用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法，屬于機器人領域。
【背景技術】
[0002]在自移動機器人的路徑規(guī)劃技術中，每當機器人被應用于一個新的環(huán)境，機器人就需對周圍環(huán)境進行探測，并建立地圖。目前，現有的機器人通常采用柵格地圖，把行走區(qū)域劃分為障礙物區(qū)域和非障礙物區(qū)域，其中柵格地圖的創(chuàng)建方法可參見CN 103472823 A0采用柵格算法時，以單元格作為區(qū)分障礙物區(qū)域和非障礙物區(qū)域的最小單位。如圖1所示的陰影部分即為障礙物區(qū)域。但是實際操作過程中為了避免機器人與障礙物發(fā)生碰撞需要人為地把障礙物區(qū)域擴大，常用的方法有膨脹算法，即在圖1所示障礙物區(qū)域的基礎上以單元格為基準擴大一圈，得到如圖2所示的障礙物區(qū)域。
[0003]該方法雖然可以有效解決機器人碰撞障礙物的問題，但是障礙物區(qū)域膨脹一圈的距離過大，使機器人躲避障礙物時運動不夠靈活。為了解決該問題，容易想到的方法為細化單元格，使得柵格地圖具有更高的精度。但是細化單元格勢必會大大增大機器人的運算量，降低機器人的信息處理速度。另外膨脹算法使機器人路徑規(guī)劃或探索時存在折線過多、轉折次數多等問題，限制了機器人平滑的運動。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述現有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法。在以初始柵格地圖的柵格頂點為中心輻射至單元格大小，形成新的柵格地圖。這樣既解決了中心柵格算法碰撞障礙物的問題，也解決了采用膨脹算法移動機器人不夠靈活的問題，同時避免了采用細化單元格導致的運算量過大的問題。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的:
[0006]本發(fā)明提供一種用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一:將地圖劃分為許多單元格形成初始柵格地圖，把含有障礙物的單元格定義為在先障礙物區(qū)域；步驟二:以初始柵格地圖中柵格的頂點為中心輻射至單元格大小，形成新的柵格地圖，其中所述頂點成為新的柵格地圖單元格的中心點；步驟三:在新的柵格地圖中，把含有在先障礙物區(qū)域的單元格定義為最終障礙物區(qū)域Z。
[0008]其中，所述步驟一具體為:所述的柵格化地圖具體包括，將地圖劃分為許多單元格形成初始柵格地圖，并定義自移動機器人在初始柵格地圖中的起始位置，自移動機器人在行走的同時檢測行走區(qū)域內是否存在障礙物100，若判斷存在障礙物100則在初始柵格地圖中把障礙物100所對應的單元格定義為在先障礙物區(qū)域X。實驗結果顯示，本發(fā)明的用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法能夠使機器人有效的避開障礙物，減少轉彎次數，且能夠有效的避免碰撞問題，比膨脹算法更靈活。
【附圖說明】
[0009]圖1是現有技術初始柵格地圖的示意圖；
[0010]圖2是現有技術在圖1的基礎上結合膨脹算法的示意圖；
[0011]圖3和圖4是本發(fā)明對圖1中初始柵格地圖進行更新的柵格地圖示意圖；
[0012]圖5是本發(fā)明在新的柵格地圖中形成的最終障礙物區(qū)域示意圖。
【具體實施方式】
[0013]自移動機器人包括許多功能和種類的機器人，如擦窗機器人，地面清潔機器人等，本發(fā)明以地面清潔機器人為例說明，但并不限于此。本發(fā)明的地面清潔機器人包括控制單元、驅動單元、行走單元、檢測單元和清潔單元。其中檢測單元包括檢測自身的移動方向和移動距離的碼盤及其它用于探測周圍的環(huán)境狀況的傳感器。
[0014]圖1是現有技術初始柵格地圖的示意圖。如圖1所示，當需要建立障礙物區(qū)域時，其方法為:先柵格化地圖，將地圖劃分成許多單元格形成初始柵格地圖，把所有含有障礙物100的單元格定義為在先障礙物區(qū)域X。具體來說，把清潔機器人放在未知的環(huán)境中先柵格化地圖，即將地圖劃分為許多單元格形成初始柵格地圖，這些單元格都是方格，并定義清潔機器人在初始柵格地圖中的起始位置。行走過程中，清潔機器人通過碼盤記錄行走的距離和方向，即時更新清潔機器人在初始柵格地圖中的當前位置，且清潔機器人在驅動單元驅動行走單元行走的同時通過檢測單元檢測行走區(qū)域內是否存在障礙物100，若控制單元判斷存在障礙物則在初始柵格地圖中把障礙物100所對應的單元格定義為在先障礙物區(qū)域X。以單元格作為區(qū)分障礙物區(qū)域和非障礙物區(qū)域的最小單位，含有障礙物100的單元格標注為1，不含障礙物100的單元格標注為0，所有標注為I的單元格組成在先障礙物區(qū)域X。本實施例中，所述在先障礙物區(qū)域X為圖1的陰影區(qū)域D3-D7。
