一种搜寻充电座信号的运动控制方法、芯片及机器人技术

本发明专利技术公开一种搜寻充电座信号的运动控制方法、芯片及机器人，所述运动控制方法包括:基于机器人预先构建的栅格地图的边界规划出导航路径；控制机器人移动至所述导航路径的搜寻起点位置处，再控制机器人从搜寻起点位置开始，按照预设搜寻方向，沿着所述导航路径移动，直到探测到充电座信号；当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触到障碍物时，设置出相对于所述导航路径具备最佳偏离程度的沿边绕障路径，再控制机器人沿着当前设置出的沿边绕障路径行走，直到探测到充电座信号；当机器人沿着当前设置出的沿边绕障路径绕过当前碰触到的障碍物后，控制机器人继续按照所述预设搜寻方向，沿着所述导航路径移动，直到探测到充电座信号。座信号。座信号。

【技术实现步骤摘要】
一种搜寻充电座信号的运动控制方法、芯片及机器人


[0001]本专利技术涉及机器人回充规划的
，具体涉及一种搜寻充电座信号的运动控制方法、芯片及机器人。

技术介绍

[0002]扫地机清扫结束后进入找座流程，通常的做法是导航到充电座坐标附近完成回座。实际回充场景中，经常由于无法导航规划出路径等原因，造成扫地机回座失败。具体地，如果机器人记录到充电座信号的覆盖位置，那么可以控制机器人直接导航回充电座，但是受限于路径的可通行因素，包括规划不出导航路径、在导航过程中一直被障碍物挡住或被障碍物困住，此时通常的做法是全局沿边回座，但是全局沿边至充电座所在位置的速度较慢，整体回充所花费的时间较长。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种搜寻充电座信号的运动控制方法，在预先创建的栅格地图中，通过渐进式腐蚀操作和邻域扩展的方法获取平行于地图边界的导航路径，机器人沿着当前规划的导航路径运动的过程中，若遇到障碍物，则在传感器探测的局部地图上，结合预先规划的导航路径，从平均偏离程度来选择相对于导航路径具备最佳拟合度的沿边绕障路径，提高机器人搜寻充电座信号的成功率，避免越沿越偏离所述导航路径，从而加快机器人回座的进程。具体的技术方案如下：一种搜寻充电座信号的运动控制方法，在执行运动控制方法之前，机器人没有探测到充电座信号；所述运动控制方法包括:基于机器人预先构建的栅格地图的边界规划出导航路径，使得导航路径平行于栅格地图的边界；控制机器人移动至所述导航路径的搜寻起点位置处，再控制机器人从搜寻起点位置开始，按照预设搜寻方向，沿着所述导航路径移动，直到探测到充电座信号；当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触到障碍物时，设置出相对于所述导航路径具备最佳偏离程度的沿边绕障路径，再控制机器人沿着当前设置出的沿边绕障路径行走，直到探测到充电座信号；当机器人沿着当前设置出的沿边绕障路径绕过当前碰触到的障碍物后，控制机器人继续按照所述预设搜寻方向，沿着所述导航路径移动，直到探测到充电座信号。
[0004]与现有技术的全局沿边搜寻充电座信号的方案相比，本技术方案保证机器人的导航路径的连续性、平滑程度、顺畅程度，并让机器人在搜寻充电座信号的过程中尽可能保持在导航路径上运动，有利于引导机器人沿着相对于原先设置的导航路径的偏离程度合理的沿边绕障路径完成障碍物的绕障行为，提高机器人的搜寻充电座信号的导航能力和绕障能力，很大程度上缩短搜寻充电座信号的时间，加快机器人回座的速度，提高回充效率。
[0005]进一步地，所述搜寻起点位置的设定方法包括：在所述导航路径上搜索出与机器人的当前位置的连线不经过未知栅格点和障碍栅格点的栅格点，并将当前搜索出的栅格点配置为候选目标位置；然后在当前配置出的所有候选目标位置中，选择距离机器人的当前
位置最近的一个候选目标位置设定为所述搜寻起点位置。保证机器人能够直线到达所述导航路径上，以加快搜寻速度。
[0006]进一步地，所述预设搜寻方向的设定方法包括：当所述导航路径上不存在充电座的栅格坐标点时，则将逆时针设定为所述预设搜寻方向；当所述导航路径上存在充电座的栅格坐标点时，则在所述搜寻起点位置与所述充电座的栅格坐标点之间存在的所有连通路径段中，选择长度最短的一条连通路径段的延伸方向设定为所述预设搜寻方向；其中，连通路径段是从所述搜寻起点位置开始沿着所述导航路径延伸至所述充电座的栅格坐标点的连续路径段。该技术方案以充电座的位置为引导位置，为机器人筛选出更快的起始运动方向，加快机器人沿着所述导航路径搜索充电座信号的速度。
[0007]进一步地，所述基于机器人预先构建的栅格地图的边界规划出导航路径的方法包括：步骤1、分别以每个地图边界栅格点为圆心、预设倍数的机器人机身直径为半径构建第一圆域，再对每个第一圆域进行渐变式腐蚀操作，获得每个第一圆域内的栅格点的路径障碍程度评估值；其中，地图边界栅格点是存在于机器人预先构建的栅格地图的边界上；其中，预设倍数是与栅格地图的定位精度相关；步骤2、每隔一个预设间隔遍历一个地图边界栅格点，并以当前遍历的地图边界栅格点为圆心、预设倍数的机器人机身直径为半径构建第二圆域，再结合步骤1获得的路径障碍程度评估值搜索出满足临界条件的栅格点；其中，所有的第二圆域内的栅格点都已经在步骤1中被赋予所述路径障碍程度评估值；步骤3、将步骤2先后搜索出的满足临界条件的栅格点依次连接为导航路径，其中，所述导航路径与所述栅格地图的边界相平行。
