一种移动机器人的地图构建方法技术

本发明专利技术提供了一种移动机器人的地图构建方法，包括如下步骤：S100、扫描栅格地图中距离当前位置最近的未知区域，并使用A星算法规划最近路径；S200、通过移动机器人自身携带的传感器对周围环境进行扫描，并记录在栅格地图中；S300、检测栅格地图中是否有封闭边界，若没有检测到封闭边界则返回步骤S100，若有检测到封闭边界则进行步骤S400；S400、检测栅格地图的封闭边界中是否有未知区域，若有检测到未知区域则返回步骤S100，若检测不到未知区域，则表明地图构建完成。本申请通过本方法使移动机器人在未知环境内准确构建栅格地图以指导移动机器人在该环境内的工作；同时采用A星算法以及射线判别法提高构建准确度以及构建速度。以及射线判别法提高构建准确度以及构建速度。以及射线判别法提高构建准确度以及构建速度。

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人的地图构建方法


[0001]本专利技术涉及移动机器人领域，具体而言，涉及一种移动机器人的地图构建方法。

技术介绍

[0002]对于移动机器人来说，在一定区域内进行全覆盖工作是非常重要的。过去的许多方案均采用了随机覆盖的算法，这类算法令机器人不间断地在工作区域内进行随意行动，遇到边界或障碍时则偏转一定角度。这类方法虽然简单易行，但无法确保将工作环境进行完全遍历，且耗时周期长，重复覆盖率较大，特别是应用在扫地机器人上时候，看起来就是随机行走，导致扫地体验性不强，在一定程度上制约了移动机器人产业应用发展。
[0003]现阶段，部分移动机器人在未知环境中无法得到地图以进行准确地定位和工作，为使移动机器人能够在工作区域中进行准确定位及运动，设计一种面向移动机器人的地图构建方法是非常必要的。

