CN109965781A - 一种扫地机器人协同工作的控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扫地机器人协同工作的控制方法，基于中心服务器控制多个扫地机器人协同工作，包括如下步骤：a.获取每一个所述扫地机器人生成的子地图信息；b.基于所述子地图信息相互之间的交集生成重叠地图信息以确定对应重叠区域，并将所述重叠地图信息发送至对应的所述扫地机器人；c.基于所述重叠地图信息控制所述扫地机器人协同执行清扫工作。本发明可应用于大型场馆的多个扫地机器人的协作清扫，具有高可靠性、容错性。大大提高了扫地机器人的经济性、实用性与智能化。

Description

一种扫地机器人协同工作的控制方法、装置及系统

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种多扫地机器人协同工作的控制方法、控制装置和控制系统。

背景技术

随着扫地机器人逐渐走入家庭、办公乃至其他公共环境中，不同应用场景下对扫地机器人的智能化要求也逐渐提高。通常，扫地机器人被放置在特定区域独立作业，不需要与其他扫地机器人相互配合。现有技术中，单个扫地机器人作业时，采用VSLAM技术来完成地图构建与后续清扫工作，虽然具有较高的定位和构图精度，但是对于大型场景的清扫，单个扫地机器人工作效率太慢，多个扫地机器人之间如果各自独立工作而不存在协同配合，则会造成重复清扫，并且各个扫地机器人的地图数据不能共享，导致重复构建地图、重复计算，影响扫地机器人的工作效率。此外，现有的SLAM技术在进行闭环检测，位置优化时，需要大量的计算资源，对于CPU、内存、电能的需求都非常大。因此，传统扫地机器人的硬件成本很高。

因此，有必要提供一种适于多个扫地机器人在同一作业区域中协同工作的控制方法和装置。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种扫地机器人协同工作的控制方法，基于中心服务器控制多个扫地机器人协同工作，包括如下步骤：

a.获取每一个所述扫地机器人生成的子地图信息；

b.基于所述子地图信息相互之间的交集生成重叠地图信息以确定对应重叠区域，并将所述重叠地图信息发送至对应的所述扫地机器人；

c.基于所述重叠地图信息控制所述扫地机器人协同执行清扫工作。

优选地，在所述步骤a之前还包括步骤a1.建立多个扫地机器人与所述中心服务器之间的通讯连接,所述中心服务器控制多个所述扫地机器人并行执行数据运算，多个所述扫地机器人仅用于执行所述中心服务器发出的控制指令。

优选地，所述步骤a中每一个所述扫地机器人通过如下方式生成所述子地图信息：

a2.判断所述扫地机器人是否为第一次与所述中心服务器通讯，若所述扫地机器人第一次与所述中心服务器通讯则执行步骤a3，若所述扫地机器人并非第一次与所述中心服务器通讯则执行步骤a4；

a3.所述中心服务器控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测；

a4.所述中心服务器调取与所述扫地机器人相对应的历史子地图信息，并基于所述历史子地图信息控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测。

