扫地机器人及其清扫路径规划方法技术

技术编号:17778977 阅读:57 留言:0更新日期:2018-04-22 07:07
本发明专利技术涉及一种扫地机器人及其清扫路径规划方法,清扫路径规划方法包括以下步骤:以扫地机器人的初始位置为坐标原点建立平面坐标系;在平面坐标系中构建初始大小固定但是可以扩充的空白地图,并将空白地图分成若干区块,区块的大小固定;扫地机器人接收到清扫指令后沿指导路径进行清扫,在清扫过程中,如果碰到墙边,则沿墙清扫后继续沿指导路径进行清扫;如果碰到障碍物,则沿障碍物的边缘进行清扫后继续沿指导路径进行清扫;在清扫过程中,将实际清扫过的区域与构建的空白地图进行映射,更新地图。本发明专利技术能够在清扫一开始直接进入高效清扫模式,在清扫过程中随之更新地图,能够避免大部分的重复工作,降低清扫重复率,提高清扫覆盖率。

【技术实现步骤摘要】
扫地机器人及其清扫路径规划方法
本专利技术属于机器人
,具体涉及一种扫地机器人及其清扫路径规划方法。
技术介绍
随着科技的进步和计算机技术的不断发展,扫地机器人得到了广泛应用。扫地机器人在执行清扫任务时,都需要进行路径规划,这样一方面能够避免与清扫空间中的障碍物相撞,另一方面能够降低清扫的重复率,提高清扫效率。根据扫地机器人的成本,现有的扫地机器人大致可以分为两类,一类是高档扫地机器人,其在常规传感器的基础上搭载激光雷达并采用即时定位与地图构建方案,或者搭载摄像头采用图像处理以及即时定位与地图构建方案;另一类是低档扫地机器人,其采用碰撞传感器、红外传感器、超声传感器、陀螺仪等成熟、价廉的传感器方案。高档扫地机器人具有整体任务完成效率高、综合效果好等优势,但其存在成本高、技术要求高、开发难度大和整体市场占有率低等问题。目前的低档扫地机器人具有成本低、技术要求一般、开发难度小和整体市场占有率高等优点,但其存在整体任务完成效率低、综合效果差等问题。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题,本专利技术提供了一种成本低、整体任务完成效率高的扫地机器人及其清扫路径规划方法。一方面,本专利技术提供了一种扫地机器人清扫路径规划方法,包括以下步骤:以扫地机器人的初始位置为坐标原点建立平面坐标系;在平面坐标系中构建初始大小固定的空白地图,并将空白地图分成若干区块,各区块的大小固定;其中,空白地图是能够扩展的;扫地机器人预存制定好的指导路线图,该路线图由无数平行的无限延伸的竖直线构成,机器人初始启动时位于其中一条直线上。扫地机器人接收到清扫指令后沿指导路径进行清扫,在清扫过程中如果碰到障碍物,则沿障碍物的边缘行走并进行清扫(此时机器人会离开指导路径上的直线),直到碰到指导路径上的直线为止;在清扫过程中,将实际清扫过的区域与构建的空白地图进行映射,更新或扩展地图。进一步地,所述以扫地机器人的初始位置为坐标原点建立平面坐标系包括:以扫地机器人当前朝向前的方向为X轴的正方向,俯视扫地机器人,其左方为Y轴的正方向;平面坐标系中每一个点采用X轴坐标、Y轴坐标和旋转角度来表示。更进一步地,所述旋转角度的范围为:(-π,π],X轴的正方向对应的旋转角度为0。进一步地,所述清扫指令通过扫地机器人的控制面板上向用户提供的清扫功能的选择按键进行发送或通过遥控器或手机APP客户端向用户提供的清扫功能的选择按键进行发送。进一步地,所述扫地机器人接收到清扫指令后沿指导路径进行清扫,在清扫过程中如果碰到障碍物,则沿障碍物的边缘行走并进行清扫,直到碰到指导路径上的直线为止,其具体包括以下步骤:开始清扫时,判断扫地机器人是否与充电基站相连,如果扫地机器人与充电基站相连,则从充电基站倒退出来并调头,并进一步判断是否第一次从充电基站出来,如果是,则清扫充电基站前方的区域,否则扫地机器人向正前方直线行走;如果扫地机器人没有与充电基站相连,扫地机器人也向正前方直线行走;扫地机器人向正前方直线行走,判断扫地机器人前方是否有障碍物,如果有障碍物,则沿障碍物边缘行走;否则沿指导路径行走。