CN105320140A - 一种扫地机器人及其清扫路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫地机器人及其清扫路径规划方法，该扫地机器人包括坐标系建立模块、地图构建模块和路径规划模块。本发明的方法以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，建立坐标系；再根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图，并记录构建过程中的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点；最后根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径。本发明的扫地机器人及其清扫路径规划方法能够很好地适应未知环境，并且提高了清扫效率和面积，并且成本低，实用性强。

Description

一种扫地机器人及其清扫路径规划方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种扫地机器人及其清扫路径规划方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，扫地机(也称扫地机器人)逐步走入平常百姓家，并被越来越多的人所接受。扫地机器人在执行清扫任务时，都需要进行路径规划，即选择一条安全可行的路径，避免与工作空间的障碍物碰撞，路径规划也是移动机器人的关键技术之一，涉及到了环境地图构建、机器人定位等问题，是现代机器人研究的一个重要方向。

目前机器人扫地采用三种路径规划模式:螺旋式运动路径规划,沿物体边运动路径规划和直线交叉运动路径规划，加上随机清扫模式即是现在市面上常见的四种扫地机器人清扫模式，但这四种模式对于不同形状的房间，障碍物的形状、大小不同等环境下不能很好地规划出一条覆盖率高、重复率低的清扫路径。并且，现在的路径规划方案中，扫地机器人事先规划好清扫路线，但当清扫过程中主人挪动下桌椅或其他家具时，又或者是人在房间内随意走动，或小动物在家里活动时，机器人不会立即做出反应。

本案房间是指清扫区域，房间的角落点为扫地机器人对房间进行沿边清扫时，运动方向发生转折时扫地机器人所在的位置；障碍物为除房间边界外其他可与扫地机器人碰撞的物体；障碍物的顶点为扫地机器人对障碍物进行沿边清扫时，运动方向发生转折时扫地机器人所在的位置；碰撞点为除角落点和顶点外，其他扫地机器人与物体碰撞的点。

发明内容

本发明的目的是提供一种扫地机器人及其清扫路径规划方法，能够在清扫不同大小、形状的房间时遇到不同形状甚至变换位置的障碍物和走动中的人或动物不停活动的环境下，能快速识别变化的环境，并重新规划合理的清扫路径，从而让机器人在清扫房间时达到地面清扫的最高覆盖率和最低重复率，从而高效地完成清扫地面的任务。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种扫地机器人，所述扫地机器人包括：

坐标系建立模块，用于以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，建立坐标系；

地图构建模块，用于根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图，并记录构建过程中的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点；

路径规划模块，用于根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径。

进一步地，所述坐标系建立模块以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，执行如下操作：

扫地机器人从待清扫房间内任意一个位置向正前方前进；

若是扫地机器人前方碰到物体，则沿原来前进的方向后退扫地机器人的半径的距离后，顺时针或逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左方碰到物体，则逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人右方碰到物体，则顺时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左边和右边同时都碰到物体，则此时扫地机器人所在位置就为参考系；

根据选定的参考系，扫地机器人以该参考系为起点进行沿边清扫，若扫地机器人始终在沿边清扫所构建的封闭区域之外，则判定该物体为障碍物，否定该参考系，然后重新寻找参考系，否则确定该参考系正确。

进一步地，所述地图构建模块在根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图时，执行如下操作：

从参考系出发沿边清扫，根据沿边清扫所经过的路径构建出待清扫房间的轮廓，并记录待清扫房间的各个角落点到集合A中；

从房间中的任意一个角落点出发，随机清扫房间，在遇到障碍物后改为沿边清扫，获取障碍物的形状后恢复随机清扫；

根据障碍物顶点的坐标计算出相邻两个障碍物间的最小距离，若两个障碍物之间的最小距离小于扫地机器人的直径，则将这两个障碍物视为一个障碍物；

最终构建整个待清扫房间的地图，并记录所有碰撞点以及障碍物顶点到集合A中。

进一步地，所述路径规划模块在根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径时，执行如下操作：

从参考系开始，沿参考系一侧的墙壁开始清扫，在碰撞后返回参考系另一侧的墙壁上距离参考系最近的碰撞点，然后返回距离前一个碰撞点最近的碰撞点，遍历集合A中所有的碰撞点；

