一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法，其特征在于，包括控制层和算法层，包括以下步骤：步骤1：开启扫地机器人；步骤2：所述扫地机器人的控制层初始化算法模块中的plan模块，所述算法层返回所述plan模块的值至所述控制层中的pathPlan结构体，并保存pathPlan结构体；步骤3：所述扫地机器人进入弓扫模式；步骤4：计算当前坐标，检测所述扫地机器人是否会发生碰撞，根据检测结果将算法层获取行进方式并返回Action；步骤5：将Action导入所述控制层，根据method使用沿边或沿线控制；步骤6：扫地机器人判断清扫是否结束，若扫地机器人判断清扫未结束，则返回步骤4。

A path planning and navigation algorithm of sweeping robot applied to low cost chip

【技术实现步骤摘要】
一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法
本专利技术涉及机器人
，具体为一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法。
技术介绍
随着科技不断发展进步，越来越多的人家开始使用扫地机器人，扫地机器人在进行清扫工作时，需要规划一条清扫路径，来避免与工作区间内的障碍物发生碰撞，而当前应用于扫地机器人的清扫路径规划方法有以下缺陷：高成本，现行技术由于需要对地图进行存储，内存消耗大，必须使用512kb以上芯片，导致计算设备成本堆高；扫地机器人需要事先探索工作空间构建地图之后才能开始清扫任务，在清扫大型空间时需要花费很久时间进行探索；目前应用于低成本芯片的清扫路径规划算法多为随机碰撞式，清扫覆盖率及清扫效率低，无法满足正常使用需求，用户体验感差；通常采用的大多数方案对堆放大量杂物的房间边缘覆盖率较低。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法，解决了扫地机器人成本高、清扫覆盖率及清扫效率较低、用户体验感差的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法，包括控制层和算法层，包括以下步骤：步骤1：开启扫地机器人；步骤2：所述扫地机器人的控制层初始化算法模块中的plan模块，所述算法层返回所述plan模块的值至所述控制层中的pathPlan结构体，并保存pathPlan结构体；步骤3：所述扫地机器人进入弓扫模式；步骤4：计算当前坐标，检测所述扫地机器人是否会发生碰撞，根据检测结果将算法层获取行进方式并返回Action；步骤5：将Action导入所述控制层，根据method使用沿边或沿线控制；步骤6：扫地机器人判断清扫是否结束，若扫地机器人判断清扫未结束，则返回步骤4。优选的，所述扫地机器人获取行进方式包括以下步骤：步骤1：所述扫地机器人接收到起始信号，判断当前是否为沿边模式，若是，则执行步骤2，否则执行步骤9；步骤2：所述扫地机器人判断是否需要重建坐标系，若是，则执行步骤3，否则执行步骤4；步骤3：所述扫地机器人以所在位置为原点重建坐标系，并重新创建3条预规划路径，输出预规划路径中的第一条，needRebuild标识为1，结束跳出，返回Action；步骤4：所述扫地机器人选择判断通过沿边跃迁到3条预规划路径，若是接近第一条，执行步骤5，若是接近第二条，执行步骤6，若是接近第三条，执行步骤7，否则执行步骤8；步骤5：所述扫地机器人输出生成后预规划路径中的第一条，且needRebuild标识为0，修改当前模式为沿直线行走，结束跳出，返回Action；步骤6：所述扫地机器人进行1次新路径生成，且needRebuild标识为0，修改当前模式为沿直线行走，结束跳出，返回Action；步骤7：所述扫地机器人进行2次新路径生成，且needRebuild标识为0，修改当前模式为沿直线行走，结束跳出，返回Action；步骤8：所述扫地机器人输出上一次的Action，跳出结束；步骤9：所述扫地机器人判断当前是否发生碰撞，若是，所述扫地机器人根据当前行进路径获取相应边沿的方向，输出沿边模式，修改当前为沿边行走模式，结束跳出，否则执行步骤10；步骤10：所述扫地机器人判断是否到达当前路径的终点，若是则所述扫地机器人进行1次新路径生成，并输出预规划路径的第一条，needRebuid标识为0，跳出结束，否则执行步骤11；步骤11：所述扫地机器人输出预规划路径的第一条，needRebuid标识为0，跳出结束。优选的，当机器抵达当前线路终点后，或通过沿边跃迁到预规划路径中任意一条后，调用路径生成方法生成一条与预规划路径最后一条连续的新路径，并将预规划路径中原第二条、原第三条一次提升到第一、第二的位置，新的路径放置于第三个位置，新路径的生成规则如下：(1)设定新路径的起点为最后一条预规划路线的终点，记为(startX，startY)；(2)若最后一条预规划路线类型不为2，则新路径终点坐标为(startX+offset，startY)，类型为2，角度为0，否则执行第3步与第4步；(3)如果第二条预规划路径的类型为1，则新路径终点坐标为(startX，startY-maxLen)，类型为3，角度为-90；(4)如果第二条与规划路径的类型为3，则新路径终点坐标为(startX，startY+maxLen)，类型为1，角度为90。优选的，所述扫地机器人每次构建3条预规划路径，且当所述扫地机抵达每条路径终点后构建新的规划路径、重定向坐标以实现掉头继续覆盖未清扫区域。优选的，在沿规划路线前进过程中遇到障碍进入沿边模式清扫障碍或墙壁边缘，并在沿线过程中计算是否跃迁到预规划路线中的线路，进行沿边的退出。(三)有益效果本专利技术提供了一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法。具备以下益效果：本专利技术执行效率高，对内存依赖极小；成本低，对内存依赖极小，可在STM芯片成本最低的STM32F0x0芯片中与其他机器人算法一同流畅运行；无需先探索地图，可在清扫过程中有规划地进行避障和转向；使用不断折返的弓字形线路，覆盖效率远高于所有随机乱撞清扫算法；在接触到房间边缘或障碍物时，通过沿墙行走提高障碍物或房间边缘的覆盖率。附图说明图1为本专利技术的算法调用流程示意图；图2为本专利技术的单步获取运动方式示意图；图3为本专利技术的初始化构建预规划路线示意图；图4为本专利技术的清扫尽头判断示意图；图5为本专利技术的清扫尽头重新构建预规划路线示意图；图6为本专利技术的沿边、沿线模式切换示意图；图7为本专利技术的退出沿边判断情况示意图一；图8为本专利技术的退出沿边判断情况示意图二；图9为本专利技术的退出沿边判断情况示意图三；图10为本专利技术的退出沿边判断情况示意图四。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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-10，本专利技术实施例提供一种技术方案一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法，包括控制层和算法层，包括以下步骤：步骤1：开启扫地机器人；步骤2：所述扫地机器人的控制层初始化算法模块中的plan模块，所述算法层返回所述plan模块的值至所述控制层中的pathPlan结构体，并保存pathPlan结构体；步骤3：所述扫地机器人进入弓扫模式；步骤4：计算当前坐标，检测所述扫地机器人是否会发生碰撞，根据检测结果将算法层获取行进方式并返回Acti本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法，其特征在于，包括控制层和算法层，包括以下步骤：/n步骤1：开启扫地机器人；/n步骤2：所述扫地机器人的控制层初始化算法模块中的plan模块，所述算法层返回所述plan模块的值至所述控制层中的pathPlan结构体，并保存pathPlan结构体；/n步骤3：所述扫地机器人进入弓扫模式；/n步骤4：计算当前坐标，检测所述扫地机器人是否会发生碰撞，根据检测结果将算法层获取行进方式并返回Action；/n步骤5：将Action导入所述控制层，根据method使用沿边或沿线控制；/n步骤6：扫地机器人判断清扫是否结束，若扫地机器人判断清扫未结束，则返回步骤4。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法，其特征在于，包括控制层和算法层，包括以下步骤：
步骤1：开启扫地机器人；
步骤2：所述扫地机器人的控制层初始化算法模块中的plan模块，所述算法层返回所述plan模块的值至所述控制层中的pathPlan结构体，并保存pathPlan结构体；
步骤3：所述扫地机器人进入弓扫模式；
步骤4：计算当前坐标，检测所述扫地机器人是否会发生碰撞，根据检测结果将算法层获取行进方式并返回Action；
步骤5：将Action导入所述控制层，根据method使用沿边或沿线控制；
步骤6：扫地机器人判断清扫是否结束，若扫地机器人判断清扫未结束，则返回步骤4。


