柵格地圖構建中的地圖平移控制方法技術

一種柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，每次控制機器人運動并構建地圖時，執行如下流程：a、檢測是否需要平移整個柵格地圖，具體為：當柵格地圖的x軸或y軸的一個方向上實際使用的柵格已經達到整個柵格地圖的邊界，而其反方向還存在剩余柵格未使用的情況下，進入步驟b，否則跳出該子流程；b、根據上次的x軸、y軸的偏移柵格數，與本次的x軸、y軸的偏移柵格數的差值，確定本次實際要平移的柵格數；c、根據本次實際要平移的柵格數平移整個柵格地圖。本發明專利技術能夠根據實際使用地圖越界情況，實時平移整個柵格地圖，使得實際使用的地圖永遠位于整個柵格地圖的中心位置，直到實際使用的地圖長或寬正真達到了整個柵格地圖的極限。

Map translation control method in grid map construction

A map grid map in the construction of translational control method, each robot motion control and map building, perform the following processes: A, detect the need for moving the whole grid map, specifically: when the actual grid using a grid map direction of X axis or Y axis on the grid map has reached the boundary. But the reverse direction still remaining unused grid case, in step B, or get out of the sub process; B, according to the offset of the grid number last X axis and Y axis, and the difference between the offset grid number of X axis, Y axis, the actual time to determine the grid number translation the grid number; C, according to the actual translation to translation of the entire grid map. The invention can according to the actual situation of cross-border use of map, real-time translation throughout the grid map, making the actual use of the map center position is always located throughout the grid map, until the actual use of the map length or width is really reached the limit of the grid map.