当碰到障碍物上的碰撞点时，如果是从障碍物的一方清扫到障碍物上的第一碰撞点，则先遍历障碍物该方向上的碰撞点，再沿障碍物的边顺时针或逆时针清扫到离第一碰撞点最近的第二碰撞点，最后从第二碰撞点出发遍历障碍物另一方的碰撞点。

进一步地，所述地图构建模块还用于在清扫过程中实时更新碰撞点，重新构建房间地图；所述路径规划模块还用于根据重新构建的地图，重新规划清扫路径。

本发明还提出了一种扫地机器人清扫路径规划方法，所述扫地机器人规划路径的方法包括：

以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，建立坐标系；

根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图，并记录构建过程中的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点；

根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径。

进一步地，所述以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，包括：

扫地机器人从待清扫房间内任意一个位置向正前方前进；

若是扫地机器人前方碰到物体，则沿原来前进的方向后退扫地机器人的半径的距离后，顺时针或逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左方碰到物体，则逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人右方碰到物体，则顺时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左边和右边同时都碰到物体，则此时扫地机器人所在位置就为参考系；

根据选定的参考系，扫地机器人以该参考系为起点进行沿边清扫，若扫地机器人始终在沿边清扫所构建的封闭区域之外，则判定该物体为障碍物，否定该参考系，然后重新寻找参考系，否则确定该参考系正确。

进一步地，所述根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图时，包括：

从参考系出发沿边清扫，根据沿边清扫所经过的路径构建出待清扫房间的轮廓，并记录待清扫房间的各个角落点到集合A中；

从房间中的任意一个角落点出发，随机清扫房间，在遇到障碍物后改为沿边清扫，获取障碍物的形状后恢复随机清扫；

根据障碍物顶点的坐标计算出相邻两个障碍物间的最小距离，若两个障碍物之间的最小距离小于扫地机器人的直径，则将这两个障碍物视为一个障碍物；

最终构建整个待清扫房间的地图，并记录所有碰撞点以及障碍物顶点到集合A中。

进一步地，所述根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径，包括：

从参考系开始，沿参考系一侧的墙壁开始清扫，在碰撞后返回参考系另一侧的墙壁上距离参考系最近的碰撞点，然后返回距离前一个碰撞点最近的碰撞点，遍历集合A中所有的碰撞点；

当碰到障碍物上的碰撞点时，如果是从障碍物的一方清扫到障碍物上的第一碰撞点，则先遍历障碍物该方向上的碰撞点，再沿障碍物的边顺时针或逆时针清扫到离第一碰撞点最近的第二碰撞点，最后从第二碰撞点出发遍历障碍物另一方的碰撞点。

进一步地，所述方法还包括：

在清扫过程中实时更新碰撞点，重新构建房间地图；

根据重新构建的地图，重新规划清扫路径。

本发明提出的一种扫地机器人及其清扫路径规划方法，通过在现有扫地机器人工作模式的基础上，通过碰撞创建待清扫房间地图，并记录碰撞点，根据碰撞点和创建的地图规划清扫路径。降低室内自主清扫机器人的成本，不需要增加额外的传感器硬件，实用性强、可靠性高的要求，使清扫机器人真正走进中国家庭。能够很好地适应未知环境，并且提高了清扫效率和面积。

附图说明

图1为本发明扫地机器人结构示意图；

图2为本发明实施例地图坐标系示意图；

图3为本发明实施例构建房间轮廓示意图；

图4为本发明实施例房间地图示意图；

图5为本发明实施例规划清扫路径示意图；

图6为本发明清扫路径规划方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

现有扫地机器人除了具有一般的清扫功能，还具有随机清扫模式、沿边清扫模式、螺旋式清扫模式、交叉清扫这几种模式，能够在环境信息完全未知的情况下，通过已有的清扫模式来完成清扫工作。本实施例一种扫地机器人。如图1所示，在现有扫地机器人的基础上，设置有坐标系建立模块、地图构建模块和路径规划模块。本实施例扫地机器人能够高效、可靠地完成清扫工作，能够脱离随机清扫的模式，按照规划好的路径，尽量不遗漏地进行全区域清扫和不重复遇到同一个障碍物，实现高覆盖率、低重复率的清扫过程。