优选地，所述步骤a4之后还执行如下步骤：

a5.基于所述历史子地图信息与所述子地图信息生成非重叠区域，并控制与所述非重叠区域最近的所述扫地机器人在所述非重叠区域执行所述清扫工作。

优选地，所述步骤b还包括如下步骤：

b1.对每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息进行边缘检测；

b2.基于所述边缘检测确定多个所述子地图信息相互之间的交集。

优选地，所述步骤c还包括步骤c1.控制与所述重叠区域最近的所述扫地机器人执行所述清扫工作。

优选地，所述步骤b还包括如下步骤：

基于所述子地图信息的并集生成全局地图信息；

相应地，所述步骤c1包括如下步骤：

c11.基于所述全局地图信息，获取每一个所述扫地机器人的定位信息；

c12.基于所述定位信息确定与所述重叠区域最近的扫地机器人；

c13.向与所述重叠区域最近的扫地机器人发送生成地图与执行清扫工作的控制指令。

优选地，通过如下方式确定与所述重叠区域最近的扫地机器人：

提取所述重叠区域中特征点在所述全局地图信息中的定位信息；

根据所述特征点的定位信息以及多个所述扫地机器人的定位信息确定距离所述特征点最近的扫地机器人。

优选地，每一个所述扫地机器人通过视觉SLAM算法生成所述子地图信息和/或执行闭环检测。

优选地，所述步骤c之后还包括如下步骤：

d.所述中心服务器存储所述子地图信息、所述重叠区域地图信息以及所述全局地图信息作为历史子地图信息、历史重叠区域地图信息以及历史全局地图信息。

本发明还提供一种扫地机器人协同工作的控制装置，包括：

子地图信息获取单元，其用于获取每一个所述扫地机器人生成的子地图信息；

重叠地图信息生成单元，其用于基于所述子地图信息相互之间的交集生成重叠地图信息以确定对应重叠区域；

协同控制单元，基于所述重叠地图信息控制所述扫地机器人协同执行清扫工作；以及

通讯单元，其用于中心服务器与多个所述扫地机器人的通讯与信息传输。

优选地，所述协同控制单元包括：

边缘检测模块，其用于对每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息进行边缘检测；

第一确定模块，其用于基于所述边缘检测确定多个所述子地图信息相互之间的交集。

优选地，还包括全局地图信息生成单元，其用于基于所述子地图信息的并集生成全局地图信息；相应地，

所述协同控制单元还包括第一定位模块，其用于基于所述全局地图信息，获取每一个所述扫地机器人的定位信息；

第二确定模块，其用于基于所述定位信息确定与所述重叠区域最近的扫地机器人；以及

指令发送模块，其用于向与所述重叠区域最近的扫地机器人发送生成地图与执行清扫工作的控制指令。

优选地，所述第二确定模块包括：

提取模块，其用于提取所述重叠区域中特征点在所述全局地图信息中的定位信息；

第三确定模块，其用于根据所述特征点的定位信息以及多个所述扫地机器人的定位信息确定距离所述特征点最近的扫地机器人。

优选地，还包括存储单元，其用于存储所述子地图信息、所述重叠区域地图信息以及所述全局地图信息作为历史子地图信息、历史重叠区域地图信息以及历史全局地图信息。

本发明还涉及一种扫地机器人协同工作的控制系统，通过本发明所述的控制装置控制，包括中心服务器以及多个扫地机器人，

其中，多个所述扫地机器人分别与所述中心服务器连接并通讯，所述中心服务器控制多个所述扫地机器人协同执行清扫工作。

优选地，多个所述扫地机器人根据其自身配置所覆盖的最大地图面积相同或者不同。

本发明可以根据扫地机器人的数目和自身配置，采用中心式的架构，由中心服务器负责地图构建和路径规划，而扫地机器人则只负责清扫和数据采集。实现了多个扫地机器人之间的数据共享和协同工作。

本发明功能强大、实用性强，可以节省硬件成本，提高扫地机器人的协同工作能力，具有高可靠性、容错性与智能性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本发明的具体实施方式的，一种扫地机器人协同工作的控制方法的具体流程示意图；

图2示出了本发明的具体实施方式的，获取每一个扫地机器人生成的子地图信息的具体流程示意图；

图3示出了本发明的具体实施方式的，确定子地图信息相互之间的交集的具体流程示意图；

图4示出了本发明的具体实施方式的，另一种扫地机器人协同工作的控制方法的具体流程示意图；

图5示出了本发明的具体实施方式的，一种扫地机器人协同工作的控制装置的模块结构示意图；

图6示出了本发明的具体实施方式的，协同控制单元的具体模块结构示意图；

图7示出了本发明的具体实施方式的，另一种扫地机器人协同工作的控制装置的模块结构示意图；以及

图8示出了本发明的具体实施方式的，一种扫地机器人协同工作的控制系统的拓扑结构示意图。

具体实施方式

为了更好的使本发明的技术方案清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

本领域技术人员理解，本发明可以应用在大型场馆等环境中，利用多个扫地机器人，通过中心服务器式的架构，在单个扫地机器人构建地图的基础上，通过与中心服务器的通讯实现数据的共享，并通过中心服务器构建全局地图，使多个扫地机器人并行工作，以更高效地完成清扫任务。

图1示出了本发明的具体实施方式的，一种扫地机器人协同工作的控制方法的具体流程示意图。在本发明中，由中心服务器与多个扫地机器人通讯实现数据传输和控制指令的发送与执行。本领域技术人员理解，每一个所述扫地机器人都是一个独立工作的个体，如果没有中心服务器或者通信失败的情况下，每一个所述扫地机器人仍然能够正常的工作，整个工作流程与现有的扫地机器人一致。

