[发明专利]一种移动机器人室内导航的语义地图

说明书

技术领域

本发明属于移动机器人在室内环境下的应用领域。

背景技术

在工业机器人大规模成功应用于工业环境的今天，移动机器人的应用研究成为学术界、工业界及社会各界关注的一个热点。从某种程度上可以说：工业机器人更象机器而移动机器人更象人。人们期望移动机器人在人的日常环境下工作或者协助人类工作，而不是象工业机器人那样需要一个特殊的小环境；针对移动机器人开展的研究，诸如视觉、听觉、环境理解、语义理解等都是针对这一目标进行的，这些研究最终都会涉及到人工智能的问题。移动机器人在人的日常环境下活动首先需要解决的就是导航问题，室内环境下的导航是基本的和最常见的问题。

这个问题可以从两个方面着手解决：一方面从下而上，即以机器人在移动过程中不会撞到其它物体为目标，就是通过传感器感知障碍物，用避障策略实现避开障碍物。另一方面是从上而下的，即机器人针对需要运动的目标在地图上规划的路径。将这两方面结合起来，在大的方面机器人根据目标规划出路径；在小的方面，机器人在实际移动过程中自动避开障碍物。

本发明不涉及有关传感感知及避障，而是针对移动目标及路径生成问题的一个解决方案。

发明内容

本发明的出发点是机器人移动的室内环境是半结构化的，即基本的建筑结构是已知的，而室内的物体摆设是未知的，也包括未知的活动物体（如人、动物等）。这一出发点是符合实际情况的。本发明是通过对室内环境的结构化的部分进行语义描述，来实现机器人对移动目标的确定和移动路径的生成，从而帮助移动机器人导航。

本发明采用谓词逻辑对移动机器人所在的室内环境的结构化部分进行描述，定义室内环境的语义名词，定义与语义名词相关联的建筑的几何形状及（或）位置坐标，定义语义名词之间的几何关系。本发明将这种系统地以谓词逻辑语句对移动机器人所在室内环境的定义称为语义地图。所以语义地图实际上是描述环境的一种数据库或者是机器人了解到的环境建筑结构的知识库。

由于上述语义地图知识库是以谓词逻辑的语句表达的，这一知识库就成为进一步实现逻辑推理的事实库。就机器人导航来讲，机器人定位、路径规划等可以在此知识库的基础上通过逻辑推理来实现。