CN106352874A - 室内机器人的路径回归方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内机器人的路径回归方法，包括：以室内机器人首次移动的方向作为参考方向，在室内机器人后续的每一次移动后，均获取室内机器人当前位置到起始位置直线距离以及当前室内机器人到参考方向的偏移角度，并将当前的距离和偏移角度用来更新先前的记录值；根据最后更新的偏移角度调整室内机器人的回归方向至朝向起始位置，并根据最后更新的距离进行回归；其中在首次移动后，室内机器人的移动距离为当前位置到起始位置的直线距离，所获取的角度偏移为0。本发明的优点在于，省去了按照原有路径回归的巨大存储开销，只用存储当前位置的坐标，且由于存储的是最短路径的信息，因此回归时速度上也会快很多。

Description

室内机器人的路径回归方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种室内机器人的回归方法。
背景技术
目前未使用室内定位模块的扫地机器人自动归位充电主要是通过路径回归+红外对位实现。
红外本身衰减特性，基本不能穿透物体，除非是玻璃，而反射衰减特性也比较差，稍远距离就会被衰减到非常弱，如果机器人和充电桩在同一个房间内，自动归位充电成功可能性非常大，因为机器人和充电桩之间被遮挡的可能比价低，即使被遮挡，机器人的路径回归也误差比较小，但是对于不在同一个房间，则很难找到，因为路径回归的累计误差，可能机器人电耗完也没有回归会至充电桩所在的房间。
因此，现有技术存的室内机器人问题在于，如果遇到多个房间或路径较远的情况，会导致室内机器人的路径回归误差较大，难以实现顺利回归至充电桩。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种室内机器人的回归方法，避免机器人误差累计过大导致无法回归。
一种室内机器人的路径回归方法，包括：
以室内机器人首次移动的方向作为参考方向，在室内机器人后续的每一次移动后，均获取室内机器人当前位置到起始位置直线距离以及当前室内机器人到参考方向的偏移角度，并将当前的距离和偏移角度用来更新先前的记录值；
根据最后更新的偏移角度调整室内机器人的回归方向至朝向起始位置，并根据最后更新的距离进行回归；
其中在首次移动后，室内机器人的移动距离为当前位置到起始位置的直线距离，所获取的角度偏移为0。
进一步而言，除首次移动以外，室内机器人后续的每一次移动后的位置到起始位置的直线距离获取方法包括：
每次移动之后，均获取当前的移动距离以及与前一次移动路径之间的夹角，移动前到起始位置的直线距离与当前移动距离为三角形两条边的长度，根据所获取的夹角以及两条边的长度，计算出三角形的第三条边长度为当前位置到起始位置的直线距离。
进一步而言，根据三角形的三条边的长度，计算出以移动前位置到起始位置的连接线以及当前位置到起始位置的连接线作为两边所形成的夹角，与所记录的角度偏移相加得到当前位置到参考方向的偏移角度。
进一步而言，采用角度传感器来获取当前的移动距离以及与前一次移动路径之间的夹角。
进一步而言，角度传感器为陀螺仪。
进一步而言，角度传感器为电子罗盘。
进一步而言，在根据记录的直线距离和偏移角度移动过程中，如果遇到障碍物，则每次在绕开障碍物移动后，均将记录更新为移动后的位置到起始位置的直线距离以及与参考方向偏移角度，并按照所记录的直线距离及偏移角度调整方向朝起始位置移动。
进一步而言，在绕开障碍物移动时，朝向减小偏移角度的方向移动。
本发明的优点在于，省去了按照原有路径回归的巨大存储开销，只用存储当前位置的坐标；用陀螺仪测量角度带来的累计误差远比计算两轮差速计算的角度小，基本可以忽略；需要回归时候，机器人记录的坐标为相对起始位置的最短路径，这样需找目标的效率会高非常多。
附图说明
图1为本发明一个实施例当前位置到充电桩的直线距离及偏移角度的计算方法示意图；
图2为当前实施例室内机器人绕开障碍物的路径示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明加以详细的解释说明。
当前实施例中参考图1，以室内机器人充满电后启动工作到下次归位充电为一个周期，当前实施例以充电桩作为一个起始位置，且当前实施例中室内机器人首次移动沿着与充电桩相垂直的方向移动。由于以首次移动的方向为参考方向，因此在首次移动后，移动距离为当前位置到充电桩的直线距离，所获取的角度偏移为0。在室内机器人后续的每一次移动后，均获取室内机器人当前位置到充电桩的直线距离以及当前室内机器人与充电桩垂直线的偏移角度，并将当前的距离和偏移角度用来更新先前的记录值。
除首次移动以外，每次移动之后，均获取当前的移动距离以及与前一次移动路径之间的夹角，移动前到充电桩的直线距离与当前移动距离为三角形两条边的长度，根据所获取的夹角以及两条边的长度，计算出三角形的第三条边长度为当前位置到充电桩的直线距离。
如图1所示，当前实施例中从充电桩出发的第一路径到达第一个目标的位置①可视为垂直出发，且第一路径的长度(即首次移动的移动距离)可以通过计算轮子转速计算得出，同样下一次移动距离，即到下第一个目标的第二路径长度也是可以测量出来，这个误差相对较小，而转向角度c，可以采用两种方式得出：第一种，通过机器人两个轮子的差速得出，得出的角度累计了左右轮计算路径的误差，有双重的累计误差；二通过角度传感器测量得出，当前实施例采用陀螺仪进行测量，陀螺仪的测量误差在0.1％以下的数量级，相对路径计算误差可以忽略不计；这样得出的角度c可以认为是准确的。当然在精度要求不需要太高的情况下也可以采用电子罗盘作为角度传感器。
这样机器人每到一个小目的地，可以计算一次机器人相对充电桩的相对位置：
对于位置①，可以标记为(A,0)，A为第一路径距离，0度为相对充电桩垂直线的角度；对于位置②，可标记为(C，a)，其中距离C可用三角余弦定理计算得出：
C2＝A2+B2-2ABcosc，同理也可根据三角函数计算得出角度e和角度a；
同理，由于已知移动前的位置②到充电桩的直线距离C已知，移动距离E也已知，同时也可以根据陀螺仪测量到偏转角度f，由于角度e可以根据前一个三角形计算得到，从而获取角度d，因此也可以根据三角余弦定理计算出得出位置③到充电桩的距离D和偏转角度b，每个小目标位置的坐标都可以用类似方法标记，一次类推直至最后一个目标位置。对于位置③，可以标记为(D,b)。
在室内机器人需要回归至充电桩进行充电时，根据最后更新的偏移角度调整室内机器人的回归方向至朝向充电桩，并根据最后更新的距离进行回归。在根据记录的直线距离和偏移角度移动过程中，如果遇到障碍物，则每次在绕开障碍物移动后，同样，在回归过程中可以依靠前述的方法在将每次移动后的位置坐标记录进行更新，将记录更新为移动后的位置到充电桩的直线距离以及与充电桩的垂直线偏移角度，并按照所记录的直线距离及偏移角度调整方向朝充电桩移动。在绕开障碍物的情况下，也可以采用最短回退路径原则，如图2所示，遇到障碍物6后室内机器人从位置④朝向减小相对于充电桩垂直线偏移夹角的位置⑤方向上移动，图2中用虚线表示在位置④时的回归路径，用箭头表示室内机器人的实际移动路径。采用这种方法，即可让回归路径做到最短。
最后会找到一个没有障碍物的方向直接回归，从而增加了回归的速度，节省时间。
本发明的优点在于，省去了按照原有路径回归的巨大存储开销，只用存储当前位置的坐标，且由于存储的是最短路径的信息，因此回归时速度上也会快很多；用陀螺仪测量角度带来的累计误差远比计算两轮差速计算的角度小，基本可以忽略；需要回归时候，机器人记录的坐标为相对起始位置的最短路径，这样需找目标的效率会高非常多。