首先执行步骤S101，获取每一个所述扫地机器人生成的子地图信息。具体地，所述扫地机器人可通过自身配置的内置摄像头、激光测距传感器、红外传感器、超声波传感器以及视觉传感器等各类传感器进行任意组合感知工作环境信息，结合SLAM算法，对工作环境进行全方位扫描，从而构建出所述子地图信息。所述子地图信息即每一个所述扫地机器人通过对自身工作区域内环境的感知、探测而生成的地图信息。进一步地，每一个所述扫地机器人所生成的子地图信息与所述扫地机器人自身的扫地能力有关。设定所述扫地能力为所述扫地机器人根据自身配置所能够达到的最大扫地区域面积。所述子地图信息的大小与所述扫地机器人的扫地能力呈正相关。本领域技术人员理解，每一个所述扫地机器人作为一个独立工作的个体，可进一步根据人工视场法、栅格发、可视图法等路径规划方法进行路径规划。在没有或不需要协同工作的情况下，仍能正常独立作业。需要说明的是，SLAM(simulaneous localization and mapping)即即时定位与地图构建，用于解决机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航。更为具体地，将在后述具体实施例中描述，在此不予赘述。在该步骤中，所述扫地机器人与中心服务器连接并通讯以实现数据传输，所述扫地机器人将各自生成的所述子地图信息上传至所述中心服务器，从而完成所述中心服务器对每一个所述扫地机器人生成的子地图信息的获取。

随后在步骤S102中，基于所述子地图信息相互之间的交集生成重叠地图信息以确定对应的重叠区域，并将所述重叠地图信息发送至对应的所述扫地机器人。具体地，所述中心服务器接收各个所述扫地机器人上传的所述子地图信息后，对不同的所述子地图信息进行检测和处理，从而确定多个所述子地图信息之间的位置关系，即判断多个所述子地图信息相互之间是否存在交集，若是，则表明多个所述扫地机器人的工作区域存在重叠区域。进一步地，由所述中心服务器对两两存在交集的所述子地图信息进行处理，获取重叠地图信息，所述重叠地图信息可以是对应存在交集的两个所述子地图信息合并后获取的地图信息，或者存在交集的两个所述子地图信息的交集部分的信息。本领域技术人员理解，每获取一项所述重叠地图信息对应有两个或两个以上存在交集的子地图信息和该两个或两个以上子地图信息对应的两个或两个以上扫地机器人。所述中心服务器在生成所述重叠地图信息后，将所述重叠地图信息发送至对应的所述扫地机器人。从而使得多个所述扫地机器人实现各自构建的地图信息数据的共享，以用于后续清洁操作的决策与执行。

进一步地，通过步骤S103，基于所述重叠地图信息控制所述扫地机器人协同执行清扫工作。具体地，由所述中心服务器进行对各个所述扫地机器人进行指挥与控制，每一个所述扫地机器人根据所述重叠地图信息和所述重叠地图信息所对应的其他所述扫地机器人以所述中心服务器为桥梁间接通讯，所述中心服务器对存在重叠区域的多个所述扫地机器人进行清扫区域划分和路径规划，避免多个所述扫地机器人重复清扫共有的重叠区域。更为具体地，将在后述实施例中做详细描述，在此不予赘述。

综上，本发明通过中心服务器协同控制同一清扫区域内的多个扫地机器人相互之间进行地图数据的共享，今儿调整路径规划，对各自的清扫面积进行划分，以更高效率地执行清扫任务。

作为图1所示实施例的子实施例，图2示出了本发明的具体实施方式的，获取每一个扫地机器人生成的子地图信息的具体流程示意图。如图2所示，在图1所述步骤S101之前，执行步骤S1011，建立中心服务器与多个扫地机器人之间的通讯连接。具体地，多个所述扫地机器人的数目可以根据工作环境的面积大小、地面障碍物的大小、分布及数目进行合理规划布置。每一个所述扫地机器人可以是相同型号、相同规格的扫地机器人，也可以是不同类型的扫地机器人，这都不影响本发明的实质。进一步地，所述中心服务器与多个所述扫地机器人之间的通讯方式可以根据需要选择不同类型的通讯接口实现。具体地，可以通过TCP、UDP、ARP、ICMP、HTTP、DNS和DHCP等网络通讯协议实现，在此不予赘述。更进一步地，在所述中心服务器与多个所述扫地机器人建立通讯连接之前，由所述扫地机器人主动探测所述中心服务器是否正常工作，若是，则建立所述中心服务器与所述扫地机器人之间的通讯连接。从而构建以一个中心服务器下的多个扫地机器人相互通讯的架构。需要说明的是，在所述中心服务器与多个所述扫地机器人相通讯的系统里，所述中心服务器作为中央控制中心，其负责控制多个所述扫地机器人并行执行数据运算。即所述中心服务器向每一个所述扫地机器人发送控制指令和/或数据都是相互独立，可以并发进行，相互之间并不影响。进一步地，多个所述扫地机器人仅用于执行所述中心服务器发出的控制指令，即多个所述扫地机器人在连接进入所述通讯控制系统后，则接受所述中心服务器的/控制，接收来自所述中心服务器的数据和/或控制指令并执行。

