CN104977926A - 自移动机器人局部避障行走方法 - Google Patents

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Abstract

一种自移动机器人局部避障行走方法，具体包括如下步骤：步骤100：自移动机器人沿第一方向行走，当检测到障碍物时，沿与第一方向相垂直的第二方向平移一段位移M1；步骤200：平移后，判断是否能够按照第一方向继续行走，若判断结果为是，则自移动机器人继续沿第一方向行走；若判断结果为否，则自移动机器人按照预设的指令动作。本发明准确避开局部的障碍物，行走路线简洁，缩减判断时间，大大提高了自移动机器人的工作效率。

Description

自移动机器人局部避障行走方法
技术领域
本发明涉及一种自移动机器人局部避障行走方法，属于小家电制造技术领域。
背景技术
自移动机器人以其操作方便行走自如得到广泛的应用，可以实现包括擦窗、扫地、空气净化等在内的多种用途。现有自移动机器人有一种行走方式是随机行走方式，在该行走方式下，当机器人遇到障碍物时，首先沿原运动方向倒退，使机器人与障碍物之间留出足够的空间，然后机器人的机体沿顺时针或逆时针方向旋转某一小角度，继续前进。此时如果仍然遇到障碍物，则重复倒退和转向的动作，直到避开障碍物，继续行走。现有的这种局部避障方式机器人行走轨迹随机且复杂，浪费了大量的工作时间和电力，避障效率低。同时，当机器人在局部避障成功之后继续行走，会在障碍物后方或附近留下大量遗漏区域无法到达，清洁效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人局部避障行走方法，大大缩短了机器人在局部避障过程中的行走路径，提高避障效率，同时减小了因某一个障碍物的阻挡而构成的遗漏区域的面积，大大提高了自移动机器人的工作效率。
本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种自移动机器人局部避障行走方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤100：自移动机器人沿第一方向行走，当检测到障碍物时，沿与第一方向相垂直的第二方向平移一段位移M1；
步骤200：平移后，判断是否能够按照第一方向继续行走，若判断结果为是，则自移动机器人继续沿第一方向行走；若判断结果为否，则自移动机器人按照预设的指令动作。
根据需要，所述步骤200中按照预设的指令动作可以包括：自移动机器人沿第一方向的反向行走；或者还可以包括：自移动机器人沿第二方向平移一段位移M1。
具体来说，所述步骤200中，判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体包括：自移动机器人先沿第一方向行走，如果行走一段距离后未检测到障碍物，则判断自移动机器人能够按照第一方向继续行走；否则，则判断自移动机器人不能够按照第一方向行走。
另外，所述步骤200中，可以通过多种方式来判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体包括：所述自移动机器人的底部设有附属吸盘，通过附属吸盘检测是否存在无框边界；
或者，所述自移动机器人的底部设有随动轮，通过随动轮检测是否存在凸起障碍；
或者，自移动机器人的侧部设有侧视传感器，自移动机器人根据侧视传感器的反馈信号判断是否能够按照第一方向继续行走。
当障碍物为无框边界时，为了防止自移动机器人坠落，所述步骤100具体包括，自移动机器人沿第一方向行走，当检测到障碍物时，先沿第一方向后退一段距离后，再沿第二方向平移一段位移M1。
综上所述，本发明大大缩短了机器人在局部避障过程中的行走路径，提高避障效率，同时减小了因某一个障碍物的阻挡而构成的遗漏区域的面积，大大提高了自移动机器人的工作效率。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为擦窗机器人避障行走示意图；
图2至图4分别为图1中L1、L2和L3处局部避障行走示意图；
图5为擦窗机器人结构示意图；
图6和图7分别为现有技术和本发明避障遗漏区域示意图。
具体实施方式
图1为擦窗机器人避障行走示意图。如图1所示，本实施例中的自移动机器人为擦窗机器人，从图1所示的左下角O点开始运动，按照“弓”字形行走，直至右上角Z点，完成对作业区域100的遍历清扫，其中在L1、L2和L3处分别遇到局部障碍物。上述的障碍物不仅仅包括传统意义上凸起类的障碍物，还包括类似无框边界在内，将其通称为障碍物。
图2至图4分别为图1中局部避障行走示意图，图5为擦窗机器人结构示意图。以下分别结合图2至图4并结合图5，对各个位置的局部避障行走状态一一进行说明。具体来说，图2为图1中L1处的避障行走方法示意图，且L1处位于无框边界处，通过设置在擦窗机器人上的附属吸盘1000对无框边界类障碍进行检测。如图2并结合图5所示，为了更便于对擦窗机器人的行走方向进行描述，以第二方向为X轴，第一方向为Y轴建立平面直角坐标系，该局部避障行走方法具体过程是这样的：首先，擦窗机器人沿Y轴正向行走，当检测到设置在擦窗机器人上的附属吸盘1000漏气时，判定该位置为无框边界，于是擦窗机器人先沿Y轴反向行走一段距离后，再沿X轴正向平移一段位移M1。其次，在擦窗机器人平移后，判断是否能够继续沿Y轴正向行走。
判断擦窗机器人是否能够沿Y轴正向行走的具体过程为：擦窗机器人先沿Y轴正向行走，如果行走一段距离后附属吸盘未检测到无框边界，则判断擦窗机器人能够沿Y轴正向行走，否则，则判断擦窗机器人不能够沿Y轴正向行走。此处为无框边界，显然，如果擦窗机器人继续沿Y轴正向行走，行走一段距离后附属吸盘会再次检测到无框边界，即：判断结果为否，擦窗机器人沿Y轴反向行走。
