一种用于床面杀菌的机器人及其智能遍历床面的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于床面杀菌的机器人及其智能遍历床面的方法，该机器人包括机器人本体、单片机、电机驱动模块、行走滚轮组、测距传感器、超声波传感器、红外对管传感器、陀螺仪和驱动电机组，该方法包括以下步骤：(1)机器人在床面旋转一圈，通过超声波传感器返回的位置信息获得床头的位置和机器人的位置，再让机器人转动到正对床头的位置；(2)机器人沿床面的纵向和横向移动获得床面的长度和宽度；(3)床面的地图建模和位置定位，并划分遍历区域；(4)全覆盖遍历。本发明专利技术提出的方法可以快速获得床面的长宽尺寸并建立床面的地图模型，对地图模型进行多区域划分后，可以快速地对各区域依次进行全覆盖遍历，具有较高的遍历效率和质量。

A Kind of Robot Used for Bed Sterilization and Its Intelligent Method of Traveling Bed Surface

【技术实现步骤摘要】
一种用于床面杀菌的机器人及其智能遍历床面的方法
本专利技术属于机器人路径规划
，更具体地，涉及一种用于床面杀菌的机器人及其智能遍历床面的方法。
技术介绍
随着经济的发展和生活水平的提高，人们对居住环境的卫生提出了越来越高的要求，因此杀菌类家电产品消费近年来处于直线上升趋势。床作为家居生活的重要部分，针对床的杀菌机器人开始崭露头角，如何规划杀菌机器人在床面的路径决定了杀菌质量和效率的高低，是研究的核心内容之一。目前的床面杀菌机器人的完全遍历路径规划方法主要有随机覆盖法、基于激光雷达的路径规划方法和模板匹配法等。随机覆盖法是指每次碰撞到障碍物或者检测到悬崖时进行固定好的转向，不用定位，也没有环境地图，无法进行路径规划，遍历质量与效率都不高。基于激光雷达的路径规划方法是通过一个旋转电机带动激光发射头旋转扫描，不停的刷新扫描到的周围物体的距离，进而进行实时定位与地图构建，此方法的激光探头成本较高。模板模型法是基于先验知识和先前的环境来匹配事先定义的模板，这种方法过于依赖机器人过去的经验，不适用于陌生环境。因此，现有的路径规划技术存在遍历效率低、成本高、不适用陌生环境的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了用于床面杀菌的机器人及其智能遍历床面的方法，其可适应陌生环境，快速得出床面的长度和宽度从而进行遍历规划，而且遍历效率高。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于床面杀菌的机器人，，包括机器人本体及共同安装在该机器人本体上的单片机、电机驱动模块、行走滚轮组、测距传感器、超声波传感器、红外对管传感器、陀螺仪和驱动电机组，其中，所述单片机分别连接电机驱动模块、测距传感器、超声波传感器、红外对管传感器和陀螺仪；所述电机驱动模块连接该驱动电机组，所述驱动电机组与所述行走滚轮组连接，以用于驱动该行走滚轮组转动，进而带动该机器人本体移动和转向；所述陀螺仪用于检测该机器人本体转向的角度并反馈给单片机，单片机再通过该行走滚轮组的转向来控制机器人本体的转向角度；所述超声波传感器安装于该机器人本体的前端，以用于测量该机器人本体与设定目标的距离并反馈给单片机，单片机基于该距离值从而获得床头的位置；所述单片机基于该床头的位置控制机器人本体转向及移动；所述红外对管传感器用于测量该机器人本体与床面的边缘的距离并反馈给单片机，以让机器人本体在移动到靠近床尾、床面的侧边缘的设定位置时暂停；所述测距传感器用于测量该机器人本体沿床面的纵向和横向的移动距离并反馈给单片机，从而获得床面的长度和宽度，单片机基于该床面的长度和宽度，进行床面的地图建模和位置定位，并划分遍历区域。