本领域技术人员理解，在所述扫地机器人与所述中心服务器建立通讯连接后，多个所述扫地机器人则可以共享数据并协同工作。下面详述每一个所述扫地机器人各自生成对应的字地图信息的方式。

在步骤S1012中，判断所述扫地机器人是否为第一次与所述中心服务器通讯，若所述扫地机器人是第一次与所述中心服务器通讯则执行步骤S1013，若所述扫地机器人并非第一次与所述中心服务器通讯则执行步骤S1014。需要说明的是，当步骤S1012中的判断结果为是时，则表明该扫地机器人此前未与所述中心服务器建立通讯，也未曾参与到本发明的协同运作中，在所述中心服务器中也没有该扫地机器人保存的任何子地图信息及其他信息。反之，当所述步骤S1012中的判断结果为否时，则表明该扫地机器人此前与所述中心服务器已建立通讯，并曾参与到本发明的协同运作中，在所述中心服务器中保存有该扫地机器人的历史子地图信息及其他信息。通常可用于多个所述扫地机器人各自负责固定区域的协同清扫作业中，通过这样的设置，可以减少所述扫地机器人再次进行探测与计算，大大提高构图效率。

进一步地，步骤S1013，所述中心服务器控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测。本领域技术人员理解，在VSLAM算法中，闭环检测是指机器人识别历史到达场景的能力，如果检测成功，则可以显著地减小累积误差，其实质是一种检测观测数据相似性的算法。具体地，所述扫地机器人可以采取间隔固定时间段或行进距离采集一次图像，并对所采集的图像数据提取特征，将所提取的图像特征及其对应时间存储，从而逐步建立数据库。通过闭环检测，对行进过程中的图像通过一定的规则与历史采集的图像进行匹配，并将匹配结果作为判断是否访问过当前位置的依据。上述步骤S1012、步骤S1013共同阐述了每一个所述扫地机器人生成各自子地图信息的的具体方式。每一个所述扫地机器人将各自生成的所述子地图信息分别上传发送至所述中心服务器。

而在步骤S1014中，所述中心服务器调取与所述扫地机器人相对应的历史子地图信息，并基于所述历史子地图信息控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测。在所述中心服务器中执行对所述子地图信息的闭环检测过程可以参考上述步骤S1013，在此不予赘述。

继续参考图2，在所述步骤S1014之后，还包括步骤S1015，基于所述历史子地图信息与所述子地图信息生成非重叠区域，并控制与所述非重叠区域最近的所述扫地机器人在所述非重叠区域执行所述清扫工作。本领域技术人员理解，由于每个所述扫地机器人不同情况下的探测结果并不完全一致，因而，每一次，即使是对同一清扫区域，在不同的时间段，其探测情况也会存在差异，因而导致所生成的子地图信息并不完全一致。在这样的情况下，则可能在整个公共清扫区域存在未探测到的盲区，即所述历史子地图信息与当前所述子地图信息的非重叠区域。通过该步骤，可以控制所述扫地机器人对未探测到从而未包括在所述子地图信息中的区域进行清扫，提高所述扫地机器人的智能化和清扫效率。

进一步地，图3示出了本发明的具体实施方式的，确定子地图信息相互之间的交集的具体流程示意图。具体地，在图3所示的图像处理步骤中，首先通过步骤S1021，对每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息进行边缘检测。该步骤在所述中心服务器中执行，本领域技术人员理解，图像边缘信息主要集中在高频段，边缘检测实质就是高频滤波。在空域运算中来说，对图像的锐化就是计算微分。由于数字图像的离散信号，微分运算就变成计算差分或梯度。图像处理中有多种边缘检测(梯度)算子，常用的包括普通一阶差分，Robert算子(交叉差分)，Sobel算子等等，是基于寻找梯度强度。拉普拉斯算子(二阶差分)是基于过零点检测。通过计算梯度，设置阀值，得到边缘图像。所述中心服务器读取每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息中的数据，通过所述边缘检测算法确定每一个扫地机器人上传的子地图的边界。

