[發(fā)明專利]清潔機(jī)器人及其動態(tài)環(huán)境下全覆蓋路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710157484.4
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106840168B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫榮川;周永正;郁樹梅;陳國棟;任子武;孫立寧
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01S17/93
• 代理公司: 寧波高新區(qū)核心力專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33273
• 代理人: 袁麗花

本發(fā)明公開了一種清潔機(jī)器人及其動態(tài)環(huán)境下全覆蓋路徑規(guī)劃方法，該方法包括：S1、創(chuàng)建表示全局環(huán)境的柵格地圖；S2、如果整個柵格地圖都被覆蓋，則清潔機(jī)器人停止工作；如果沒有，則執(zhí)行S3；S3、更新當(dāng)前規(guī)劃窗口內(nèi)的環(huán)境信息；S4、使用波前算法生成當(dāng)前規(guī)劃窗口內(nèi)的波陣圖；S5、調(diào)用距離變換算法生成一條局部覆蓋路徑；S6、清潔機(jī)器人沿著規(guī)劃好的路徑移動一格，如果當(dāng)前規(guī)劃窗口側(cè)邊一列的柵格都被覆蓋過，則規(guī)劃窗口前進(jìn)一格；如果沒有，則規(guī)劃窗口保持不動；S7、返回S2，直至整個柵格地圖都被覆蓋。本發(fā)明通過激光雷達(dá)傳感器實(shí)時探測局部區(qū)域的環(huán)境，并以探測到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)規(guī)劃局部區(qū)域的覆蓋路徑，具備在動態(tài)環(huán)境中自主覆蓋的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動機(jī)器人及路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種清潔機(jī)器人及其動態(tài)環(huán)境下全覆蓋路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

回顧國內(nèi)外清潔機(jī)器人技術(shù)這十多年的發(fā)展歷程，發(fā)展趨勢已經(jīng)由最初的實(shí)現(xiàn)清潔功能轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃褡非蟾咧悄苄?。目前主要?chuàng)新主要是針對機(jī)器人的自主導(dǎo)航技術(shù)，比如實(shí)時路徑規(guī)劃技術(shù)。

清潔機(jī)器人進(jìn)行全覆蓋路徑規(guī)劃的前提是具有環(huán)境地圖創(chuàng)建以及自我定位的能力。在環(huán)境地圖創(chuàng)建方面，可以通過采用沿邊學(xué)習(xí)等方式，利用機(jī)器人上安裝的傳感器獲取環(huán)境的信息并以此為基礎(chǔ)建立描述環(huán)境特征的柵格地圖。在地圖建立之后，機(jī)器人可以采用簡單往返運(yùn)動的方式對環(huán)境進(jìn)行覆蓋，在靜態(tài)環(huán)境下這基本可以完成指定區(qū)域的覆蓋任務(wù)。但現(xiàn)實(shí)中的大多數(shù)場景(家庭室內(nèi)、商場、車站等)充滿許多不確定因素，比如行走的人。傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法難以處理這種含有動態(tài)物體的不確定環(huán)境。

因此，針對目前在動態(tài)環(huán)境下清潔機(jī)器人覆蓋技術(shù)存在的問題，有必要提供一種清潔機(jī)器人及其動態(tài)環(huán)境下全覆蓋路徑規(guī)劃方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種清潔機(jī)器人及其動態(tài)環(huán)境下全覆蓋路徑規(guī)劃方法，以解決動態(tài)環(huán)境下機(jī)器人的覆蓋問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種清潔機(jī)器人，所述清潔機(jī)器人上安裝有激光雷達(dá)傳感器，激光雷達(dá)傳感器掃描以獲取滾動窗口內(nèi)的環(huán)境信息，所述滾動窗口包括激光雷達(dá)傳感器掃描形成的掃描窗口及位于掃描窗口內(nèi)的規(guī)劃窗口，清潔機(jī)器人在所述規(guī)劃窗口內(nèi)基于距離變換算法規(guī)劃覆蓋路徑。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光雷達(dá)傳感器進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動，所述掃描窗口為一圓形區(qū)域。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述規(guī)劃窗口為一矩形區(qū)域。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種清潔機(jī)器人動態(tài)環(huán)境下全覆蓋路徑規(guī)劃方法，所述方法包括：

S1、創(chuàng)建表示全局環(huán)境的柵格地圖；

S2、如果整個柵格地圖都被覆蓋，則清潔機(jī)器人停止工作；如果沒有，則執(zhí)行S3；

S3、更新當(dāng)前規(guī)劃窗口內(nèi)的環(huán)境信息；

S4、使用波前算法生成當(dāng)前規(guī)劃窗口內(nèi)的波陣圖；

S5、調(diào)用距離變換算法生成一條局部覆蓋路徑；

S6、清潔機(jī)器人沿著規(guī)劃好的路徑移動一格，如果當(dāng)前規(guī)劃窗口側(cè)邊一列的柵格都被覆蓋過，則規(guī)劃窗口前進(jìn)一格；如果沒有，則規(guī)劃窗口保持不動；

S7、返回S2，直至整個柵格地圖都被覆蓋。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S5中的距離變換算法具體為：

在柵格地圖，通過對每個自由柵格賦權(quán)值，代表與目標(biāo)柵格的距離。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S5具體為：