[0015]圖2為現有技術在圖1的基礎上結合膨脹算法的示意圖。如圖2所示，膨脹算法是以在先障礙物區(qū)域X的邊界向外擴展一圈單元格形成膨脹的障礙物區(qū)域Y，本實施例中，膨脹算法形成的障礙物區(qū)域是以單元格C2的左下頂點、ES的右上頂點為對角點的矩形區(qū)域，如前所述，此方法雖然可以有效解決機器人碰撞障礙物的問題，但是在先障礙物區(qū)域膨脹一圈的距離過大，使機器人躲避障礙物時運動不太靈活。
[0016]圖3和圖4為本發(fā)明對圖1中初始柵格地圖進行更新的柵格地圖示意圖。如圖3并結合圖4所示，以初始柵格地圖中柵格的頂點為中心輻射至單元格大小，形成新的柵格地圖。其方法具體為:以圖1中初始柵格地圖中柵格的頂點為中心輻射至單元格大小，即以初始柵格地圖中每個單元格的頂點為中心輻射至單元格大小，形成虛線所示柵格，虛線所示柵格即新的柵格地圖中的單元格，在初始柵格地圖中柵格的頂點成為新的柵格地圖單元格的中心點，進一步，清除初始柵格地圖，在整個地圖中僅剩下如圖4所示虛線柵格，即完成地圖更新，將初始柵格地圖更新為新的柵格地圖。需要指出的是，在地圖更新的過程中，在先障礙物區(qū)域X的位置及大小不變，則在新的柵格地圖中，在先障礙物區(qū)域X如圖4所
/Jn ο
[0017]圖5是本發(fā)明在新的柵格地圖中形成的最終障礙物區(qū)域示意圖。其方法具體為:在圖4的基礎上，把含有在先障礙物區(qū)域的單元格定義為最終障礙物區(qū)域Z，完成自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建。
[0018]將圖5中最終障礙物區(qū)域Z與圖2中通過膨脹算法所得的障礙物區(qū)域Y相比，不難看出最終障礙物區(qū)域Z小于障礙物區(qū)域Y，也就是說本發(fā)明在解決機器人膨脹障礙物問題的同時有效控制了在先障礙物區(qū)域X擴大的距離，使機器人躲避障礙物時運動更加靈活。
[0019]綜上所述，本發(fā)明提供了一種用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法，在使用柵格法劃分環(huán)境的基礎上，對初始柵格地圖進行更新，通過以初始柵格地圖的頂點為中心擴展一個單元格形成新的柵格地圖，在新的柵格地圖中，把含有在先障礙物區(qū)域的單元格定義為最終障礙物區(qū)域。這樣既解決了初始柵格地圖碰撞障礙物的問題，也解決了采用膨脹算法移動機器人不夠靈活的問題，同時避免了采用細化單元格導致的運算量過大的問題。
【主權項】
1.一種用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將地圖劃分為許多單元格形成初始柵格地圖，把含有障礙物的單元格定義為在先障礙物區(qū)域⑴； 步驟二:以初始柵格地圖中柵格的頂點為中心輻射至單元格大小，形成新的柵格地圖，其中所述頂點成為新的柵格地圖單元格的中心點； 步驟三:在新的柵格地圖中，把含有在先障礙物區(qū)域(X)的單元格定義為最終障礙物區(qū)域⑵。2.如權利要求1所述的用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法，其特征在于，所述步驟一具體為: 所述的柵格化地圖具體包括，將地圖劃分為許多單元格形成初始柵格地圖，并定義自移動機器人在初始柵格地圖中的起始位置，自移動機器人在行走的同時檢測行走區(qū)域內是否存在障礙物(100)，若判斷存在障礙物(100)則在初始柵格地圖中把障礙物(100)所對應的單元格定義為在先障礙物區(qū)域(X)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法，包括以下步驟：步驟一：將地圖劃分為許多單元格形成初始柵格地圖，把含有障礙物的單元格定義為在先障礙物區(qū)域(X)；步驟二：以初始柵格地圖中柵格的頂點為中心輻射至單元格大小，形成新的柵格地圖，其中所述頂點成為新的柵格地圖單元格的中心點；步驟三：在新的柵格地圖中，把含有在先障礙物區(qū)域(X)的單元格定義為最終障礙物區(qū)域(Z)。本發(fā)明的用于自移動機器人柵格地圖的創(chuàng)建方法能夠使機器人有效的避開障礙物(100)，減少轉彎次數，且能夠有效的避免碰撞問題，比膨脹算法更靈活。
【IPC分類】G05D1/10
【公開號】CN105511485
【申請?zhí)枴緾N201410497350
【發(fā)明人】湯進舉
【申請人】科沃斯機器人有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月25日