随后，通过步骤S1022，基于所述边缘检测确定多个所述子地图信息相互之间的交集。通过所述步骤S1021确定每一个所述子地图的边界后，在本步骤中，进一步获取每一个所述子地图信息之间的交集，从而确定多个所述子地图相互之间是否存在重叠区域。随后再将所述重叠区域的地图信息发送给所对应的扫地机器人，具有重叠区域的扫地机器人之间的地图信息共享。

进一步地，图4示出了本发明的具体实施方式的，另一种扫地机器人协同工作的控制方法的具体流程示意图。作为图1所示实施例的一个优选变化例，包括如下步骤：

步骤S201，获取每一个所述扫地机器人生成的所述子地图信息。本领域技术人员可以参考上述图1中步骤S101实现该步骤。进一步地，在所述步骤S201的更为优选的变化例中，所述步骤还依次包括如下子步骤：建立多个扫地机器人与所述中心服务器之间的通讯连接；判断所述扫地机器人是否为第一次与所述中心服务器通讯；若所述扫地机器人第一次与所述中心服务器通讯则所述中心服务器控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测；反之，若所述扫地机器人并非第一次与所述中心服务器通讯则所述中心服务器调取与所述扫地机器人相对应的历史子地图信息，并基于所述历史子地图信息控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测。上述步骤可以参考图2所示实施例中步骤S1011，步骤S1012、步骤S1013以及步骤S1014实现，在此不予赘述。更进一步地，在所述扫地机器人非第一次与所述中心服务器通讯的情况下，还包括步骤，基于所述历史子地图信息与所述子地图信息生成非重叠区域，并控制与所述非重叠区域最近的所述扫地机器人在所述非重叠区域执行所述清扫工作。本领域技术人员可以参考图2中步骤S1015实现该步骤。

进一步地，执行步骤S2021，对每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息进行边缘检测；步骤S2022，基于所述边缘检测确定多个所述子地图信息相互之间的交集以生成重叠地图信息，并将所述重叠地图信息发送至对应的扫地机器人。需要说明的是，作为图1中步骤S102的细化，本领域技术人员可以结合图1中步骤S102以及图3中步骤S1021以及步骤S1022实现上述步骤S2021以及步骤S2022，在此不予赘述。更进一步的，在所述步骤S2022之后还包括步骤S2023，基于所述子地图信息的并集生成全局地图信息。本领域技术人员理解，每一个扫地机器人只能获取自身扫地能力范围内对环境进行扫描获取的地图，所述全局地图信息则由所述中心服务器基于全部所述子地图信息合并后获取。随后，所述中心服务器可以在所述全局地图中的所述重叠区域的不同部分划分给不同的扫地机器人进行清扫，即在所述步骤S2023后执行步骤：控制与所述重叠区域最近的所述扫地机器人执行所述清扫工作。具体地，图4中步骤S2031、步骤S2032以及步骤S2033对上述步骤作了更为详细描述。

首先在步骤S2031中，基于所述全局地图信息，获取每一个所述扫地机器人的定位信息。所述定位信息是指所述扫地机器人在所述全局地图中的坐标定位信息，所述定位信息用以表征每一个所述扫地机器人在所述全局地图中的坐标，扫地机器人之间以及扫地机器人与对应的重叠区域的位置关系。

步骤S2032，基于所述定位信息确定与所述重叠区域最近的扫地机器人。在该步骤中，以该重叠区域中每一坐标点为对象，获取距离其最近的扫地机器人。

步骤S2033，向与所述重叠区域最近的扫地机器人发送生成地图与执行清扫工作的控制指令。具体地，所述中心服务器根据所述扫地机器人各自位置以及与所述重叠区域中不同坐标点的位置关系对所述全局地图重新进行区域划分。并将重新划分后的区域生成地图发送至对应的扫地机器人，同时，所述扫地机器人接收来自所述中心服务器的控制指令，对负责区域进行地图清扫。