按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种用于床面杀菌的机器人智能遍历床面的方法，包括以下步骤：(1)将机器人放置在床面上，机器人所在的该位置作为机器人在床面上的初始位置，机器人在该初始位置原地旋转一圈，通过机器人前端搭载的超声波传感器返回的距离值获得床头的位置信息和机器人在床面的位置信息，然后让机器人转动到让该超声波传感器正对床头的位置；其中，机器人所在的初始位置应确保该超声波传感器测得的机器人到床头的距离是该超声波传感器所返回的距离值中最小的值；(2)机器人先沿床面的纵向移动获得床面的长度，然后再转向90°后沿床面的横向移动获得床面的宽度；(3)通过步骤(2)获得的床面的长度和宽度，建立床面地图并在该床面地图上划分遍历区域；(4)机器人对划分的遍历区域依次进行全覆盖遍历。优选地，所述步骤(1)的具体步骤如下：机器人在床面上按设定步长角度进行旋转，并通过所述超声波传感器记录每一个设定步长角度对应返回的距离值，从而获得最小距离值，然后机器人转动至最小距离值所对应的位置，最小距离值所对应的位置即为该超声波传感器正对床头的位置；其中，选择的设定步长角度应让该超声波传感器可转动到正对床头的位置。优选地，机器人的转动通过双陀螺仪来进行测量并反馈给单片机，单片机通过机器人的电机驱动模块、驱动电机组和行走滚轮组来控制机器人的行走和转向。优选地，所述步骤(2)的具体步骤如下：(2.1)机器人沿床面的纵向朝床头移动至第一位置，该第一位置与床头相隔设定距离ΔL1，然后机器人从该第一位置掉头并沿床面的纵向移动至第二位置，该第二位置与床尾相隔设定距离ΔL2，通过机器人底部搭载的测距传感器记录从第一位置到第二位置的距离并将该第一位置到第二位置的距离作为床面的长度L；(2.2)机器人在第二位置转动90°，以让机器人沿床面的横向朝着靠近床面第一侧边缘的方向移动到第三位置，该第三位置与床面的第一侧边缘距离为ΔL3，然后机器人从该第三位置掉头并沿床面的横向朝着靠近床面第二侧边缘的方向移动至第四位置，该第四位置与床面的第二侧边缘相隔设定距离ΔL4，通过机器人上搭载的测距传感器记录从第三位置到第四位置的距离并将该第三位置到第四位置的距离作为床面的宽度W。优选地，通过机器人前端的红外对管传感器判断机器人与床面的两个侧边缘的距离。优选地，所述步骤(3)的具体步骤如下：以第一位置～第四位置中的任一位置为原点，通过得到的床面的长度L和宽度W建立床面地图，并将该床面地图划分为多个长方形的区域作为遍历区域。优选地，所述步骤(4)的具体步骤如下：在床面地图上进行路径规划，机器人从床面地图的原点开始，按规划的路径依次对所有的遍历区域进行全覆盖遍历。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术提出的方法可以快速获得床面的长宽尺寸并建立床面的地图模型，对地图模型进行多区域划分后，可以快速地对各区域依次进行全覆盖遍历，具有较高的遍历效率和质量。(2)本专利技术可实现了陌生环境下的探测感知、地图建模和机器人定位，为路径规划提供了便捷，可以在此基础上进行多区域全覆盖的遍历。(3)本专利技术采用了超声波传感器、红外线传感器、霍尔传感器、陀螺仪等多传感器，具有安装方便，成本较低的优势，多传感器交互有较好的控制精度，而且获得的数据准确，能够形成精确的床面地图。附图说明图1是本专利技术中机器人遍历床面的流程图；图2是本专利技术中机器人的结构示意图；图3a是本专利技术中机器人上的陀螺仪的安装示意图；图3b是本专利技术中机器人上的超声波传感器的安装示意图；图3c是本专利技术中机器人上的红外传感器和轨迹球传感器的安装示意图；图4是本专利技术中机器人的各模块的示意图；图5是本专利技术中床面地图的建模和区域划分示意图；图6是本专利技术中规划的路径的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照各附图，一种用于床面杀菌的机器人，包括机器人本体1及共同安装在该机器人本体1上的单片机、电机驱动模块、行走滚轮组2、测距传感器3、超声波传感器4、红外对管