一種掃地機器人及其清掃路徑規劃方法技術

本發明專利技術公開了一種掃地機器人及其清掃路徑規劃方法，該掃地機器人包括坐標系建立模塊、地圖構建模塊和路徑規劃模塊。本發明專利技術的方法以掃地機器人最先找到的待清掃房間角落點為參考系，建立坐標系；再根據掃地機器人的清掃路徑，構建出待清掃房間的地圖，并記錄構建過程中的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂點；最后根據記錄的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂點，規劃清掃路徑。本發明專利技術的掃地機器人及其清掃路徑規劃方法能夠很好地適應未知環境，并且提高了清掃效率和面積，并且成本低，實用性強。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機器人
，尤其涉及。
技術介紹
隨著科學技術的不斷發展，掃地機（也稱掃地機器人）逐步走入平常百姓家，并被 越來越多的人所接受。掃地機器人在執行清掃任務時，都需要進行路徑規劃，即選擇一條安 全可行的路徑，避免與工作空間的障礙物碰撞，路徑規劃也是移動機器人的關鍵技術之一， 涉及到了環境地圖構建、機器人定位等問題，是現代機器人研究的一個重要方向。 目前機器人掃地采用三種路徑規劃模式：螺旋式運動路徑規劃，沿物體邊運動路 徑規劃和直線交叉運動路徑規劃，加上隨機清掃模式即是現在市面上常見的四種掃地機器 人清掃模式，但這四種模式對于不同形狀的房間，障礙物的形狀、大小不同等環境下不能很 好地規劃出一條覆蓋率高、重復率低的清掃路徑。并且，現在的路徑規劃方案中，掃地機器 人事先規劃好清掃路線，但當清掃過程中主人挪動下桌椅或其他家具時，又或者是人在房 間內隨意走動，或小動物在家里活動時，機器人不會立即做出反應。 本案房間是指清掃區域，房間的角落點為掃地機器人對房間進行沿邊清掃時，運 動方向發生轉折時掃地機器人所在的位置；障礙物為除房間邊界外其他可與掃地機器人碰 撞的物體；障礙物的頂點為掃地機器人對障礙物進行沿邊清掃時，運動方向發生轉折時掃 地機器人所在的位置；碰撞點為除角落點和頂點外，其他掃地機器人與物體碰撞的點。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，能夠在清掃不同大 小、形狀的房間時遇到不同形狀甚至變換位置的障礙物和走動中的人或動物不停活動的環 境下，能快速識別變化的環境，并重新規劃合理的清掃路徑，從而讓機器人在清掃房間時達 到地面清掃的最尚覆蓋率和最低重復率，從而尚效地完成清掃地面的任務。 為了實現上述目的，本專利技術技術方案如下： -種掃地機器人，所述掃地機器人包括： 坐標系建立模塊，用于以掃地機器人最先找到的待清掃房間角落點為參考系，建 立坐標系； 地圖構建模塊，用于根據掃地機器人的清掃路徑，構建出待清掃房間的地圖，并記 錄構建過程中的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂點； 路徑規劃模塊，用于根據記錄的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂點，規劃清掃 路徑。 進一步地，所述坐標系建立模塊以掃地機器人最先找到的待清掃房間角落點為參 考系，執行如下操作： 掃地機器人從待清掃房間內任意一個位置向正前方前進； 若是掃地機器人前方碰到物體，則沿原來前進的方向后退掃地機器人的半徑的距 離后，順時針或逆時針旋轉90°后再前進，此時掃地機器人再碰到物體，掃地機器人所在位 置就為參考系，否則繼續前進，直到再次碰到物體； 若是掃地機器人左方碰到物體，則逆時針旋轉90°后再前進，此時掃地機器人再 碰到物體，掃地機器人所在位置就為參考系，否則繼續前進，直到再次碰到物體； 若是掃地機器人右方碰到物體，則順時針旋轉90°后再前進，此時掃地機器人再 碰到物體，掃地機器人所在位置就為參考系，否則繼續前進，直到再次碰到物體； 若是掃地機器人左邊和右邊同時都碰到物體，則此時掃地機器人所在位置就為參 考系； 根據選定的參考系，掃地機器人以該參考系為起點進行沿邊清掃，若掃地機器人 始終在沿邊清掃所構建的封閉區域之外，則判定該物體為障礙物，否定該參考系，然后重新 尋找參考系，否則確定該參考系正確。 