其中，坐标系建立模块，用于以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，建立坐标系。

本实施例扫地机器人要构建待清扫房间内的地图，因此首先要建立坐标系，一般设置选择房间的一个角落，即两座墙壁的交接点作为参考系，并根据该参考系建立坐标系。在建立坐标系时，通常以该参考系为坐标原点，以坐标原点两侧的墙壁作为坐标轴，便于扫地机器人定位。当然也可以以该参考系为坐标系中的一个点，来建立坐标系。以下以参考系为坐标原点为例进行说明。

本实施例选择房间的任意一个位置，扫地机器人一直往正前方前进，根据如下设定的规则，查找到用于构建待清扫房间地图坐标系的坐标原点：

若是扫地机器人前方碰到物体，则沿原来前进的方向后退扫地机器人的半径的距离后，顺时针或逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左方碰到物体，则逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人右方碰到物体，则顺时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左边和右边同时都碰到物体，则此时扫地机器人所在位置就为参考系；

最后，还要判断选定的参考系是否正确，避免选取到错误的参考系。根据选定的参考系，扫地机器人以该参考系为起点进行沿边清扫，若扫地机器人始终在沿边清扫所构建的封闭区域之外，则判定该物体为障碍物，否定该参考系，然后重新寻找参考系，否则确定该参考系正确。

在扫地机器人从待清扫房间内任意一个位置向正前方前进时，根据预先设定的规则，查找到用于构建待清扫房间地图坐标系的坐标原点，并以该坐标原点所在位置的一侧墙的方向建立地图坐标系X轴，另一侧墙的方向建立地图坐标系Y轴，从而建立了待清扫房间的坐标系。

地图构建模块，用于根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图，并记录构建过程中的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点。其中对于重复找到的点，不重复记录，最后记录的点放入集合A，包括房间的角落点、障碍物的顶点以及随机碰撞中遇到的房间和障碍物上的其他碰撞点。

在构建房间内的地图时，需要计算出房间内各个角落点以及障碍物的顶点的坐标，如图2所示，扫地机器人在房间中的位置K(x，y)可以通过如下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}x=v*t_k*cos\mathrm{\θ}\\ y=v*t_k*\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right.$ 公式1

其中x，y为K点的坐标，t_k为从坐标原点O出发到达K点运行的时间，θ为扫地机器人在K点时相对X轴的转动角度，转动角度可以通过记录扫地机器人每次的转动角度后计算得到。

从而在地图构建模块构建房间地图时，分为两个步骤进行：

1、从坐标原点出发沿边清扫，根据沿边清扫所经过的路径构建出待清扫房间的轮廓，并记录待清扫房间的各个角落点到集合A中。

设置扫地机器人为沿边清扫模式，将扫地机器人放置在坐标原点O，从O点出发，沿房间边清扫，根据沿边清扫所经过的路径构建出待清扫房间的轮廓。如图3所示，地图构建模块记录扫地机器人到达每个角落点的时间t，例如到达第一个角落点P的时间为t_p，机器人在P点时相对于O点的转动角度为θ，此时通过公式1计算得到角落点P的坐标为:(v*t_p*cosθ，v*t_p*sinθ)。

在遇到第一个角落点P后，扫地机器人继续沿边清扫，直到遇到第二个角落点Q，此时扫地机器人共运行了时间t_Q，此角落点Q与P点的连线与X轴夹角为α，该夹角根据扫地机器人转动的角度可以计算得到。

若α<＝90°，则Q点的坐标为(v*(t_Q-t_P)*cosα，v*(t_Q-t_P)*sinα)；

若α>90°，则Q点的坐标为(v*(t_Q-t_P)*cos(180°-α)，v*(t_Q-t_P)*(180°-α))。

即Q点的坐标为(v*(t_Q-t_P)*cosα)，v*(t_Q-t_P)*(-sinα))，得出Q点的坐标后，扫地机器人继续清扫，直到遇到所有角落点P、Q、R、S,并计算出所有的角落点的坐标，地图构建模块按照机器人沿边清扫的路径构建出房间的地图并存储，并记录所有角落点及坐标原点到集合A中。在图3所示的示例中，经过本步骤，集合A中具有O、P、Q、R、S共5个角落点。

2、从房间中的任意一个角落点出发，随机清扫房间，在遇到障碍物后改为沿边清扫，获取障碍物的形状后恢复随机清扫，最终构建整个待清扫房间的室内地图，并记录不重复的障碍物的顶点以及随机碰撞中遇到的房间和障碍物上的其他碰撞点到集合A中。

