[發明專利]一種清潔機器人的控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010023153.3
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111152266B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 王軍;劉振;張凡
• 申請（專利權）人: 安徽宇潤道路保潔服務有限公司
• 主分類號: B25J19/02
• 分類號: B25J19/02;B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 合肥道正企智知識產權代理有限公司 34130
• 代理人: 張浩

1.一種清潔機器人的控制方法，其特征在于，包括：

采用超聲波傳感器進行全局位置距離獲取，采用紅外傳感器進行局部避障信息采集，采用陀螺儀傳感器對機器人進行自身角度采集；

建立全局坐標系，以機器人起始工作時的位置點作為原點，以地面為XY平面，根據超聲波傳感器采集的全局位置數據進行建模，得到各障礙物的位置信息；

對障礙物數據進行前處理，具體包括：

將非線性不規則障礙物采用包絡法進行不規則障礙物矩形邊界化；

將靠墻壁設置的邊界化后的障礙物按照墻壁進行歸一化處理；

將室內環境地圖通過柵格法表示，其中按照清潔機器人尺寸匹配設計分柵格大小，并將前處理后的障礙物數據匹配映射到分柵格中；

以全局坐標系的原點為起點，采用牛耕式全覆蓋算法靜態規劃處遍歷環境地圖的全局總路徑；

在柵格地圖上，將全局總路徑拆分成連續的柵格點集合，確保最后一個柵格點與總路徑終點重合；

建立局部坐標系，以機器人的左右輪中心為坐標原點，以機器人速度方向為坐標軸X軸，根據紅外傳感器采集的局部避障信息數據進行建模，得到局部障礙物位置信息；

根據陀螺儀傳感器采集的數據以及局部障礙物位置信息，調整機器人行進方向，按照全局總路徑執行柵格點的依次遍歷。

2.根據權利要求1所述的一種清潔機器人的控制方法，其特征在于，所述超聲波傳感器與紅外傳感器配合設置，沿機器人邊緣至少在前方、右方、左方和后方四個方向間隔安裝。

3.根據權利要求1所述的一種清潔機器人的控制方法，其特征在于，所述將前處理后的障礙物數據匹配映射到分柵格中，包括：

若障礙物面積超過分柵格大小預設比例，則填滿該分柵格。

4.根據權利要求3所述的一種清潔機器人的控制方法，其特征在于，所根據陀螺儀傳感器采集的數據以及局部障礙物位置信息，調整機器人行進方向，按照全局總路徑執行柵格點的依次遍歷包括：

若檢測到局部坐標系X軸方向上的目標柵格點存在新的障礙物，執行等待，超過預設時間，檢測障礙物，若繼續存在則將該障礙設為障礙物目標點，采用A*算法尋找目標子點作為目標柵格點，繼續執行后續操作。

5.根據權利要求4所述的一種清潔機器人的控制方法，其特征在于，所述按照全局總路徑執行柵格點的依次遍歷還包括：

對清潔機器人已經到達的柵格點進標記，按照預設時間間隔，對未到達的柵格點重新采用牛耕式全覆蓋算法靜態規劃處遍歷環境地圖的全局總路徑，并繼續迭代執行后續步驟。

6.一種清潔機器人的控制系統，其特征在于，數據采集模塊、存儲器模塊、控制器模塊以及通信模塊；

所述數據采集模塊包括超聲波傳感器、紅外傳感器和陀螺儀傳感器，用于分別進行全局位置距離獲取、局部避障信息采集、進行自身角度采集；

所述存儲器模塊用于存儲數據采集模塊采集的數據，并通過通信模塊傳輸至控制器模塊進行數據處理；

所述控制器模塊，用于接收存儲器模塊送入的數據，并執行以下操作：

建立全局坐標系，以機器人起始工作時的位置點作為原點，以地面為XY平面，根據超聲波傳感器采集的全局位置數據進行建模，得到各障礙物的位置信息；

對障礙物數據進行前處理，具體包括：

將非線性不規則障礙物采用包絡法進行不規則障礙物矩形邊界化；

將靠墻壁設置的邊界化后的障礙物按照墻壁進行歸一化處理；

將室內環境地圖通過柵格法表示，其中按照清潔機器人尺寸匹配設計分柵格大小，并將前處理后的障礙物數據匹配映射到分柵格中；

以全局坐標系的原點為起點，采用牛耕式全覆蓋算法靜態規劃處遍歷環境地圖的全局總路徑；

在柵格地圖上，將全局總路徑拆分成連續的柵格點集合，確保最后一個柵格點與總路徑終點重合；

建立局部坐標系，以機器人的左右輪中心為坐標原點，以機器人速度方向為坐標軸X軸，根據紅外傳感器采集的局部避障信息數據進行建模，得到局部障礙物位置信息；

根據陀螺儀傳感器采集的數據以及局部障礙物位置信息，調整機器人行進方向，按照全局總路徑執行柵格點的依次遍歷。