图3为图1中L2处的避障行走方法示意图，且L2处位于边框处，通过设置在擦窗机器人上的随动轮2000对凸起类障碍进行检测。如图3并结合图5所示，以第二方向为X轴，第一方向为Y轴建立平面直角坐标系，该局部避障行走方法具体过程是这样的：首先，擦窗机器人沿Y轴反向行走，当检测到设置在擦窗机器人上的随动轮2000停止转动时，判定该位置为凸起类障碍物，擦窗机器人沿X轴正向平移一段位移M1。其次，在擦窗机器人平移后，判断是否能够继续沿Y轴反向行走。需要说明的是，采用随动轮结构检测擦窗机器人是否碰撞到凸起类障碍物仅为所列举的一种实现方式，但其检测方法并不限于此，例如在擦窗机器人外围设置碰撞板可以起到同样的检测效果。
判断擦窗机器人是否能够沿Y轴反向行走的具体过程为：如图3所示，擦窗机器人先尝试沿Y轴反向行走，如果行走一段距离后随动轮没有检测到凸起类障碍，则判断擦窗机器人能够沿Y轴反向行走，否则，判断擦窗机器人不能够沿Y轴反向行走。此处为边框，显然自移动机器人受到边框阻挡无法继续沿Y轴反向行走，随动轮2000再次检测到凸起类障碍，即：判断结果为否，擦窗机器人沿Y轴正向行走。
图4为图1中L3处的避障行走方法示意图，且L3处位于行走区域内障碍物处，该障碍物同样为凸起类障碍。如图4并结合图5所示，以第二方向为X轴，第一方向为Y轴建立平面直角坐标系，该局部避障行走方法具体过程是这样的：首先，擦窗机器人沿Y轴正向行走，当检测到障碍物时，擦窗机器人沿X轴正向平移一段位移M1。其次，在擦窗机器人平移后，判断是否能够继续沿Y轴正向行走。
判断擦窗机器人是否能够沿Y轴正向行走的具体过程与前述行走至边框处的判断方法基本一致，在此不再赘述。但其不同之处在于，擦窗机器人平移一段位移M1后先尝试沿Y轴正向继续行走，行走一段距离后没有检测到障碍物，则擦窗机器人继续沿Y轴正向行走，直至达到无框边界。此时机器人沿X轴正向平移一段位移M1后同样先尝试是否可以沿原方向，即：Y轴正向继续行走，判断仍然是无框边界，无法沿原方向继续行走，则机器人沿Y轴反向行走。遇到边框后执行上述L2位置的判断，重复运动直至到达Z点，完成对作业区域100的清扫。显然，按照上述行走方法障碍物M的上方存在遗漏区域，即图7中的F区，为了优化行走路径避免出现遗漏区域，结合图1所示，当机器人在L3处脱离障碍物M检测到无框边界后控制机器人沿X轴反向行走，完成障碍物M上方区域的遍历行走。
上述实施方式中，擦窗机器人沿X轴平移后，先尝试性的沿原Y轴行走方向行走一段距离，通过附属吸盘和随动轮的检测信息，进而确定是否能够沿原Y轴行走方向行走。当然，判断擦窗机器人是否能够沿原Y轴行走的方法并不限于此，例如，在擦窗机器人的侧部设置侧视传感器，擦窗机器人根据侧视传感器的反馈信号同样可以判断是否能够沿Y轴正向行走。具体可以通过在侧部水平方向上设置红外发射器和接收器，在边框处，发射器发射的信号经边框反射接收器接收；对于无框边界，发射器向斜下方发射，接收器对应接收。
需要说明的是，以上实施例中仅以擦窗机器人为例，对自移动机器人局部避障行走方法进行了描述，当然，除了擦窗机器人之外，上述方法对包括扫地机器人在内的其他自移动机器人同样适用。
综合上述内容，本发明提供一种自移动机器人局部避障行走方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤100：自移动机器人沿第一方向行走，当检测到障碍物时，沿与第一方向相垂直的第二方向平移一段位移M1；
步骤200：平移后，判断是否能够按照第一方向继续行走，若判断结果为是，则自移动机器人继续沿第一方向行走；若判断结果为否，则自移动机器人按照相应的指令动作。
根据需要，所述步骤200中按照相应的指令动作可以包括：自移动机器人沿第一方向的反向行走；或者还可以包括：自移动机器人沿第二方向平移一段位移M1。
具体来说，所述步骤200中，判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体包括：自移动机器人先沿第一方向行走，如果行走一段距离后未检测到障碍物，则判断自移动机器人能够按照第一方向继续行走；否则，则判断自移动机器人不能够按照第一方向行走。
另外，所述步骤200中，可以通过多种方式来判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体包括：所述自移动机器人的底部设有附属吸盘，通过附属吸盘检测是否存在无框边界；
或者，所述自移动机器人的底部设有随动轮，通过随动轮检测是否存在凸起障碍；
或者，自移动机器人的侧部设有侧视传感器，自移动机器人根据侧视传感器的反馈信号判断是否能够按照第一方向继续行走。
当障碍物为无框边界时，为了防止自移动机器人坠落，所述步骤100具体包括，自移动机器人沿第一方向行走，当检测到障碍物时，先沿第一方向后退一段距离后，再沿第二方向平移一段位移M1。
图6和图7分别为现有技术和本发明避障遗漏区域示意图。如图6所示，在现有技术中，当机器人沿A向行走时，遇到障碍物N，机器人通过反复的后退和转向，最终沿B1、B2的方向避开障碍物N。此时，因障碍物N而造成的遗漏区域为C区的扇形面积。结合图7所示，在本发明中，当机器人沿A向行走时，遇到障碍物N，机器人可以通过向左平移的D向运动轨迹或者向右平移的E向运动轨迹，最终避开障碍物N。此时，因障碍物N而造成的遗漏区域为F区的矩形面积。显然，C区面积比F区面积要大很多。
综上所述，本发明大大缩短了机器人在局部避障过程中的行走路径，提高避障效率，同时减小了因某一个障碍物的阻挡而构成的遗漏区域的面积，大大提高了自移动机器人的工作效率。