进一步地，在本发明的一个优选实施例中，通过如下方式确定与所述重叠区域最近的扫地机人。首先提取所述重叠区域中特征点在所述全局地图信息中的定位信息。所述特征点为所述重叠区域中的任意坐标点，为了减小所述中心服务器的计算量，可以将所述重叠区域划分为一系列大小相同的方格，可根据需要增加或减小所述方格表示的面积大小，以所述方格的中心点作为所述特征点。随后根据所述特征点的定位信息以及多个所述扫地机器人的定位信息确定距离所述特征点最近的扫地机器人，在此不予赘述。

需要说明的是，本发明中，在每一次所述清扫操作控制过程中，所述中心服务器可以存储所述子地图信息、重叠区域地图信息以及所述全局地图信息。通过这样的设置，使得在下一进行清扫时，可以通过当前完成的构图与历史构建地图进行匹配，从而更好地指导每一个所述扫地机器人进行清扫，减少所述扫地机器人再次进行探测与计算，大大提高构图效率。本领域技术人员理解，将当前完成的构图与历史构建地图的匹配可以通过提取地图中的特征点等方式实现，在此不予赘述。

以下结合附图对本发明的装置部分进行详细描述。需要说明的是，本发明的控制方法是通过本发明装置部分的各种逻辑单元，采用数字信号处理器、特殊用途集成电路、现场可编程门阵列或者其它可编程逻辑器件、硬件元器件(例如寄存器和FIFO)、执行一系列固件指令的处理器以及编程软件组合实现。

图5示出了本发明的具体实施方式的，一种扫地机器人协同工作的控制装置的模块结构示意图。具体地，所述扫地机器人协同工作的控制装置包括子地图信息获取单元、重叠地图信息生成单元、协同控制单元以及通讯单元。其中，所述子地图信息获取单元用于获取每一个所述扫地机器人生成的子地图信息，每一个所述扫地机器人依靠自身的视觉SLAM算法构图生成子地图后，将所述子地图信息发送至所述子地图信息获取单元。所述重叠地图信息生成单元用于基于所述子地图信息相互之间的交集生成重叠地图信息以确定对应重叠区域。本领域技术人员理解，每获取一项所述重叠地图信息对应有两个或两个以上存在交集的子地图信息和该两个或两个以上子地图信息对应的两个或两个以上扫地机器人。所述重叠地图信息生成单元在生成所述重叠地图信息后，中心服务器再将所述重叠地图信息发送至对应的所述扫地机器人。从而使得多个所述扫地机器人实现各自构建的地图信息数据的共享，以用于后续清洁操作的决策与执行。所述协同控制单元基于所述重叠地图信息控制所述扫地机器人协同执行清扫工作。具体地，所述协同根据所述重叠地图信息重新确定每一个扫地机器人对应的清洁区域后，通过向每一个所述扫地机器人发送执行清扫任务的控制指令，所述扫地机器人接收所述控制指令后根据所述控制指令在各自的清扫区域内执行对应的清扫任务。进一步地，所述通讯单元作为本发明中所述中心服务器与所述扫地机器人之间通讯和数据传输的桥梁，其用于实现中心服务器与多个所述扫地机器人的通讯与信息传输，从而构建起以所述中心服务器为控制中心，多个所述扫地机器人作为执行终端的架构。需要说明的是，所述中心服务器与多个所述扫地机器人之间的通讯方式可以根据需要选择不同类型的通讯接口实现。具体地，可以通过TCP、UDP、ARP、ICMP、HTTP、DNS和DHCP等网络通讯协议实现，在此不予赘述。

进一步地，作为图5所示实施例的一个子实施例，图6示出了本发明的具体实施方式的，协同控制单元的具体模块结构示意图。如图6所示，所述协同控制单元还包括边缘检测模块以及第一确定模块。其中，所述边缘检测模块用于对每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息进行边缘检测。本领域技术人员理解，图像边缘信息主要集中在高频段，边缘检测实质就是高频滤波。在空域运算中来说，对图像的锐化就是计算微分。由于数字图像的离散信号，微分运算就变成计算差分或梯度。图像处理中有多种边缘检测(梯度)算子，常用的包括普通一阶差分，Robert算子(交叉差分)，Sobel算子等等，是基于寻找梯度强度。拉普拉斯算子(二阶差分)是基于过零点检测。通过计算梯度，设置阀值，得到边缘图像。所述中心服务器读取每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息中的数据，通过所述边缘检测算法确定每一个扫地机器人上传的子地图的边界。进一步地，所述第一确定模块用于基于所述边缘检测确定多个所述子地图信息相互之间的交集。所述第一确定模块通过对多个所述子地图信息进行图像匹配，获取多个所述子地图信息之间的交集即相同部分，从而确定多个所述扫地机器人之间的重叠区域，在此不予赘述。

