遍历工作环境的方法及建立栅格地图的方法技术

本发明专利技术公开了一种遍历工作环境的方法，包括系统预设、建立最大工作区域以及内循环遍历。其中，记录O3轨迹（x，y）和O4轨迹（x^'，y^'），若（x，y）=（0，0），根据O3轨迹线生成最大工作区域y=F（x）。根据O 4轨迹线生成虚拟边界线y^'=g_i（x^'），t=0，t=t+1，根据y^'=g_(t‑1)（x^'）建立第t次O3预设路线（x_t，y_t，θ_t）。该方法采用螺旋遍历的方式预读工作环境，根据前次轨迹建立内循环区域。本发明专利技术还公开了一种建立栅格地图的方法。

Method of traversing working environment and method of building raster map

The invention discloses a method for traversing the working environment, including system presupposition, establishment of maximum working area and internal cycle traversal. Among them, O3 trajectory (x, y) and O4 trajectory (x ^', y ^') are recorded. If (x, y) = (0, 0), the maximum working area y = F (x) is generated according to O3 trajectory. The virtual boundary line y ^'= g_i (x ^'), t = 0, t = t + 1 are generated according to O_4 trajectory. The presupposed route (x_t, y_t, theta_t) of the third O_3 is established according to y ^'= g (t 1) (x ^'). The method uses spiral traversal to read the working environment and establishes the inner loop region according to the previous trajectory. The invention also discloses a method for establishing raster map.