[0008]本技术方案通过步骤1对每个第一圆域进行渐变式腐蚀操作，以获得第一圆域内任意栅格点的不同于常规的腐蚀操作而得到的路径障碍程度评估值，再结合步骤1获得的路径障碍程度评估值在步骤2构建的第二圆域内搜索满足临界条件的栅格点，用以连接出具有绕行效果的导航路径，以获得栅格地图减去渐变式腐蚀操作后的结果得到的一种边界线，由此规划出的平行于栅格地图的边界的导航路径不受环境影响，有效实现导航路径的去噪效果和平滑效果，提高机器人沿边绕障和搜索充电座信号的顺畅程度。
[0009]进一步地，所述步骤1中的渐变式腐蚀操作包括：计算当前腐蚀的栅格点与其所属的第一圆域的圆心的直线距离，记为边界搜索距离；其中，当前腐蚀的栅格点是从所述第一圆域的圆心开始，使用遍历单元覆盖到的一个栅格点；遍历单元等效于腐蚀操作的结构元素；将所述预设倍数的机器人机身直径设置为腐蚀半径；然后，将所述当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值设置为在所述第一圆域内与所述边界搜索距离成负相关关系；判断当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值是否大于在先设置出的同一栅格点的路径障碍程度评估值，是则维持当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值不变，再将当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值设置为当前腐蚀的栅格点的最新的路径障碍程度评估值；否则将在先设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值更新为当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值，再将当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值设置为当前腐蚀的栅格点的最新的路径障碍程度评估值。
[0010]本技术方案属于对常规的腐蚀操作的改进，在遍历每一个地图边界栅格点的过程中，每一个第一圆域都从对应的地图边界栅格点向四周作渐变式腐蚀操作，获得的是当前
腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值设置为在所述第一圆域内随着所述边界搜索距离的增大而减小，使得在所述第一圆域内，自外向内分布的栅格点的路径障碍程度评估值是依次增加的；本技术方案还基于同一栅格点被多个第一圆域所覆盖的特点，对当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值与在先设置出的同一栅格点的路径障碍程度评估值进行比较，再将比较获得的最大的路径障碍程度评估值设置为当前腐蚀的栅格点的最新的路径障碍程度评估值，作为渐变式腐蚀操作下获得的属于当前腐蚀的栅格点的最新的路径障碍程度评估值（可理解为使用最大值填充栅格点），进而获得距离相应的地图边界栅格点最近的当前腐蚀的栅格点，有利于在栅格地图内规划出平行于边界的最短的导航路径。
[0011]进一步地，在执行所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种搜寻充电座信号的运动控制方法，其特征在于，在执行运动控制方法之前，机器人没有探测到充电座信号；所述运动控制方法包括:基于机器人预先构建的栅格地图的边界规划出导航路径，使得导航路径平行于栅格地图的边界；控制机器人移动至所述导航路径的搜寻起点位置处，再控制机器人从搜寻起点位置开始，按照预设搜寻方向，沿着所述导航路径移动，直到探测到充电座信号；当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触到障碍物时，设置出相对于所述导航路径具备最佳偏离程度的沿边绕障路径，再控制机器人沿着当前设置出的沿边绕障路径行走，直到探测到充电座信号；当机器人沿着当前设置出的沿边绕障路径绕过当前碰触到的障碍物后，控制机器人继续按照所述预设搜寻方向，沿着所述导航路径移动，直到探测到充电座信号。2.根据权利要求1所述运动控制方法，其特征在于，所述搜寻起点位置的设定方法包括：在所述导航路径上搜索出与机器人的当前位置的连线不经过未知栅格点和障碍栅格点的栅格点，并将当前搜索出的栅格点配置为候选目标位置；然后在当前配置出的所有候选目标位置中，选择距离机器人的当前位置最近的一个候选目标位置设定为所述搜寻起点位置。3.根据权利要求1所述运动控制方法，其特征在于，所述预设搜寻方向的设定方法包括：当所述导航路径上不存在充电座的栅格坐标点时，则将逆时针设定为所述预设搜寻方向；当所述导航路径上存在充电座的栅格坐标点时，则在所述搜寻起点位置与所述充电座的栅格坐标点之间存在的所有连通路径段中，选择长度最短的一条连通路径段的延伸方向设定为所述预设搜寻方向；其中，连通路径段是从所述搜寻起点位置开始沿着所述导航路径延伸至所述充电座的栅格坐标点的连续路径段。