更进一步地,所述步骤扫地机器人向正前方直线行走,判断扫地机器人前方是否有障碍物,如果有障碍物,则沿障碍物边缘行走;否则沿指导路径行走,其包括:扫地机器人向正前方直线行走,遇到障碍物后沿障碍物边缘行走,将Y轴的正方向或Y轴的负方向作为前进方向,其中,Y轴的正方向作为扫地机器人的优先前进方向;首先,扫地机器人根据当前更新的地图沿Y轴的正方向搜索其所在区域对应的地图中的区块的相邻区块是否被标记为已打扫,如果Y轴的正方向上的相邻区块未标记为已打扫,则扫地机器人沿Y轴的正方向行走;否则,沿Y轴的负方向搜索其所在区域对应的地图中的区块的相邻区块是否被标记为已打扫,如果Y轴的负方向上的相邻区块未标记为已打扫,则扫地机器人沿Y轴的负方向行走;其次,再结合碰到障碍物之前扫地机器人所在的相对位置选择右侧贴近障碍物边缘行走或左侧贴近障碍物边缘行走,直到扫地机器人所在的位置位于对应的指导路径上时,扫地机器人停止贴近障碍物边缘行走;扫地机器人原地旋转,直至扫地机器人前进的方向朝向X轴的方向或平行于X轴的方向,扫地机器人向正前方直线行走。进一步地,所述在清扫过程中将实际清扫过的区域与构建的空白地图进行映射,更新地图包括:对实际清扫过的区域以及实际障碍物、充电基站或墙边在空白地图中对应的区块进行标记。扩展地图包括当扫地机器人所在区域超出了当前地图所能表示的范围时,扩大地图的边界,增加其表示范围使得扫地机器人所在区域被包含进去。进一步地,扫地机器人清扫路径规划方法还包括以下步骤:如果扫地机器人对与构建的空白地图对应的扫地机器人所在的实际区域及其相邻区块都已清扫完毕,则扫地机器人搜索地图上不相邻的未清扫区块,并对未清扫区块进行清扫。更进一步地,所述扫地机器人搜索地图上不相邻的未清扫区块,并对未清扫区块进行清扫包括以下步骤:扫地机器人利用A*算法或BFS算法或贪心算法或其他搜索算法搜索地图上不相邻的未清扫区块,如果在地图上不相邻的区域搜索到未清扫区块,则将该未清扫区块标记为目标区块,计算得到当前位置到目标区块的路径,机器人沿着计算出的路径到达目标区块,然后调整机器人的前进方向,向X轴的正方向直线行走,沿指导路径进行清扫;否则,扫地机器人结束清扫。另一方面,本专利技术还提供了一种扫地机器人,其包括坐标系建立模块、空白地图构建模块、清扫模块和地图更新模块;坐标系建立模块用于以扫地机器人的初始位置为坐标原点,建立平面坐标系;空白地图构建模块用于在平面坐标系中构建初始大小固定但是可以扩充的空白地图,并将空白地图分成若干区块,区块的大小固定;清扫模块用于沿指导路径或障碍物的边缘进行清扫,地图更新模块用于将空白地图与实际清扫区域进行映射,并更新或扩展地图。本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:本专利技术能够在清扫一开始直接进入高效清扫模式,在清扫过程中随之更新地图,能够避免大部分的重复工作,降低清扫重复率,提高清扫覆盖率,保证清扫效果,使得扫地机器人更加智能化,提高用户体验。而且清扫完毕后,扫地机器人能够根据清扫过程中更新的地图返回充电基站进行充电。本专利技术采用低档扫地机器人中的传感器即可,不需要增加额外的传感器硬件,能够保证扫地机器人低成本的同时提高扫地机器人的性能。本专利技术在清扫路径规划的过程中采用成熟、低廉的传感器获取数据,获得的数据量小,另外,采用栅格地图能够减少数据的存储量,而且大量重复状态的判断能够减少数据计算量,因此本专利技术处理分析数据时运算量少,不需要高成本的处理器支持,采用低成本的处理器即可实现。应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种扫地机器人清扫路径规划方法的流程图之一。图2是根据一示例性实施例示出的一种扫地机器人的结构框图。图3是根据一示例性实施例示出的一种扫地机器人清扫路径规划方法的流程图之二。图4是根据一示例性实施例示出的一种扫地机器人清扫路径规划方法的流程图之三。具体实施方式这里将详细地对示本文档来自技高网...
扫地机器人及其清扫路径规划方法