進一步地，所述地圖構建模塊在根據掃地機器人的清掃路徑，構建出待清掃房間 的地圖時，執行如下操作： 從參考系出發沿邊清掃，根據沿邊清掃所經過的路徑構建出待清掃房間的輪廓， 并記錄待清掃房間的各個角落點到集合A中； 從房間中的任意一個角落點出發，隨機清掃房間，在遇到障礙物后改為沿邊清掃， 獲取障礙物的形狀后恢復隨機清掃； 根據障礙物頂點的坐標計算出相鄰兩個障礙物間的最小距離，若兩個障礙物之間 的最小距離小于掃地機器人的直徑，則將這兩個障礙物視為一個障礙物； 最終構建整個待清掃房間的地圖，并記錄所有碰撞點以及障礙物頂點到集合A 中。 進一步地，所述路徑規劃模塊在根據記錄的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂 點，規劃清掃路徑時，執行如下操作： 從參考系開始，沿參考系一側的墻壁開始清掃，在碰撞后返回參考系另一側的墻 壁上距離參考系最近的碰撞點，然后返回距離前一個碰撞點最近的碰撞點，遍歷集合A中 所有的碰撞點； 當碰到障礙物上的碰撞點時，如果是從障礙物的一方清掃到障礙物上的第一碰撞 點，則先遍歷障礙物該方向上的碰撞點，再沿障礙物的邊順時針或逆時針清掃到離第一碰 撞點最近的第二碰撞點，最后從第二碰撞點出發遍歷障礙物另一方的碰撞點。 進一步地，所述地圖構建模塊還用于在清掃過程中實時更新碰撞點，重新構建房 間地圖；所述路徑規劃模塊還用于根據重新構建的地圖，重新規劃清掃路徑。 本專利技術還提出了一種掃地機器人清掃路徑規劃方法，所述掃地機器人規劃路徑的 方法包括： 以掃地機器人最先找到的待清掃房間角落點為參考系，建立坐標系； 根據掃地機器人的清掃路徑，構建出待清掃房間的地圖，并記錄構建過程中的碰 撞點、房間的角落點、障礙物的頂點； 根據記錄的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂點，規劃清掃路徑。 進一步地，所述以掃地機器人最先找到的待清掃房間角落點為參考系，包括： 掃地機器人從待清掃房間內任意一個位置向正前方前進； 若是掃地機器人前方碰到物體，則沿原來前進的方向后退掃地機器人的半徑的距 離后，順時針或逆時針旋轉90°后再前進，此時掃地機器人再碰到物體，掃地機器人所在位 置就為參考系，否則繼續前進，直到再次碰到物體； 若是掃地機器人左方碰到物體，則逆時針旋轉90°后再前進，此時掃地機器人再 碰到物體，掃地機器人所在位置就為參考系，否則繼續前進，直到再次碰到物體； 若是掃地機器人右方碰到物體，則順時針旋轉90°后再前進，此時掃地機器人再 碰到物體，掃地機器人所在位置就為參考系，否則繼續前進，直到再次碰到物體； 若是掃地機器人左邊和右邊同時都碰到物體，則此時掃地機器人所在位置就為參 考系； 根據選定的參考系，掃地機器人以該參考系為起點進行沿邊清掃，若掃地機器人 始終在沿邊清掃所構建的封閉區域之外，則判定該物體為障礙物，否定該參考系，然后重新 尋找參考系，否則確定該參考系正確。 進一步地，所述根據掃地機器人的清掃路徑，構建出待清掃房間的地圖時，包括： 從參考系出發沿邊清掃，根據沿邊清掃所經過的路徑構建出待清掃房間的輪廓， 并記錄待清掃房間的各個角落點到集合A中； 從房間中的任意一個角落點出發，隨機清掃房間，在遇到障礙物后改為沿邊清掃， 獲取障礙物的形狀后恢復隨機清掃； 根據障礙物頂點的坐標計算出相鄰兩個障礙物間的最小距離，若兩個障礙當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種掃地機器人，其特征在于，所述掃地機器人包括：坐標系建立模塊，用于以掃地機器人最先找到的待清掃房間角落點為參考系，建立坐標系；地圖構建模塊，用于根據掃地機器人的清掃路徑，構建出待清掃房間的地圖，并記錄構建過程中的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂點；路徑規劃模塊，用于根據記錄的碰撞點、房間的角落點、障礙物的頂點，規劃清掃路徑。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周迪，曹璟，
申請(專利權)人：浙江宇視科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33