进一步地，图7示出了本发明的具体实施方式的，另一种扫地机器人协同工作的控制装置的模块结构示意图。在这样的实施例中，所述扫地机器人协同工作的控制装置包括子地图信息获取单元、重叠地图信息生成单元、协同控制单元、全局地图信息生成单元、通讯单元以及存储单元。其中，所述子地图信息获取单元、重叠地图信息生成单元以及通讯单元可以参考上述图5及其实施例，在此不予赘述。作为图5所述实施例的一个优选变化例，在图7中，所述全局地图信息生成单元用于基于所述子地图信息的并集生成全局地图信息。具体地，所述全局地图信息生成单元将获取的全部所述子地图信息进行合并处理，最终获得所述全局地图信息，所述全局地图信息包括全部所述子地图信息，其用以表征多个所述扫地机器人协同工作的区域。更进一步地，所述协同控制单元具体包括边缘检测模块、第一确定模块、第一定位模块、第二确定模块以及指令发送模块。其中，所述边缘检测模块以及所述第一确定模块可以参考上述图6及其具体实施例，在此不予赘述。在该实施例中，所述第一定位模块用于基于所述全局地图信息获取每一个所述扫地机器人的定位信息即每个所述扫地机器人在所述全局地图中的坐标情况。所述第二确定模块用于基于所述定位信息确定与所述重叠区域最近的扫地机器人。所述指令发送模块用于向与所述重叠区域最近的扫地机器人发送生成地图与执行清扫工作的控制指令。通过这样的设置，利用所述协同控制单元实现多个所述扫地机器人根据控制指令在划分的指定区域内执行清扫工作，同时避免不同扫地机器人对同一区域重复清扫。进一步地，所述存储单元用于存储所述子地图信息、重叠区域地图信息以及所述全局地图信息。从而在下一次进行清扫时，可以通过当前完成的构图与历史构建地图进行匹配，从而更好的指导各个扫地机器人进行清扫，减少扫地机器人再次进行探测与计算，大大提高构图效率。

作为图7所示实施例的一个优选的子实施例，所述第二确定模块还包括提取模块和第三确定模块。其中，所述提取模块用于提取所述重叠区域中特征点在所述全局地图信息中的定位信息；所述第三确定模块用于根据所述特征点的定位信息以及多个所述扫地机器人的定位信息确定距离所述特征点最近的扫地机器人。在这样的实施例中，所述第二确定模块通过对所述重叠区域中的全部面积的坐标点确定距离其最近的扫地机器人从而确定所述所述重叠区域中不同区域的划分，在此不予赘述。

进一步地，图8示出了本发明的具体实施方式的，一种扫地机器人协同工作的控制系统的拓扑结构示意图。所述扫地机器人协同工作的控制系统包括中心服务器以及多个扫地机器人，其中，多个所述扫地机器人分别与所述中心服务器连接并通讯，所述中心服务器控制多个所述扫地机器人协同执行清扫工作。多个所述扫地机器人的数目可以根据每一个所述扫地机器人的扫地能力和需要清洁区域的面积大小进行合理的设置。更进一步地，多个所述扫地机器人根据其自身配置所覆盖的最大地图面积相同或者不同。

如图8所示，本发明的控制系统中，每一个所述扫地机器人既可以通过与所述中心服务器通讯后协同工作，也可以独立工作。所述扫地机器人可以通过视觉SLAM算法进行地图的构建。每一个所述扫地机器人将各自生成子地图信息上传至所述中心服务器，所述中心服务器接收各个所述扫地机器人上传的所述子地图信息并生成各个扫地机器人两两之间的重叠地图信息和全局地图信息，再由中心服务器计算地图上的可能的盲区，并发送指令给最近的扫地机器人执行，在此不予赘述。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (17)