【技術實現步驟摘要】
柵格地圖構建中的地圖平移控制方法
本專利技術涉及電子信息及智能控制
，具體涉及一種柵格地圖構建中的地圖平移控制方法。
技術介紹
智能機器人作為世界經濟與產業增長方式轉變過程中的關鍵因素，正在進入新的發展階段。智能機器人是具有感知、決策、執行的制造裝備、設備工具、服務消費品，用于生產過程與環境中的制造裝備智能機器稱為工業機器人，用于個人或家政服務的消費品智能機器稱為家用服務機器人，用于特殊環境下作業與維護的設備工具智能機器稱為特種服務機器人。以家用的掃地機器人為例，其又稱自動打掃機、智能吸塵、機器人吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內完成地板清理工作。掃地機器人需要按照一定的路徑規劃來覆蓋整個房間區域，完成遍歷的目的。路徑規劃，有隨機遍歷和規劃遍歷兩種。隨機遍歷，是指機器人根據一定的移動算法，如三角形、五邊形軌跡嘗試性的覆蓋作業區，如果遇到障礙，則執行對應的轉向函數。這種方法是一種以時間換空間的低成本策略，如不計時間可以達到100％覆蓋率。隨機覆蓋法不用定位、也沒有環境地圖，也無法對路徑進行規劃。當前iRobot的大多數掃地機器人采用的就是這種方法。規劃遍歷，是指機器人行走過程中建立起環境地圖，實時分析地圖并完成新的路徑規劃，將房間全部進行清掃。這種方法效率高，在保證覆蓋率的前提下，能夠以最快的速度完成清掃。其中規劃清掃需要解決三個問題：1、建立地圖，并能夠定位(確定機器人的位置)。2、導航，從啟始位置導航到目標位置，且在導航過程中能夠實現自動避開障礙物。3遍歷整個房間的方法。關于問題1有多種解決方法，柵格法，人工勢場法，模板模型法，人工智能法等。人工勢場法，將機器人在周圍環境中的運動設計成在一種勢場中的運動，勢能源有兩種：斥力極和引力極。不希望進入的區域和障礙物屬于斥力極,建議通過的區域為引力極。引力和斥力的合力作為機器人的加速力，來控制機器人的運動方向和計算機器人的位置。但此方法通常存在局部極小點和計算量過大的問題。模板模型法，是基于先驗知識和先前的環境地圖遍歷機器人讓得到的環境信息來匹配事先定義的模板。它要求事先定義環境模型和模板的記憶，因此對于變化著的環境就不好處理了，比如在遍歷機器人的工作過程中突然出現一個障礙等。人工智能法，包括模糊控制算法，神經網絡路徑規劃，遺傳算法等。這些算法計算量大，且大都還在實驗室研究階段，實際運用的較少。柵格法，使用大小相同的柵格劃分機器人的工作空間，并用柵格數組來表示環境，每個柵格是兩種狀態之一，或者在自由空間中，或者在障礙物空間中。這種方法的特點是簡單，易于實現，從而為路徑規劃的實現帶來了很多方便，具有表示不規則障礙物的能力；其缺點是表示效率不高，存在著時空開銷與精度之間的矛盾。柵格劃分大了，環境信息存儲量就小了，規劃時間短，分辨率下降，在密集環境下發現路徑的能力減弱；柵格劃分小了，環境分辨率高，在密集環境下發現路徑的能力強，但環境的存儲量大。所以柵格的大小直接影響著控制算法的性能。更重要的是，機器人以遍歷的方式創建柵格地圖是，機器人的啟動點一般位于柵格地圖的中心點，柵格地圖大小固定，假如樣機一直朝著一個方向清掃，則地圖很容易越界。使得地圖的一個方向上出現越界，而這個方向的反方向上的地圖卻空著沒有使用。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種方法，根據實際使用地圖越界情況，實時平移整個柵格地圖，使得實際使用的地圖永遠位于整個柵格地圖的中心位置，直到實際使用的地圖長或寬正真達到了整個柵格地圖的極限。本專利技術的目的由以下技術方案實現：一種柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，其特征在于，每次控制機器人運動并構建地圖時，執行如下流程：a、檢測是否需要平移整個柵格地圖，具體為：當柵格地圖的x軸或y軸的一個方向上實際使用的柵格已經達到整個柵格地圖的邊界，而其反方向還存在剩余柵格未使用的情況下，進入步驟b，否則跳出該子流程；b、根據上次的x軸、y軸的偏移柵格數，與本次的x軸、y軸的偏移柵格數的差值，確定本次實際要平移的柵格數；c、根據本次實際要平移的柵格數平移整個柵格地圖。作為具體的技術方案，當啟動平移功能時，開辟一小段內存作為緩沖，存儲已經越界的柵格地圖數據，當整個柵格地圖平移后，再將緩沖的柵格數據寫入柵格地圖。本專利技術提供的柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，能夠根據實際使用地圖越界情況，實時平移整個柵格地圖，使得實際使用的地圖永遠位于整個柵格地圖的中心位置，直到實際使用的地圖長或寬正真達到了整個柵格地圖的極限，基于該地圖平移控制方法可以有效提升地圖創建的效率。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的地圖平移控制方法所基于的智能機器人的模塊構成圖。圖2為本專利技術實施例提供的柵格地圖創建過程的主流程圖。圖3為本專利技術實施例提供的柵格地圖創建過程中障礙物柵格坐標計算方法的流程圖。圖4為本專利技術實施例提供的柵格地圖創建過程中啟動地圖平移的流程圖。圖5為本專利技術實施例提供的柵格地圖創建過程中確定地圖平移柵格數的流程圖。圖6為本專利技術實施例提供的柵格地圖創建過程中實現地圖平移操作的流程圖。圖7為本專利技術實施例提供的柵格地圖創建過程中實現地圖平移過程中緩沖操作的數據讀取流程圖。圖8為本專利技術實施例提供的柵格地圖創建過程中實現地圖平移過程中緩沖操作的數據寫入流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步說明：如圖1所示，本實施例提供的柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，其基于的智能機器人包括行動機體1、主控模塊4、傳感器集合5、電源模塊及區域操作組件。其中，行動機體1包括機殼、行動輪2、3。傳感器集合5包括碰撞檢測傳感器、障礙物檢測傳感器、距離信息傳感器、角度信息傳感器，均與主控模塊電連接。具體地，碰撞檢測傳感器用于智能機器人前面碰到障礙物時，做出當前與障礙物發生了碰撞的判斷并通知主控模塊4。防跌路檢測傳感器用于當智能機器人下方為懸空狀態時，做出當前處于危險狀態的判斷并通知主控模塊4。障礙物檢測傳感器用于檢測機器人周圍是否出現障礙物并通知主控模塊4，包括防跌落檢測傳感器及周邊檢測傳感器，周邊檢測傳感器由前，前左，前右，左，右，五個紅外測距傳感器組成。距離信息傳感器為輪子編碼器，角度信息傳感器為陀螺儀。區域操作組件是指對機器人所處區域進行某些功能操作的組件，可以為清潔組件、攝像組件、加濕組件、除濕組件、滅蟲組件中的一個或多個，本實施例以清潔組件為例進行說明，即本實施例所述的機器人為掃地機器人。通過距離信息傳感器所獲取的距離信息、角度信息傳感器所獲得的角度信息、碰撞檢測傳感器獲取的碰撞信息及障礙物檢測傳感器獲取的障礙信息構建柵格地圖，并記錄正常通過點、障礙物點、沿邊點。智能機器人邊行動邊更新地圖，只要是機器人走過的地方都會把狀態更新到柵格地圖上。可以理解的是，柵格越小精度越高，但受內存及運算速度的限制，我們選擇柵格的邊長為智能機器人直徑的三分之一的正方形。結合圖2所示，本實施例提供的智能機器人的柵格地圖創建方法，包括：(1)控制機器人運動；(2)檢測機器人當前位置的行動是否為沿邊行為及當前位置是否檢測到障礙物，如果當前位置的行動為沿邊行為但未檢測到障礙物則進入步驟(3a)，如果當前位置的行動為沿邊行為且同時檢測到障礙物則進入步驟(3b)，如果當前位置的行動不為沿邊行為但本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，其特征在于，每次控制機器人運動并構建地圖時，執行如下流程：a、檢測是否需要平移整個柵格地圖，具體為：當柵格地圖的x軸或y軸的一個方向上實際使用的柵格已經達到整個柵格地圖的邊界，而其反方向還存在剩余柵格未使用的情況下，進入步驟b，否則跳出該子流程；b、根據上次的x軸、y軸的偏移柵格數，與本次的x軸、y軸的偏移柵格數的差值，確定本次實際要平移的柵格數；c、根據本次實際要平移的柵格數平移整個柵格地圖。

