-3-2，按“确定键”，即移动机器人会生成一条从0号点(当前位置)作为起点出发，途径1号点，去往2号点，去往3号点，再回到2号点作为终点的规划路径显示在地图上；如果设置移动机器人执行封闭路径任务，例如巡检任务，用户点击“执行封闭路径任务”图标，点击“输入移动顺序”图标，输入移动顺序，例如：0-1-2-3-0，按确定键，即移动机器人会生成一条从0号点(当前位置)作为起点出发，途径1号点，去往2号点，去往3号点，再回到0号点的一条封闭规划路径显示在地图上，此时用户点击“输入移动圈数”和“输入每圈时间间隔”图标，即可设置移动机器人移动圈数以及每圈运行时间间隔；如果用户点击的位置存在误差需要修改，点击地图上需要修改的点，点击“移动点”图标，此时会弹出上下左右方向键，按方向键进行调整，若想删除该点，可直接点击该点，按“删除点”；如果需要添加中间点，点击“添加点”图标，在地图上点点，上方会显示点的序号，按序号重新输入移动顺序即可；修改结束后，用户按“确认键”，app上会重新显示一条规划路径，如果用户满意，可点击“发送键”，此时app获取到每个点的经纬度信息，通过5G远程发送一组经纬度位置信息给移动机器人，只按设置顺序发送每个点的经纬度信息，而不发送规划路径信息，移动机器人自主规划出一条经过这每个点的路径；移动机器人接收到经纬度信息，自身解算完成后，会在app上显示“可以运行”；此时用户点击“开始键”，移动机器人按照经纬度信息，解算成移动机器人自身位姿信息，按用户设置顺序开始执行任务；

app界面实时显示移动机器人的位姿，并在电子地图app中实时显示移动机器人移动轨迹，从而实现移动机器人人机交互；

选择移动机器人完成闭环重复移动任务或者完成非闭环路径移动任务；在过程中，执行时用户远程按“暂停键”，随时添加、修改、删除途径点和目标点，更改点的位置信息，按“确认键”，app会重新生成一条规划路径，待设置满意后，按“发送键”，将这组经纬度信息发送给移动机器人，移动机器人接收到这组经纬度信息，自身解算完成后，会在app上显示“可以运行”；此时用户点击“开始键”，移动机器人可自主按用户设置的点移动至目的地，移动机器人按用户设置路径移动。

Claims (10)

1.一种基于第三方地图的移动机器人人机交互系统，其特征在于：由以下模块组成：

显示模块：在显示界面上显示移动机器人的位姿信息、及电子地图模块提供的地图；

控制模块：在显示界面上的电子地图设置途经点和目标点及移动机器人的移动顺序，用户随时添加、删除或修改途经点和目标点及移动机器人移动顺序，是否执行闭环重复移动任务，按用户的设置路径生成经纬度信息；

电子地图模块：存储第三方地图提供给显示模块，为用户提供地图信息，选择途经点及目标点，为移动机器人提供经纬度信息；

通信模块：传输控制模块生成的经纬度信息发送给移动机器人，获取移动机器人的位姿信息。

2.一种基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，采用权利要求1所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互系统实现，其特征在于，分为以下步骤：

S1：用户在显示界面上点击电子地图上的点，随时设置移动机器人的路径以及是否执行闭环巡检任务；

S2：获取到经纬度信息后通过无线通信远程发送给移动机器人；

S3：移动机器人接收到经纬度信息后按经纬度信息生成路径，并按生成路径完成闭环重复移动任务或非闭环路径移动任务；

S4：用户实时获取到移动机器人的位姿，并在电子地图中实时显示移动机器人移动轨迹；

S5：在移动机器人执行任务过程中，用户随时添加、删除或修改目标点，移动机器人自主按用户设置的点移动至目的地，移动机器人按用户设置路径移动。

3.如权利要求2所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，所述S1的具体过程为：

在显示界面上显示移动机器人的初始位姿、第三方地图信息以及功能按键信息，用户直接点击电子地图上的点，用户设置移动机器人行走路径，包括途径点及到达点，会按照用户点击的顺序将每个点显示在电子地图上，并且每个点的上方显示出点的序号，根据用户需求顺序输入移动机器人经过每个点的序号，选择移动机器人执行闭环重复移动任务或非闭环路径移动任务。

4.如权利要求3所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，在执行闭环重复移动任务时，设置行走圈数以及每一圈执行结束后的间隔时间，用户点击的位置存在误差需要修改时，直接在电子地图上添加、删除、修改点的位置，全部设置好后按确认键。

5.如权利要求2所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，所述S2的具体过程为：

通过调用第三方地图提供的API查询用户设置地图点所在的经纬度信息，获取到S1中用户所设置点的经纬度信息，用户点击显示界面上的“发送”键，直接通过无线通信远程发送一组经纬度位置信息给移动机器人，按设置顺序发送每个点的经纬度信息。

6.如权利要求2所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，所述S3的具体过程为：

移动机器人接收到经纬度信息后按经纬度信息生成路径，并按生成路径选择完成闭环重复移动任务或非闭环路径移动任务；

移动机器人接收到经纬度信息后，由于第三方地图坐标系不同，先将其转换成所需标准坐标下的经纬度，再转换成移动机器人位置信息，移动机器人解算成位置信息后，按照用户输入的顺序自主生成途经每个点并去往目标点的路径，并按用户设置的路径去完成任务，选择移动机器人完成闭环重复移动任务或者非闭环路径移动任务。

7.如权利要求2所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，所述所需标准采用WGS-84国家标准。

8.如权利要求2所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，所述S4的具体过程为：

用户实时获取到移动机器人的位姿，并在电子地图中实时显示移动机器人移动轨迹；

移动机器人通过GPS传感器获取到经纬度位置信息，通过无线通信发送给通信模块，接收到经纬度信息将其转换成地图上的系列散点，并将散点连接生成一条平滑的轨迹并可视化到地图上，用户直观地在显示界面上实时获取到移动机器人位姿以及移动轨迹。

9.如权利要求2所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，所述S5的具体过程为：

用户在显示界面上随时添加、删除或修改目标点，修改结束后，用户按“确认键”，会重新显示一条规划路径，待用户设置满意后，移动机器人会重新计算位置信息以及途经路径，移动机器人按用户设置路径移动。

10.如权利要求2所述的基于第三方地图的移动机器人人机交互方法，其特征在于，是通过Android语言编程app实现。

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