【技术实现步骤摘要】
遍历工作环境的方法及建立栅格地图的方法
本专利技术涉及一种遍历工作环境的方法，属于智能家居领域。
技术介绍
工作区间的内循环遍历有多种，现有技术主要集中在区域分割、梳妆遍历以及螺旋遍历三种方法上。梳妆遍历是现有技术最常见的一种，系统运算简单，但是如果工作区域中部存在障碍物，系统为覆盖障碍物后方的工作区域会产生很多重复路径。区域分割可解决工作区间存在障碍物时的路径规划，该方法参照《清洁机器人全覆盖路径规划研究》(重庆大学硕士学位论文，张月)。对于有长斜面的墙壁和障碍物，区域分割效率较低。《基于ARM控制器的清洁机器人的研究》(江西理工大学硕士学位论文，王忠锋)在选择路径规划时采用的折线逼近行走的方式可绕行斜向障碍物，也作为本申请的参考。螺旋遍历可应对斜向墙壁，但是内部循环时脱离墙体后如何选择参照时现有技术尚未解决的。
技术实现思路
本专利技术提出了一种遍历工作环境的方法，采用螺旋遍历的方式预读工作环境，根据前次轨迹建立内循环区域。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种吸尘机器人遍历工作环境的方法，其特征在于包括：系统预设、建立最大工作区域以及内循环遍历，其中，建立最大工作区域包括：step21：以且s1＝d行走、避障，记录O3轨迹(x，y)和O4轨迹(x′，y′)，step22：若(x，y)＝(0，0)，根据O3轨迹线生成最大工作区域y＝F(x)，根据O4轨迹线生成虚拟边界线y′＝gi(x′)，t＝0，内循环遍历包括：step31：t＝t+1，根据y′＝gt-1(x′)建立第t次O3预设路线(xt，yt，θt)，xt，yt为坐标值，θt为转角，yt＝gt-1(xt)，θt＝gt-1′(xt)，gt-1′为gt-1在xt处的导数，step32：标定O3起始点(xmin，ymin)沿预设路线行走、避障，记录O3轨迹线(x，y)和O4轨迹(x′，y′)，step33：行走、避障，step34：若当前轨迹(x，y)＝(xt，yt)，再次沿预设路线行驶，step35：若(x，y)＝(xmin，ymin)，根据O3轨迹生成第t次轨迹线y＝ft(x)，根据O4轨迹生成第t次虚拟边界线y′＝gt(x′)，step36：若此次轨迹线与任意前次存储的轨迹线重合，则遍历完成，否则返回至step31。在本专利技术的吸尘机器人遍历工作环境的方法中，所述系统预设包括：step11：在清扫区域的一侧设定至少两个的绝对参考点O1，O2，step12：在车体外侧设置行走传感器C1、C2、C3、C4、C5，相邻行走传感器夹角均为45°并且C3布置吸尘器前进正前方，C1与C5分别位于车轮轴线上，各传感器与实体的距离与车体半径之和定义为s1、s2、s3、s4、s5，step13：定义吸尘器直径B，吸尘器车轮距离D，C1侧车轮转速ω1，C2侧车轮转速ω2step14：C1为车体参考点O3，C5为车体参考点O4，系统预设安全距离d，step15：吸尘器沿当前方向直线行走至s1、s2、s3、s4、s5任意一项等于d，执行找平模式，以此时O3的位置为原点建立坐标系(xoy)，x为车体行径方向，step16：探测该原点与O1，O2参考点的距离(a，b)并存储。一种建立栅格地图的方法，其特征在于，包括所述遍历工作环境的方法以及建立工作栅格网络。本专利技术的这种遍历工作环境的方法，采用螺旋遍历的方式预读工作环境，根据前次轨迹建立内循环区域。附图说明图1为本专利技术的内螺旋遍历工作环境的方法的轨迹示意图；图2为本专利技术的机器人建立吸尘栅格地图的示意图；图3为本专利技术的吸尘机器人系统预设示意图；图4为本专利技术的吸尘机器人栅格化工作区域的流程图；图5为本专利技术的工作区域的示意图；图6为本专利技术的吸尘机器人两次轨迹图，主要展示了根据上次轨迹建立下次轨迹；图7为本专利技术的吸尘机器人绕行障碍物的示意图；图8为本专利技术的吸尘机器人贴近墙壁寻找初始点的示意图；图9为本专利技术的吸尘机器人的右转弯绕行一种障碍物示意图；图10为本专利技术的吸尘机器人的右转弯绕行另一种障碍物示意图；图11为本专利技术的吸尘机器人的右转弯绕行又一种障碍物示意图；图12为本专利技术的吸尘机器人的左转弯绕行一种障碍物示意图；图13为本专利技术的吸尘机器人的左转弯绕行另一种障碍物示意图；图14为本专利技术的吸尘机器人的左转弯绕行又一种障碍物示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。现有技术综述现有的吸尘机器人避障方法主要包括精确避障和模糊避障。《移动机器人路径规划》(东北电力大学硕士学位论文，孟祥甫)公开了模糊避障的方法，其采用为模糊逻辑算法，系统计算量较大，不适用于低成本的吸尘机器人。而《基壬神经网络的自主吸尘机器人混合感知系统设计及避障规划》(浙江大学硕士学位论文，徐勇)公开了基于神经网络的吸尘机器人智能避障算法，该算法不够完善，难以在实际吸尘机器人中运用。《基于未知环境下的机器人遍历算法》(昆明理工大学硕士学位论文，王宇)公开了吸尘机器人的多重避障方法，但是如该案所述，其避障方法多适用于直角障碍，绕行斜角障碍或墙壁的障碍会产生较多的不可进入空间(遗漏栅格)。现有技术中，吸尘机器人的地图构件多采用栅格法，栅格法可降低系统数据量并易于维护和路径规划。栅格法的前提是工作区间的读取，现有技术多采用沿边行走，本申请亦是如此。沿边行走获取最大工作环境是内循环遍历的前提。《基于超声波传感器的智能吸尘机器人导航系统的研究》(浙江大学硕士学位论文，王火亮)公开了这种地图读取的方式。《家庭清扫机器人路径覆盖系统的设计与实现》(哈尔滨工业大学硕士学位论文，周亚楠)在循环遍历的同时进行栅格赋值，没有注意遍历路线的修正。同时，在循环遍历的过程中不可避免的存在路径重叠，该文献没有注意消除重复计算的部分。《基于三维重构的吸尘机器人的定位导航》(吉林大学硕士学位论文，张树明)公开了基于摄像数据读取的栅格化方法。该方法根据路线经过预定栅格与否确定栅格的内容。这种路线定义为车体中心的轨迹路线。在实际地图中，即使车体中路的轨迹路线经过的栅格，栅格本身也不一定全部可进入。将不可进入的栅格定义为工作栅格会引起机器人工作混乱。该文献也公开了吸尘机器人的定位技术，可作为本申请的参考。工作区间的内循环遍历有多种，现有技术主要集中在区域分割、梳妆遍历以及螺旋遍历三种方法上。梳妆遍历是现有技术最常见的一种，系统运算简单，但是如果工作区域中部存在障碍物，系统为覆盖障碍物后方的工作区域会产生很多重复路径。区域分割可解决工作区间存在障碍物时的路径规划，该方法参照《清洁机器人全覆盖路径规划研究》(重庆大学硕士学位论文，张月)。对于有长斜面的墙壁和障碍物，区域分割效率较低。《基于ARM控制器的清洁机器人的研究》(江西理工大学硕士学位论文，王忠锋)在选择路径规划时采用的折线逼近行走的方式可绕行斜向障碍物，也作为本申请的参考。螺旋遍历可应对斜向墙壁，但是内部循环时脱离墙体后如何选择参照时现有技术尚未解决的。如图1至14，本专利技术公开了一种吸尘机器人遍历工作环境的方法以及建立栅格地图的方法。其包括系统预设、建立最大工作区域、内循环遍历、建立工作栅格网络。该方法可在安装预定数量的传感器的基础上嵌入现有的吸尘机器人硬件系统。硬件系统可以包括微处理器单元，传感器单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种遍历工作环境的方法，其特征在于包括：系统预设、建立最大工作区域以及内循环遍历，其中，建立最大工作区域包括：step21：以

【技术特征摘要】
1.一种遍历工作环境的方法，其特征在于包括：系统预设、建立最大工作区域以及内循环遍历，其中，建立最大工作区域包括：step21：以且s1＝d行走、避障，记录O3轨迹(x，y)和O4轨迹(x′，y′)，step22：若(x，y)＝(0，0)，根据O3轨迹线生成最大工作区域y＝F(x)，根据O4轨迹线生成虚拟边界线y′＝gi(x′)，t＝0，内循环遍历包括：step31：t＝t+1，根据y′＝gt-1(x′)建立第t次O3预设路线(xt，yt，θt)，xt，yt为坐标值，θt为转角，yt＝gt-1(xt)，θt＝gt-1′(xt)，gt-1′为gt-1在xt处的导数，step32：标定O3起始点(xmin，ymin)沿预设路线行走、避障，记录O3轨迹线(x，y)和O4轨迹(x′，y′)，step33：行走、避障，step34：若当前轨迹(x，y)＝(xt，yt)，再次沿预设路线行驶，step35：若(x，y)＝(xmin，ymin)，根据O3轨迹生成第t次轨迹线y＝ft(x)，根据O4轨迹生成第t次虚拟边界线y′＝gt(x′)，ste...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，
申请(专利权)人：杨扬，
类型：发明
国别省市：江西,36