Claims (8)

1.一种自移动机器人局部避障行走方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
步骤100：自移动机器人沿第一方向行走，当检测到障碍物时，沿与第一方向相垂直的第二方向平移一段位移M1；
步骤200：平移后，判断是否能够按照第一方向继续行走，若判断结果为是，则自移动机器人继续沿第一方向行走；若判断结果为否，则自移动机器人按照预设的指令动作。
2.如权利要求1所述的自移动机器人局部壁障行走方法，其特征在于，所述步骤200中按照预设的指令动作包括：自移动机器人沿第一方向的反向行走。
3.如权利要求1所述的自移动机器人局部避障行走方法，其特征在于，所述步骤200中按照预设的指令动作还包括：自移动机器人沿第二方向平移一段位移M1。
4.如权利要求2或3所述的自移动机器人局部避障行走方法，其特征在于，所述步骤200中，判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体包括：
自移动机器人先沿第一方向行走，如果行走一段距离后未检测到障碍物，则判断自移动机器人能够按照第一方向继续行走；否则，则判断自移动机器人不能够按照第一方向行走。
5.如权利要求4所述的自移动机器人局部避障行走方法，其特征在于，所述步骤200中，判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体还包括：
所述自移动机器人的底部设有附属吸盘，通过附属吸盘检测是否存在无框边界。
6.如权利要求4所述的自移动机器人局部壁障行走方法，其特征在于，所述步骤200中，判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体还包括：
所述自移动机器人的底部设有随动轮，通过随动轮检测是否存在凸起障碍。
7.如权利要求1所述的自移动机器人局部避障行走方法，其特征在于，所述步骤200中，判断自移动机器人是否能够按照第一方向继续行走，具体包括：
自移动机器人的侧部设有侧视传感器，自移动机器人根据侧视传感器的反馈信号判断是否能够按照第一方向继续行走。
8.如权利要求1所述的自移动机器人局部避障行走方法，其特征在于，所述步骤100具体包括，自移动机器人沿第一方向行走，当检测到障碍物时，先沿第一方向后退一段距离后，再沿第二方向平移一段位移M1。
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