本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)室內(nèi)掃地機(jī)器人自主探索建圖及自主路徑覆蓋的方法，屬于清掃地板、地毯、家具、墻壁或墻上覆蓋物的機(jī)械的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前市場上已有的室內(nèi)掃地機(jī)器人大都利用單純的弓形清掃策略或者隨機(jī)方式。弓形清掃機(jī)器人原理是：讓機(jī)器人向前行走直至碰到障礙，然后旋轉(zhuǎn)90度并繼續(xù)向前行走一小段距離，在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90度后行走，直至再次碰到障礙物，一直循環(huán)下去。這種策略會(huì)有很多的漏掃，覆蓋率不高。隨機(jī)方式的清掃機(jī)器人同樣也是讓機(jī)器人向前行走，只是在碰到障礙物后讓機(jī)器人隨機(jī)的旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，并直行，一直循環(huán)。這種方式并不能保證完全覆蓋，而且一旦機(jī)器人被障礙物困住很難脫離出來，另外隨機(jī)方式的清掃重復(fù)率很高，從而影響其使用效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)室內(nèi)掃地機(jī)器人自主探索建圖及自主路徑覆蓋的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺憾。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

實(shí)現(xiàn)室內(nèi)掃地機(jī)器人自主探索建圖及自主路徑覆蓋的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1）掃地機(jī)器人利用攝像頭感知當(dāng)前區(qū)域環(huán)境，獲取當(dāng)前拍攝區(qū)的深度信息，通過對當(dāng)前區(qū)域的邊界檢測，確定一個(gè)邊界位置；

2）機(jī)器人自主移動(dòng)至此位置，完成對上一區(qū)域的掃描及地圖生成，并感知新區(qū)域的環(huán)境；

3）掃地機(jī)器人通過不斷的邊界探索及新的區(qū)域掃描，最終完成室內(nèi)環(huán)境完整地圖的生成，并在地圖中區(qū)分無法通過的區(qū)域和可以通過的區(qū)域；

4）完成室內(nèi)環(huán)境地圖，將地圖的區(qū)域進(jìn)行分解，生成能夠覆蓋各個(gè)區(qū)域的清掃路徑；

5）運(yùn)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)掃地機(jī)器人按照規(guī)劃的區(qū)域順序及路徑最終完成室內(nèi)環(huán)境的清掃。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：首先通過視覺傳感器實(shí)現(xiàn)對家庭環(huán)境的自主建圖，之后在建立地圖的基礎(chǔ)上，利用地圖分解及路徑規(guī)劃算法實(shí)現(xiàn)地圖不同區(qū)域的分割及到底機(jī)器人行進(jìn)路線的規(guī)劃，最后掃地機(jī)器人根據(jù)不同區(qū)域的劃分，按區(qū)域及規(guī)劃好的路線在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行清掃。一方面提高掃地機(jī)器人工作效率，另一方面能夠提高覆蓋率的同時(shí)，降低相同區(qū)域的重復(fù)清掃。

具體實(shí)施方式

通過下面對實(shí)施例的描述，將更加有助于公眾理解本發(fā)明，但不能也不應(yīng)當(dāng)將申請人所給出的具體的實(shí)施例視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，任何對部件或技術(shù)特征的定義進(jìn)行改變和/或?qū)φw結(jié)構(gòu)作形式的而非實(shí)質(zhì)的變換都應(yīng)視為本發(fā)明的技術(shù)方案所限定的保護(hù)范圍。

在本實(shí)施例中，掃地機(jī)器人利用攝像頭感知當(dāng)前區(qū)域環(huán)境，獲取當(dāng)前拍攝區(qū)域的深度信息，通過對當(dāng)前區(qū)域的邊界檢測，確定一個(gè)邊界位置，機(jī)器人自主移動(dòng)至此位置，完成對上一區(qū)域的掃描及地圖生成，并感知新區(qū)域的環(huán)境；掃地機(jī)器人通過不斷的邊界探索及新區(qū)域掃描，最終完成室內(nèi)環(huán)境完整地圖的生成。在機(jī)器人建立的地圖中，障礙物及墻壁等機(jī)器人無法通過的區(qū)域用一種顏色描述，其他區(qū)域用另一種顏色描述。室內(nèi)環(huán)境地圖完成后，利用最優(yōu)地圖分解算法實(shí)現(xiàn)地圖的區(qū)域分解，分解后的地圖被紅色線段分成不同的區(qū)域，通過快速路徑規(guī)劃算法，生成能夠以最有效率的方式將各區(qū)域覆蓋的機(jī)器人清掃路徑。在地圖分解及規(guī)劃算法完成后，運(yùn)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)掃地機(jī)器人按照規(guī)劃的區(qū)域順序及路徑最終完成室內(nèi)環(huán)境的清掃。圖中右半部分白色區(qū)域?yàn)榍鍜咄瓿珊蟮膮^(qū)域。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)掃地機(jī)器人覆蓋率低、清掃重復(fù)率高的缺陷，提高了系統(tǒng)的魯棒性及工作效率。

本發(fā)明中的算法說明：

最優(yōu)地圖分解算法：機(jī)器人通過對環(huán)境的感知，實(shí)現(xiàn)整個(gè)環(huán)境中外部邊界、內(nèi)部障礙物區(qū)域及平坦區(qū)域的劃分，并將外部邊界及內(nèi)部障礙物用多邊形表示。最優(yōu)地圖分解算法通過在外部邊界內(nèi)部尋找內(nèi)部邊界的所有凸點(diǎn)，對所有凸點(diǎn)以某一角度做延長線，與外部邊界相交，整個(gè)地圖則被分割成各個(gè)小區(qū)域，并作為路徑規(guī)劃的依據(jù)。

快速路徑規(guī)劃算法：快速路徑規(guī)劃算法在全局路徑規(guī)劃算法的基礎(chǔ)上，采用貪心算法，只對相鄰區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃處理，即局部最優(yōu)處理，對不相鄰的區(qū)域不做處理，減少系統(tǒng)運(yùn)算時(shí)間，從而提高路徑規(guī)劃效率。

全局規(guī)劃思想：將劃分的不同區(qū)域以排列組合的方式進(jìn)行連接及規(guī)劃，并對規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)的路徑規(guī)劃結(jié)果作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的依據(jù)，此算法所消耗的時(shí)間較長，效率較低，不利于機(jī)器人的實(shí)時(shí)處理。

邊界檢測算法：在機(jī)器人感知周圍環(huán)境過程中，將環(huán)境用三種不同的方式表示，分別為：未知區(qū)域、障礙點(diǎn)（無法逾越區(qū)域）及平坦區(qū)域（可逾越區(qū)域），邊界檢測算法通過對探索到的相鄰障礙點(diǎn)進(jìn)行連接處理，若連接后的障礙點(diǎn)能夠形成閉合的區(qū)域，則將此閉合的多邊形定義為邊界。

當(dāng)然，本發(fā)明還可以有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。