根据房间的轮廓，从而得出房间的形状和房间的大小，假设计算得到的房间面积为M平方米。按照普通扫地机器人清扫1平方米需要1分钟，计算清扫M平方米的房间需要时间为T。设置扫地机器人为随机清扫模式，并设置清扫时间为2T，开始绘制房间地图。本实施例设置清扫时间为2T是为了有足够时间来尽可能多地获取房间内的碰撞点，这样无论是构建房间地图还是规划清扫路径，都将更加准确。详细过程如下：

扫地机器人从房间中的任意一个角落点出发，也可以从房间中任意位置出发，随机清扫房间，遇到碰撞点后，先计算碰撞点的坐标，再判断碰撞点是否在集合A中；

若碰撞点在集合A中，则继续随机清扫，直到遇到下一个碰撞点；若碰撞点不在集合A中，则标记此碰撞点所在的障碍物，从碰撞点开始沿边清扫，直到清扫完整个障碍物后回到碰撞点，按照扫地机器人沿边清扫障碍物的路径绘画出障碍物的形状，并记录障碍物上所有的顶点到集合A；

继续随机清扫房间，直到扫地机器人清扫了2T时间后，在地图中绘画出房间内所有障碍物的形状，并记录所有遇到的碰撞点(包含障碍物的顶点以及房间和障碍物上的其他碰撞点)到集合A中。

例如，如图4所示，扫地机器人从房间中的任意角落点P出发，随机清扫房间，遇到碰撞点F后，先计算碰撞点F的坐标，再判断碰撞点F是否在集合A中。

由于F不在集合A中，且F是属于障碍物上的碰撞点(集合A中原来只有角落点)，开始沿边清扫直到返回F点，获取障碍物n的形状为三角形，计算出三角形顶点C、D、B的坐标，并将F、B、C、D记录到集合A。

然后从F点出发，恢复扫地机器人的清扫模式为随机清扫模式，并从碰撞点F出发，继续清扫，直到遇到下一个碰撞点，遇到下一个碰撞点后，继续进行判断是否在集合A中，以此类推。绘制出的房间地图如图4所示，集合A中记录了所有遇到的碰撞点。

路径规划模块，用于根据记录的所有碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径。

具体地，执行如下操作：

从坐标原点开始，沿坐标原点一侧的墙壁开始清扫，在碰撞后返回坐标原点另一侧的墙壁上距离坐标原点最近的碰撞点，然后返回距离前一个碰撞点最近的碰撞点，遍历集合A中所有的碰撞点；

当碰到障碍物上的碰撞点时，如果是从障碍物的一方清扫到障碍物上的第一碰撞点，则先遍历障碍物该方向上的碰撞点，再沿障碍物的边顺时针或逆时针清扫到离第一碰撞点最近的第二碰撞点，最后从第二碰撞点出发遍历障碍物另一方的碰撞点。

即清扫路径从O点开始，沿OP墙壁方向开始规划清扫路径，如图5所示，清扫到墙壁上的角落点P点后，从P点出发，按P与OS上离O点最近的碰撞点E之间的连线PE方向清扫，然后再从E点出发，按与PQ方向离P点最近的碰撞点U之间的连线EU方向清扫，逐步依次方法往下规划清扫路径，清扫路径包括集合A中所有的碰撞点。

其中，当扫地机器人碰到障碍物u上的碰撞点时，如果是从障碍物u的左方清扫到障碍物上的碰撞点B，则先清扫障碍物u左边的所有空间，即先遍历B、D，再沿障碍物的边顺时针清扫到离碰撞点B最近的碰撞点C，最后从碰撞点C出发清扫障碍物右边的空间，即遍历C、F、D；如果是从障碍物u的右方清扫到障碍物上的碰撞点C，则先清扫障碍物u右边的所有空间，再沿障碍物的边逆时针清扫到离碰撞点C最近的碰撞点B，最后从碰撞点B出发清扫障碍物左边的空间。