技术实现思路

[0004]基于此，为了解决现有的移动机器人存在的技术问题，本专利技术提供了一种移动机器人的地图构建方法，其具体技术方案如下：
[0005]一种移动机器人的地图构建方法，包括如下步骤：
[0006]S100、扫描栅格地图中距离当前位置最近的未知区域，并使用A星算法规划最近路径；
[0007]S200、通过移动机器人自身携带的传感器对周围环境进行扫描，并记录在栅格地图中；
[0008]S300、检测栅格地图中是否有封闭边界，若没有检测到封闭边界则返回步骤S100，若有检测到封闭边界则进行步骤S400；
[0009]S400、检测栅格地图的封闭边界中是否有未知区域，若有检测到未知区域则返回步骤S100，若检测不到未知区域，则表明地图构建完成。
[0010]进一步的，所述移动机器人包括路径规划模块以及射线判断模块，其中，
[0011]所述路径规划模块，被构造成用于使用A星算法规划最近路径；
[0012]所述射线判断模块，被构造成用于判断栅格地图中是否有封闭边界以及是否有未知区域。
[0013]进一步的，所述射线判断模块在栅格地图中作一射线并与栅格地图中的已探测区域的边界相交，根据交点的数量判断是否有未知区域，如果交点为偶数，则说明当前移动机器人位于已探测区域外，此时移动机器人处于未知区域，更新当前栅格为已探测区域并移动到最近的未知区域直至地图构件完成；如果交点为奇数，则说明当前移动机器人位于已探测区域内，驱动移动机器人往最接近的边界移动。
[0014]进一步的，所述移动机器人还包括碰撞检测模块，
[0015]所述碰撞检测模块，被构造成用于判断移动机器人是否发生碰撞并记录碰撞位置
在栅格地图上的位置。
[0016]进一步的，根据所述碰撞检测模块判断是否在边界存在碰撞，当移动机器人移动到已探测区域的边界并往边界外移动时，如果发生碰撞，则说明当前栅格存在封闭边界；如果没有发生碰撞，则说明移动机器人进入未知区域。
[0017]进一步的，所述步骤S400还包括，通过地图构建程度Complete对地图构建进度进行评估，Complete的算式如下：
[0018][0019]其中，Num表示未知交点，所述未知交点为射线与未知区域边界的交点，NUM表示射线与已探测区域的封闭边界的交点与未知交点的并集。
[0020]进一步的，当Complete的值小于5％时，则可忽略剩余未知区域并表示地图构建完成。
[0021]技术效果：
[0022]1、通过本方法使移动机器人在未知环境内准确构建栅格地图以指导移动机器人在该环境内的工作；
[0023]2、采用A星算法进行不间断寻路，直至地图构建完成；
[0024]3、采用射线判别法评价地图构建程度，能够准确获知地图的构建程度。
附图说明
[0025]从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
[0026]图1是本专利技术实施例之一中一种移动机器人的地图构建方法的流程示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例之一中一种移动机器人的地图构建方法的移动机器人的移动示意图；
[0028]图3是本专利技术实施例之一中一种移动机器人的地图构建方法的移动机器人的一次搜寻示意图；
[0029]图4是本专利技术实施例之一中一种移动机器人的地图构建方法的已探测区域与移动机器人所在的未知区域的示意图；
[0030]图5是本专利技术实施例之一中一种移动机器人的地图构建方法的移动机器人使用射线法的判断示意图。
具体实施方式
[0031]为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。
[0032]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0033]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0034]本专利技术中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
[0035]如图1、图2、图3、图4以及图5所示，本专利技术一实施例中的一种移动机器人的地图构建方法，包括如下步骤：
[0036]S100、扫描栅格地图中距离当前位置最近的未知区域，并使用A星算法规划最近路径；
[0037]S200、通过移动机器人自身携带的传感器对周围环境进行扫描，并记录在栅格地图中；
[0038]S300、检测栅格地图中是否有封闭边界，若没有检测到封闭边界则返回步骤S100，若有检测到封闭边界则进行步骤S400；
[0039]S400、检测栅格地图的封闭边界中是否有未知区域，若有检测到未知区域则返回步骤S100，若检测不到未知区域，则表明地图构建完成。
[0040]在其中一个实施例中，所述移动机器人包括路径规划模块以及射线判断模块，其中，
[0041]所述路径规划模块，被构造成用于使用A星算法规划最近路径；
[0042]所述射线判断模块，被构造成用于判断栅格地图中是否有封闭边界以及是否有未知区域。
[0043]具体的，在地图构建过程中，由于机器人的移动较为频繁，采用A星算法可以使机器人每次移动均通过最短路径，减少地图构建过程所需要的时间，其过程如下：
[0044]据当前位置寻找周围可到达区域，机器人在栅格化地图中的运动是一种受限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人的地图构建方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、扫描栅格地图中距离当前位置最近的未知区域，并使用A星算法规划最近路径；S200、通过移动机器人自身携带的传感器对周围环境进行扫描，并记录在栅格地图中；S300、检测栅格地图中是否有封闭边界，若没有检测到封闭边界则返回步骤S100，若有检测到封闭边界则进行步骤S400；S400、检测栅格地图的封闭边界中是否有未知区域，若有检测到未知区域则返回步骤S100，若检测不到未知区域，则表明地图构建完成。2.如权利要求1所述的一种移动机器人的地图构建方法，其特征在于，所述移动机器人包括路径规划模块以及射线判断模块，其中，所述路径规划模块，被构造成用于使用A星算法规划最近路径；所述射线判断模块，被构造成用于判断栅格地图中是否有封闭边界以及是否有未知区域。3.如权利要求2所述的一种移动机器人的地图构建方法，其特征在于，所述射线判断模块在栅格地图中作一射线并与栅格地图中的已探测区域的边界相交，根据交点的数量判断是否有未知区域，如果交点为偶数，则说明当前移动机器人位于已探测区域外，此时移动机器人处于未知区域，更新当前栅格为已探测区域并移动到最...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑焕楠，王志锋，陈友鹏，李国年，王培洲，许文燕，杜玉香，童俊，范金威，操健，
申请(专利权)人：广州南洋理工职业学院，
类型：发明
国别省市：