【技術特征摘要】
1.一種柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，其特征在于，每次控制機器人運動并構建地圖時，執行如下流程：a、檢測是否需要平移整個柵格地圖，具體為：當柵格地圖的x軸或y軸的一個方向上實際使用的柵格已經達到整個柵格地圖的邊界，而其反方向還存在剩余柵格未使用的情況下，進入步驟b，否則跳出該子流程；b、根據上次的x軸、y軸的偏移柵格數，與本次的x軸、y軸的偏移柵格數的差值，確定本次實際要平移的柵格數；c、根據本次實際要平移的柵格數平移整個柵格地圖。2.根據權利要求1所述的柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，其特征在于，所述地圖平移子流程中步驟a的具體方法包括：a1、分別更新地圖x軸、y軸、已使用柵格的最大最小值x-min、x-max、y-min、y-max；a2、判斷是否(x-max+x-offset)接近邊界，但(x-min+x-offset)沒有接近邊界，是則x-offset減一并進入步驟a4，否則進入步驟a3；a3、判斷是否(x-min+x-offset)接近邊界，但(x-max+x-offset)沒有接近邊界，是則x-offset加一并進入步驟a4，否則直接進入步驟a4；a4、判斷是否(y-max+y-offset)接近邊界，但(y-min+y-offset)沒有接近邊界，是則y-offset減一并進入步驟a6，否則進入步驟a5；a5、判斷是否(y-min+y-offset)接近邊界，但(y-max+y-offset)沒有接近邊界，是則y-offset加一并進入步驟a6，否則直接進入步驟a6；a6、判斷x-offset或y-offset是否發生了變化是則啟動平移整個柵格地圖，否則跳出所述子流程；其中x-min，x-max為x軸方向上已使用柵格的最小與最大值；y-min，y-max為y軸方向上已使用柵格的最小與最大值；x-offset，y-offset記錄當前柵格地圖x軸，y軸方向上實際柵格偏移。3.根據權利要求2所述的柵格地圖構建中的地圖平移控制方法，其特征在于，所述地圖平移子流程中步驟b的具體方法包括：b1、設定actul-x-offset＝x-offset-old-x-offset，actul-y-offset＝y-offset-old-y-offset；b2、判斷是否actul-x-offset<0，是則確定整個柵格地圖往x軸負方向移動abs(actul-x-offset)個柵格并進入步驟b4，否則進入步驟b3；b3、判斷是否actul-x-offset>0，是則確定整個柵格地圖往x軸正方向移動abs(actul-x-offset)個柵格并進入步驟b4，否則直接進入步驟b4；b4、判斷是否actul-y-offset<0；是則確定整個柵格地圖往y軸負方向移動abs(actul-y-offset)個柵格并進入步驟b6，否則進入步驟b5；b5、判斷是否actul-y-offset>0；整個柵格地圖，往y軸正方向移動abs(actul-y-offset)個柵格并進入步驟b6，否則直接進入步驟b6；b6、用當前柵格地圖x軸、y軸方向上實際柵格偏移x-offset、y-offset更新上次柵格地圖平移時x軸、y軸方向上的柵格偏移old-x-offset、old-y-offset錄；其中x-offset、y-offset記錄當前柵格地圖x軸、y軸方向上實際柵格偏移；old-x-offset、old-y-offset記錄上次柵格地圖平移時x軸、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李明，肖剛軍，
申請(專利權)人：珠海市一微半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44