需要说明的是，清扫路径从O点开始，也可以先沿OS墙壁方向开始规划清扫路径，这里不再赘述。

进一步地，本实施地图构建模块还用于根据障碍物顶点的坐标计算出障碍物间的最小距离，若障碍物之间的最小距离小于扫地机器人的直径，则更新集合A中关于这两个障碍物的数据：重新标记这两个障碍物上的所有点到一个障碍物上，并删除最小距离的两个碰撞点。最后在清扫路径规划时将这两个障碍物看作一个障碍物。

需要说明的是，本实施例扫地机器人在规划好的清扫路径后，可以定时重新绘制地图，更新碰撞点、障碍物顶点和角落点。地图构建模块在清扫过程中实时更新碰撞点，即若某个障碍物上的所有碰撞点都不存在了，则删除集合A中所有关于此障碍物的信息；若是在规划好的路径清扫过程中遇到新的碰撞点，则将新的碰撞点所在障碍物的信息添加到集合A中。当更新的碰撞点超过一定的数量时，重新构建房间赌徒。路径规划模块根据重新构建的地图，重新规划清扫路径，最后由扫地机器人按照规划好的路径来清扫房间。

图6示出了本实施例一种扫地机器人清扫路径规划方法，该扫地机器人规划路径的方法包括：

以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，建立坐标系；

根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图，并记录构建过程中的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点；

根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径。

其中，以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，包括：

扫地机器人从待清扫房间内任意一个位置向正前方前进；

若是扫地机器人前方碰到物体，则沿原来前进的方向后退扫地机器人的半径的距离后，顺时针或逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左方碰到物体，则逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人右方碰到物体，则顺时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左边和右边同时都碰到物体，则此时扫地机器人所在位置就为参考系；

根据选定的参考系，扫地机器人以该参考系为起点进行沿边清扫，若扫地机器人始终在沿边清扫所构建的封闭区域之外，则判定该物体为障碍物，否定该参考系，然后重新寻找参考系，否则确定该参考系正确。

本实施例根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图时，包括：

从参考系出发沿边清扫，根据沿边清扫所经过的路径构建出待清扫房间的轮廓，并记录待清扫房间的各个角落点到集合A中；

从房间中的任意一个角落点出发，随机清扫房间，在遇到障碍物后改为沿边清扫，获取障碍物的形状后恢复随机清扫；

根据障碍物顶点的坐标计算出相邻两个障碍物间的最小距离，若两个障碍物之间的最小距离小于扫地机器人的直径，则将这两个障碍物视为一个障碍物；

最终构建整个待清扫房间的地图，并记录所有碰撞点以及障碍物顶点到集合A中。

本实施例根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径，包括：

从参考系开始，沿参考系一侧的墙壁开始清扫，在碰撞后返回参考系另一侧的墙壁上距离参考系最近的碰撞点，然后返回距离前一个碰撞点最近的碰撞点，遍历集合A中所有的碰撞点；

当碰到障碍物上的碰撞点时，如果是从障碍物的一方清扫到障碍物上的第一碰撞点，则先遍历障碍物该方向上的碰撞点，再沿障碍物的边顺时针或逆时针清扫到离第一碰撞点最近的第二碰撞点，最后从第二碰撞点出发遍历障碍物另一方的碰撞点。

本实施例的方法还包括：

在清扫过程中实时更新碰撞点，重新构建房间地图，根据重新构建的地图，重新规划清扫路径。即使房间内物品发生移动，也能及时更新地图和规划路径，完成清扫。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种扫地机器人，其特征在于，所述扫地机器人包括：

坐标系建立模块，用于以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，建立坐标系；

地图构建模块，用于根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图，并记录构建过程中的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点；

路径规划模块，用于根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述坐标系建立模块以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，执行如下操作：

扫地机器人从待清扫房间内任意一个位置向正前方前进；

若是扫地机器人前方碰到物体，则沿原来前进的方向后退扫地机器人的半径的距离后，顺时针或逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左方碰到物体，则逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人右方碰到物体，则顺时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左边和右边同时都碰到物体，则此时扫地机器人所在位置就为参考系；

根据选定的参考系，扫地机器人以该参考系为起点进行沿边清扫，若扫地机器人始终在沿边清扫所构建的封闭区域之外，则判定该物体为障碍物，否定该参考系，然后重新寻找参考系，否则确定该参考系正确。

3.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述地图构建模块在根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图时，执行如下操作：