传感器5、陀螺仪6和驱动电机组7，其中，所述单片机分别连接电机驱动模块、测距传感器3、超声波传感器4、红外对管传感器5和陀螺仪6；所述电机驱动模块连接该驱动电机组7，所述驱动电机组7与所述行走滚轮组2连接，以用于驱动该行走滚轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于床面杀菌的机器人，其特征在于，包括机器人本体及共同安装在该机器人本体上的单片机、电机驱动模块、行走滚轮组、测距传感器、超声波传感器、红外对管传感器、陀螺仪和驱动电机组，其中，所述单片机分别连接电机驱动模块、测距传感器、超声波传感器、红外对管传感器和陀螺仪；所述电机驱动模块连接该驱动电机组，所述驱动电机组与所述行走滚轮组连接，以用于驱动该行走滚轮组转动，进而带动该机器人本体移动和转向；所述陀螺仪用于检测该机器人本体转向的角度并反馈给单片机，单片机再通过该行走滚轮组的转向来控制机器人本体的转向角度；所述超声波传感器安装于该机器人本体的前端，以用于测量该机器人本体与设定目标的距离并反馈给单片机，单片机基于该距离值从而获得床头的位置；所述单片机基于该床头的位置控制机器人本体转向及移动；所述红外对管传感器用于测量该机器人本体与床面的边缘的距离并反馈给单片机，以让机器人本体在移动到靠近床尾、床面的侧边缘的设定位置时暂停；所述测距传感器用于测量该机器人本体沿床面的纵向和横向的移动距离并反馈给单片机，从而获得床面的长度和宽度，单片机基于该床面的长度和宽度，进行床面的地图建模和位置定位，并划分遍历区域。...

【技术特征摘要】
1.一种用于床面杀菌的机器人，其特征在于，包括机器人本体及共同安装在该机器人本体上的单片机、电机驱动模块、行走滚轮组、测距传感器、超声波传感器、红外对管传感器、陀螺仪和驱动电机组，其中，所述单片机分别连接电机驱动模块、测距传感器、超声波传感器、红外对管传感器和陀螺仪；所述电机驱动模块连接该驱动电机组，所述驱动电机组与所述行走滚轮组连接，以用于驱动该行走滚轮组转动，进而带动该机器人本体移动和转向；所述陀螺仪用于检测该机器人本体转向的角度并反馈给单片机，单片机再通过该行走滚轮组的转向来控制机器人本体的转向角度；所述超声波传感器安装于该机器人本体的前端，以用于测量该机器人本体与设定目标的距离并反馈给单片机，单片机基于该距离值从而获得床头的位置；所述单片机基于该床头的位置控制机器人本体转向及移动；所述红外对管传感器用于测量该机器人本体与床面的边缘的距离并反馈给单片机，以让机器人本体在移动到靠近床尾、床面的侧边缘的设定位置时暂停；所述测距传感器用于测量该机器人本体沿床面的纵向和横向的移动距离并反馈给单片机，从而获得床面的长度和宽度，单片机基于该床面的长度和宽度，进行床面的地图建模和位置定位，并划分遍历区域。2.一种用于床面杀菌的机器人智能遍历床面的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将机器人放置在床面上，机器人所在的该位置作为机器人在床面上的初始位置，机器人在该初始位置原地旋转一圈，通过机器人前端搭载的超声波传感器返回的距离值获得床头的位置信息和机器人在床面的位置信息，然后让机器人转动到让该超声波传感器正对床头的位置；其中，机器人所在的初始位置应确保该超声波传感器测得的机器人到床头的距离是该超声波传感器所返回的距离值中最小的值；(2)机器人先沿床面的纵向移动获得床面的长度，然后再转向90°后沿床面的横向移动获得床面的宽度；(3)通过步骤(2)获得的床面的长度和宽度，建立床面地图并在该床面地图上划分遍历区域；(4)机器人对划分的遍历区域依次进行全覆盖遍历。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡毅，潘天宇，鲁浩然，林俊宇，柳岸明，
申请(专利权)人：武汉创现科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42