Claims (8)

1.一种室内机器人的路径回归方法，其特征在于，包括：
以室内机器人首次移动的方向作为参考方向，在室内机器人后续的每一次移动后，均获取室内机器人当前位置到起始位置直线距离以及当前室内机器人到参考方向的偏移角度，并将当前的距离和偏移角度用来更新先前的记录值；
根据最后更新的偏移角度调整室内机器人的回归方向至朝向起始位置，并根据最后更新的距离进行回归；
其中在首次移动后，室内机器人的移动距离为当前位置到起始位置的直线距离，所获取的角度偏移为0。
2.如权利要求1所述室内机器人的路径回归方法，其特征在于，除首次移动以外，室内机器人后续的每一次移动后的位置到起始位置的直线距离获取方法包括：
每次移动之后，均获取当前的移动距离以及与前一次移动路径之间的夹角，移动前到起始位置的直线距离与当前移动距离为三角形两条边的长度，根据所获取的夹角以及两条边的长度，计算出三角形的第三条边长度为当前位置到起始位置的直线距离。
3.如权利要求2所述室内机器人的路径回归方法，其特征在于，根据三角形的三条边的长度，计算出以移动前位置到起始位置的连接线以及当前位置到起始位置的连接线作为两边所形成的夹角，与所记录的角度偏移相加得到当前位置到参考方向的偏移角度。
4.如权利要求2所述室内机器人的路径回归方法，其特征在于，采用角度传感器来获取当前的移动距离以及与前一次移动路径之间的夹角。
5.如权利要求4所述室内机器人的路径回归方法，其特征在于，角度传感器为陀螺仪。
6.如权利要求4所述室内机器人的路径回归方法，其特征在于，角度传感器为电子罗盘。
7.如权利要求2所述室内机器人的路径回归方法，其特征在于，在根据记录的直线距离和偏移角度移动过程中，如果遇到障碍物，则每次在绕开障碍物移动后，均将记录更新为移动后的位置到起始位置的直线距离以及与参考方向偏移角度，并按照所记录的直线距离及偏移角度调整方向朝起始位置移动。
8.如权利要求7所述室内机器人的路径回归方法，其特征在于，在绕开障碍物移动时，朝向减小偏移角度的方向移动。
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