从参考系出发沿边清扫，根据沿边清扫所经过的路径构建出待清扫房间的轮廓，并记录待清扫房间的各个角落点到集合A中；

从房间中的任意一个角落点出发，随机清扫房间，在遇到障碍物后改为沿边清扫，获取障碍物的形状后恢复随机清扫；

根据障碍物顶点的坐标计算出相邻两个障碍物间的最小距离，若两个障碍物之间的最小距离小于扫地机器人的直径，则将这两个障碍物视为一个障碍物；

最终构建整个待清扫房间的地图，并记录所有碰撞点以及障碍物顶点到集合A中。

4.根据权利要求3所述的扫地机器人，其特征在于，所述路径规划模块在根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径时，执行如下操作：

从参考系开始，沿参考系一侧的墙壁开始清扫，在碰撞后返回参考系另一侧的墙壁上距离参考系最近的碰撞点，然后返回距离前一个碰撞点最近的碰撞点，遍历集合A中所有的碰撞点；

当碰到障碍物上的碰撞点时，如果是从障碍物的一方清扫到障碍物上的第一碰撞点，则先遍历障碍物该方向上的碰撞点，再沿障碍物的边顺时针或逆时针清扫到离第一碰撞点最近的第二碰撞点，最后从第二碰撞点出发遍历障碍物另一方的碰撞点。

5.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述地图构建模块还用于在清扫过程中实时更新碰撞点，重新构建房间地图；所述路径规划模块还用于根据重新构建的地图，重新规划清扫路径。

6.一种扫地机器人清扫路径规划方法，其特征在于，所述扫地机器人规划路径的方法包括：

以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，建立坐标系；

根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图，并记录构建过程中的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点；

根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径。

7.根据权利要求6所述的清扫路径规划方法，其特征在于，所述以扫地机器人最先找到的待清扫房间角落点为参考系，包括：

扫地机器人从待清扫房间内任意一个位置向正前方前进；

若是扫地机器人前方碰到物体，则沿原来前进的方向后退扫地机器人的半径的距离后，顺时针或逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左方碰到物体，则逆时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人右方碰到物体，则顺时针旋转90°后再前进，此时扫地机器人再碰到物体，扫地机器人所在位置就为参考系，否则继续前进，直到再次碰到物体；

若是扫地机器人左边和右边同时都碰到物体，则此时扫地机器人所在位置就为参考系；

根据选定的参考系，扫地机器人以该参考系为起点进行沿边清扫，若扫地机器人始终在沿边清扫所构建的封闭区域之外，则判定该物体为障碍物，否定该参考系，然后重新寻找参考系，否则确定该参考系正确。

8.根据权利要求6所述的清扫路径规划方法，其特征在于，所述根据扫地机器人的清扫路径，构建出待清扫房间的地图时，包括：

从参考系出发沿边清扫，根据沿边清扫所经过的路径构建出待清扫房间的轮廓，并记录待清扫房间的各个角落点到集合A中；

从房间中的任意一个角落点出发，随机清扫房间，在遇到障碍物后改为沿边清扫，获取障碍物的形状后恢复随机清扫；

根据障碍物顶点的坐标计算出相邻两个障碍物间的最小距离，若两个障碍物之间的最小距离小于扫地机器人的直径，则将这两个障碍物视为一个障碍物；

最终构建整个待清扫房间的地图，并记录所有碰撞点以及障碍物顶点到集合A中。

9.根据权利要求8所述的清扫路径规划方法，其特征在于，所述根据记录的碰撞点、房间的角落点、障碍物的顶点，规划清扫路径，包括：

从参考系开始，沿参考系一侧的墙壁开始清扫，在碰撞后返回参考系另一侧的墙壁上距离参考系最近的碰撞点，然后返回距离前一个碰撞点最近的碰撞点，遍历集合A中所有的碰撞点；

当碰到障碍物上的碰撞点时，如果是从障碍物的一方清扫到障碍物上的第一碰撞点，则先遍历障碍物该方向上的碰撞点，再沿障碍物的边顺时针或逆时针清扫到离第一碰撞点最近的第二碰撞点，最后从第二碰撞点出发遍历障碍物另一方的碰撞点。

10.根据权利要求6所述的清扫路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：

在清扫过程中实时更新碰撞点，重新构建房间地图；

根据重新构建的地图，重新规划清扫路径。