1.一种扫地机器人协同工作的控制方法，基于中心服务器控制多个扫地机器人协同工作，其特征在于，包括如下步骤：

a.获取每一个所述扫地机器人生成的子地图信息；

b.基于所述子地图信息相互之间的交集生成重叠地图信息以确定对应重叠区域，并将所述重叠地图信息发送至对应的所述扫地机器人；

c.基于所述重叠地图信息控制所述扫地机器人协同执行清扫工作。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤a之前还包括步骤a1.建立多个扫地机器人与所述中心服务器之间的通讯连接,所述中心服务器控制多个所述扫地机器人并行执行数据运算，多个所述扫地机器人仅用于执行所述中心服务器发出的控制指令。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤a中每一个所述扫地机器人通过如下方式生成所述子地图信息：

a2.判断所述扫地机器人是否为第一次与所述中心服务器通讯，若所述扫地机器人第一次与所述中心服务器通讯则执行步骤a3，若所述扫地机器人并非第一次与所述中心服务器通讯则执行步骤a4；

a3.所述中心服务器控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测；

a4.所述中心服务器调取与所述扫地机器人相对应的历史子地图信息，并基于所述历史子地图信息控制所述扫地机器人生成所述子地图信息，并对所述子地图信息执行闭环检测。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤a4之后还执行如下步骤：

a5.基于所述历史子地图信息与所述子地图信息生成非重叠区域，并控制与所述非重叠区域最近的所述扫地机器人在所述非重叠区域执行所述清扫工作。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述步骤b还包括如下步骤：

b1.对每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息进行边缘检测；

b2.基于所述边缘检测确定多个所述子地图信息相互之间的交集。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤c还包括步骤c1.控制与所述重叠区域最近的所述扫地机器人执行所述清扫工作。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤b还包括如下步骤：

基于所述子地图信息的并集生成全局地图信息；

相应地，所述步骤c1包括如下步骤：

c11.基于所述全局地图信息，获取每一个所述扫地机器人的定位信息；

c12.基于所述定位信息确定与所述重叠区域最近的扫地机器人；

c13.向与所述重叠区域最近的扫地机器人发送生成地图与执行清扫工作的控制指令。

8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，通过如下方式确定与所述重叠区域最近的扫地机器人：

提取所述重叠区域中特征点在所述全局地图信息中的定位信息；

根据所述特征点的定位信息以及多个所述扫地机器人的定位信息确定距离所述特征点最近的扫地机器人。

9.根据权利要求1至4或6或7中任一项所述的控制方法，其特征在于，每一个所述扫地机器人通过视觉SLAM算法生成所述子地图信息和/或执行闭环检测。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤c之后还包括如下步骤：

d.所述中心服务器存储所述子地图信息、所述重叠区域地图信息以及所述全局地图信息作为历史子地图信息、历史重叠区域地图信息以及历史全局地图信息。

11.一种扫地机器人协同工作的控制装置，其特征在于，包括：

子地图信息获取单元，其用于获取每一个所述扫地机器人生成的子地图信息；

重叠地图信息生成单元，其用于基于所述子地图信息相互之间的交集生成重叠地图信息以确定对应重叠区域；

协同控制单元，基于所述重叠地图信息控制所述扫地机器人协同执行清扫工作；以及

通讯单元，其用于中心服务器与多个所述扫地机器人的通讯与信息传输。

12.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述协同控制单元包括：

边缘检测模块，其用于对每一个所述扫地机器人上传的所述子地图信息进行边缘检测；

第一确定模块，其用于基于所述边缘检测确定多个所述子地图信息相互之间的交集。

13.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，还包括全局地图信息生成单元，其用于基于所述子地图信息的并集生成全局地图信息；相应地，

所述协同控制单元还包括第一定位模块，其用于基于所述全局地图信息，获取每一个所述扫地机器人的定位信息；

第二确定模块，其用于基于所述定位信息确定与所述重叠区域最近的扫地机器人；以及

指令发送模块，其用于向与所述重叠区域最近的扫地机器人发送生成地图与执行清扫工作的控制指令。

14.根据权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述第二确定模块包括：

提取模块，其用于提取所述重叠区域中特征点在所述全局地图信息中的定位信息；

第三确定模块，其用于根据所述特征点的定位信息以及多个所述扫地机器人的定位信息确定距离所述特征点最近的扫地机器人。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的控制装置，其特征在于，还包括存储单元，其用于存储所述子地图信息、所述重叠区域地图信息以及所述全局地图信息作为历史子地图信息、历史重叠区域地图信息以及历史全局地图信息。

16.一种扫地机器人协同工作的控制系统，通过权利要求10至14中任一项所述的控制装置控制，其特征在于，包括中心服务器以及多个扫地机器人，

其中，多个所述扫地机器人分别与所述中心服务器连接并通讯，所述中心服务器控制多个所述扫地机器人协同执行清扫工作。

17.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于，多个所述扫地机器人根据其自身配置所覆盖的最大地图面积相同或者不同。