2.根据权利要求1所述的一种应用于低成本芯片的扫地机器人清扫路径规划导航算法，其特征在于，所述扫地机器人获取行进方式包括以下步骤：
步骤1：所述扫地机器人接收到起始信号，判断当前是否为沿边模式，若是，则执行步骤2，否则执行步骤9；
步骤2：所述扫地机器人判断是否需要重建坐标系，若是，则执行步骤3，否则执行步骤4；
步骤3：所述扫地机器人以所在位置为原点重建坐标系，并重新创建3条预规划路径，输出预规划路径中的第一条，needRebuild标识为1，结束跳出，返回Action；
步骤4：所述扫地机器人选择判断通过沿边跃迁到3条预规划路径，若是接近第一条，执行步骤5，若是接近第二条，执行步骤6，若是接近第三条，执行步骤7，否则执行步骤8；
步骤5：所述扫地机器人输出生成后预规划路径中的第一条，且needRebuild标识为0，修改当前模式为沿直线行走，结束跳出，返回Action；
步骤6：所述扫地机器人进行1次新路径生成，且needRebuild标识为0，修改当前模式为沿直线行走，结束跳出，返回Action；
步骤7：所述扫地机器人进行2次新路径生成，且needRebuild标识为0，修改当前模式为沿直线行走，结束跳出，返回Action；
步骤8：所述扫地机器人输出上一次的Action，跳出...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振兵，詹伟，苟潇华，
申请(专利权)人：湖南格兰博智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43