4.根据权利要求1至3任一项所述运动控制方法，其特征在于，所述基于机器人预先构建的栅格地图的边界规划出导航路径的方法包括：步骤1、分别以每个地图边界栅格点为圆心、预设倍数的机器人机身直径为半径构建第一圆域，再对每个第一圆域进行渐变式腐蚀操作，获得每个第一圆域内的栅格点的路径障碍程度评估值；其中，地图边界栅格点是存在于机器人预先构建的栅格地图的边界上；其中，预设倍数是与栅格地图的定位精度相关；步骤2、每隔一个预设间隔遍历一个地图边界栅格点，并以当前遍历的地图边界栅格点为圆心、预设倍数的机器人机身直径为半径构建第二圆域，再结合步骤1获得的路径障碍程度评估值搜索出满足临界条件的栅格点；其中，所有的第二圆域内的栅格点都已经在步骤1中被赋予所述路径障碍程度评估值；步骤3、将步骤2先后搜索出的满足临界条件的栅格点依次连接为导航路径，其中，所述导航路径与所述栅格地图的边界相平行。5.根据权利要求4所述运动控制方法，其特征在于，所述步骤1中的渐变式腐蚀操作包括：
计算当前腐蚀的栅格点与其所属的第一圆域的圆心的直线距离，记为边界搜索距离；其中，当前腐蚀的栅格点是从所述第一圆域的圆心开始，使用遍历单元覆盖到的一个栅格点；遍历单元等效于腐蚀操作的结构元素；将所述预设倍数的机器人机身直径设置为腐蚀半径；然后，将所述当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值设置为在所述第一圆域内与所述边界搜索距离成负相关关系；判断当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值是否大于在先设置出的同一栅格点的路径障碍程度评估值，是则维持当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值不变，再将当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值设置为当前腐蚀的栅格点的最新的路径障碍程度评估值；否则将在先设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值更新为当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值，再将当前设置出的当前腐蚀的栅格点的路径障碍程度评估值设置为当前腐蚀的栅格点的最新的路径障碍程度评估值。6.根据权利要求5所述运动控制方法，其特征在于，在执行所述步骤1中的渐变式腐蚀操作之前，将所述地图边界栅格点的路径障碍程度评估值的初始值设置为预设的最大路径障碍程度评估值，同时将栅格地图内的未知栅格点的路径障碍程度评估值的初始值设置为预设的最大路径障碍程度评估值，并将栅格地图中的其余类型的栅格点的路径障碍程度评估值的初始值设置为预设的最小路径障碍程度评估值。7.根据权利要求6所述运动控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：设置预设倍数的机器人机身直径为所述预设间隔，沿着机器人预先构建的栅格地图的边界，并按照所述预设间隔遍历地图边界栅格点；以当前遍历的地图边界栅格点为圆心、预设倍数的机器人机身直径为半径构建第二圆域，再在第二圆域内，以当前遍历的地图边界栅格点为搜索中心进行邻域扩展；在第二圆域内当前扩展到的栅格点的最新的路径障碍程度评估值大于所述预设的最小路径障碍程度评估值、且当前扩展到栅格点的八邻域中存在至少一个栅格点的最新的路径障碍程度评估值是所述预设的最小路径障碍程度评估值时，则将当前扩展到的栅格点中的路径障碍程度评估值最小的一个栅格点设置为搜索出的满足临界条件的栅格点。8.根据权利要求7所述运动控制方法，其特征在于，所述步骤3中，将所述步骤2按照所述预设间隔遍历的每一个地图边界栅格点对应的第二圆域内搜索出的一个满足临界条件的栅格点依次连接为所述导航路径，使得导航路径平行于栅格地图的边界；其中，所述导航路径的一侧存在最新的路径障碍程度评估值为所述预设的最小路径障碍程度评估值的栅格点，所述导航路径的另一侧存在最新的路径障碍程度评估值不为所述预设的最小路径障碍程度评估值的栅格点；其中，每一个所述满足临界条件的栅格点对应一个特定时间遍历出的地图边界栅格点，以使得所述满足临界条件的栅格点的获取顺序与所述地图边界栅格点的遍历顺序相同。9.根据权利要求1至3任一项所述运动控制方法，其特征在于，所述当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触到障碍物时，设置出相对于所述导航路径具备最佳偏离程度的沿边绕障路径的方法包括：
当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触并探测到障碍物时，规划出用于引导机器人绕障的所有沿边绕障路径，其中，每一条沿边绕障路径对应一种沿边方向；然后，根据每条沿边绕障路径上每个的栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永强，李永勇，肖刚军，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：