【技术保护点】
一种扫地机器人清扫路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:以扫地机器人的初始位置为坐标原点建立平面坐标系;在平面坐标系中构建初始大小固定的空白地图,并将空白地图平均分成若干区块,各区块的大小固定;空白地图是能够扩展的;扫地机器人接收到清扫指令后沿指导路径进行清扫,在清扫过程中,如果碰到墙边,则沿墙清扫后继续沿指导路径进行清扫;如果碰到障碍物,则沿障碍物的边缘进行清扫后继续沿指导路径进行清扫;其中,指导路径包括无数条相互平行的无限延伸的竖直线,扫地机器人初始启动时位于其中一条竖直线上;在清扫过程中,将实际清扫过的区域与构建的空白地图进行映射,更新或扩展地图。

【技术特征摘要】
1.一种扫地机器人清扫路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:以扫地机器人的初始位置为坐标原点建立平面坐标系;在平面坐标系中构建初始大小固定的空白地图,并将空白地图平均分成若干区块,各区块的大小固定;空白地图是能够扩展的;扫地机器人接收到清扫指令后沿指导路径进行清扫,在清扫过程中,如果碰到墙边,则沿墙清扫后继续沿指导路径进行清扫;如果碰到障碍物,则沿障碍物的边缘进行清扫后继续沿指导路径进行清扫;其中,指导路径包括无数条相互平行的无限延伸的竖直线,扫地机器人初始启动时位于其中一条竖直线上;在清扫过程中,将实际清扫过的区域与构建的空白地图进行映射,更新或扩展地图。2.如权利要求1所述的扫地机器人清扫路径规划方法,其特征在于,所述步骤以扫地机器人的初始位置为坐标原点建立平面坐标系包括:以扫地机器人当前朝向前的方向为X轴的正方向,俯视扫地机器人,其左方为Y轴的正方向;平面坐标系中每一个点采用X轴坐标、Y轴坐标和旋转角度来表示。3.如权利要求2所述的扫地机器人清扫路径规划方法,其特征在于,所述旋转角度的范围为:(-π,π],X轴的正方向对应的旋转角度为0。4.如权利要求1所述的扫地机器人清扫路径规划方法,其特征在于,所述清扫指令通过扫地机器人的控制面板上向用户提供的清扫功能的选择按键进行发送或通过遥控器或手机APP客户端向用户提供的清扫功能的选择按键进行发送。5.如权利要求1所述的扫地机器人清扫路径规划方法,其特征在于,所述扫地机器人接收到清扫指令后沿指导路径进行清扫,在清扫过程中如果碰到障碍物,则沿障碍物的边缘行走并进行清扫,其具体包括以下步骤:开始清扫时,判断扫地机器人是否与充电基站相连,如果扫地机器人与充电基站相连,则从充电基站倒退出来并调头,并进一步判断是否第一次从充电基站出来,如果是,则清扫充电基站前方的区域,否则扫地机器人向正前方直线行走;如果扫地机器人没有与充电基站相连,扫地机器人也向正前方直线行走;扫地机器人向正前方直线行走,判断扫地机器人前方是否有障碍物,如果有障碍物,则沿障碍物边缘行走;否则沿指导路径行走。6.如权利要求5所述的扫地机器人清扫路径规划方法,其特征在于,所述步骤扫地机器人向正前方直线行走,判断扫地机器人前方是否有障碍物,如果有障碍物,则沿障碍物边缘行走;否则沿指导路径行走,其包括:扫地机器人向正前方直线行走,遇到障碍物后沿障碍物边缘行走,将Y轴的正方向或Y轴的负方向作为前进方向,其中,Y轴的正方向作为扫地机器人的优先前进方向;首...

【专利技术属性】
技术研发人员:高望书李其乐陈浩宇王大炜
申请(专利权)人:北京面面俱到软件有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

相关技术
    暂无相关专利
网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1