CN107491069B - 机器人遇到障碍物的处理方法及芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人遇到障碍物的处理方法及芯片，机器人通过判断当前障碍点与参考起始点的投影点的位置和距离关系，来确定下一步的动作，可以使机器人在障碍物后的空间不足时，立即掉头清扫当前较空旷的区域，不用花时间到障碍物后去检测；而在障碍物后的空间充足时，能够绕过障碍物去清扫后面的区域，避免较大区域没有得到及时清扫而降低机器人的清扫效率。采用这种处理方法或者芯片，可以提高机器人的智能化，使得机器人的清扫效率大大提高。

Description

机器人遇到障碍物的处理方法及芯片
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，具体涉及一种机器人遇到障碍物的处理方法及芯片。
背景技术
机器人在清扫地面的过程遇到障碍物是很普遍的情况，比如一把风扇、墙壁或者桌脚等。机器人遇到这些障碍物时的处理很重要，因为这个是直接影响清扫效率的。目前的处理方式有两种，要么沿着障碍物的边缘绕过去，要么直接掉头走。如果沿着障碍物的边缘绕过去，可能在绕过去之后，找不到可清扫的区域；如果直接掉头，可能障碍物另一侧又有很大的区域没有及时得到清扫。所以，这两种方式都比较呆板，使得机器人的清扫效率很低，无法满足用户的高效需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种机器人遇到障碍物的处理方法及芯片，使机器人在遇到障碍物时能够进行灵活处理，以提高清扫效率。本发明的具体技术方案如下：
一种机器人遇到障碍物的处理方法，包括如下步骤：
基于相互平行且垂直间隔为预设宽度的直线路径作为机器人的移动路径，相邻移动路径上，机器人的行进方向相反；
基于机器人在当前移动路径上检测到障碍物时的位置点作为当前障碍点；
基于当前障碍点所在的当前移动路径的上一条移动路径的起点作为参考起始点；
判断在当前移动路径的行进方向上，所述参考起始点垂直投影在所述当前移动路径所在的直线上的投影点是否位于所述当前障碍点的后方；
如是，则掉头，按下一条移动路径行进；
如否，则判断所述投影点与所述当前障碍点之间的距离是否小于预设距离；
如是，则掉头，按下一条移动路径行进；
如否，则沿障碍物的边缘行进。
进一步地，所述沿障碍物的边缘行进，包括：
沿障碍物的前边缘行进，并在回到当前移动路径后继续按当前移动路径行进；其中，所述前边缘为障碍物靠近上一条移动路径的那一侧的边缘。
进一步地，如果当前障碍点所在的移动路径为第一条移动路径，则所述第一条移动路径的起点作为参考起始点。
进一步地，如果当前移动路径的上一条移动路径包括多段分移动路径，则所述上一条移动路径沿当前行进方向的最后一段分移动路径的起点作为参考起始点。
进一步地，所述预设宽度为机器人机身宽度。
进一步地，所述预设距离为1.2倍、或1.3倍、或1.4倍、或1.5倍的机器人机身宽度。
进一步地，所述机器人掉头过程中行进的轨迹为弧形。
进一步地，所述机器人在掉头过程中，检测到障碍物，则直接沿障碍物的边缘行进，当行进的宽度未超过预设宽度且已绕过障碍物的，则继续行进以达到所述预设宽度后，按掉头后的移动路径行进；当行进的宽度已达到预设宽度且没有绕过障碍物的，则在达到所述预设宽度时，按掉头后的移动路径行进。
进一步地，所述行进的宽度为沿垂直当前移动路径的方向，机器人行进的直线距离。
一种芯片，用于存储程序，所述程序用于控制机器人执行上述的处理方法。
本发明的有益效果在于：机器人通过判断当前障碍点与参考起始点的投影点的位置和距离关系，来确定下一步的动作，可以使机器人在障碍物后的空间不足时，立即掉头清扫当前较空旷的区域，不用花时间到障碍物后去检测；而在障碍物后的空间充足时，能够绕过障碍物去清扫后面的区域，避免较大区域没有得到及时清扫而降低机器人的清扫效率。采用这种处理方法或者芯片，可以提高机器人的智能化，使得机器人的清扫效率大大提高。
附图说明
图1为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图一。
图2为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图二。
图3为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图三。
图4为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图四。
图5为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图五。
图6为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图六。
图7为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图七。
图8为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的路径示意图八。
图9为本发明所述机器人遇到障碍物时处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
扫地机器人在进行清扫时，一般会以充电座或者其它某个点为原点，建立栅格地图形式的分块区域，然后依序分别针对每个栅格区域进行弓字型清扫。所谓弓字型清扫是指机器人沿移动路径直线行进至转弯点时，转向90°后行进一定宽度，然后再转向90°，使当前行进方向与原来的移动路径方向相反，接着继续行进至下一个转弯点。由于机器人按此方式行进的轨迹类似弓字，故称之为弓字形清扫。所述转弯点为机器人达到栅格区域的边界时或者检测到墙壁等符合转弯条件的障碍物时的位置点。
如图1至图8所示的路径示意图中，小圆圈所表示的是移动路径中的一个位置点。带有箭头的线路则表示机器人的行进轨迹。最外侧的四条边所组成的一个最大的长方形，则表示栅格区域的边界。
如图1所示，出发点A0为机器人开始行进的点，A0所在的带有箭头的直线则为机器人行进的第一条移动路径。当机器人行进至转弯点时，按弧形轨迹进行掉头，当掉头至位置点A1时，机器人行进的方向与所述第一条移动路径上的行进方向相反，该条行进方向相反的路径作为机器人行进的第二条移动路径，位置点A1作为第二条移动路径的起点。图中所示，带箭头的竖直线表示的路径都是机器人的移动路径，首尾两端连接相邻两条移动路径的弧线段则表示机器人掉头的掉头路径。如图，位置点A21和A22所在的直线路径为第三条移动路径；相邻所述第三条移动路径的右侧的直线路径为第四条移动路径，以此类推。
如图9所示，所述的机器人遇到障碍物的处理方法，包括如下步骤：
基于相互平行且垂直间隔为预设宽度的直线路径作为机器人的移动路径，相邻移动路径上，机器人的行进方向相反；
基于机器人在当前移动路径(即第三条移动路径)上检测到障碍物20时的位置点B1作为当前障碍点；
基于当前障碍点所在的当前移动路径的上一条移动路径(即第二条移动路径)的起点A1作为参考起始点；
此时，判断在当前移动路径的行进方向上，所述参考起始点垂直投影在所述当前移动路径(即第三条移动路径)所在的直线上的投影点位于所述当前障碍点的前方(如此可以表明，一般情况下障碍点前方是有需要清扫的区域的)；
接着，进一步判断得出所述投影点与所述当前障碍点之间的距离大于预设距离(如此则表明，一般情况下障碍点前方需要清扫的区域具有足够大的空间，供机器人过去清扫)；
所以，机器人就沿着障碍物20的边缘行进，并在绕过障碍物20后，回到第三条移动路径上并继续沿着第三条移动路径行进。
当机器人行进至第七条移动路径时，在位置点B3检测到障碍物30，则位置点B3作为当前障碍点；
基于当前障碍点所在的当前移动路径的上一条移动路径(即第六条移动路径)的起点A3作为参考起始点；
此时，判断在当前移动路径(即第七条移动路径)的行进方向上，所述参考起始点垂直投影在所述当前移动路径所在的直线上的投影点位于所述当前障碍点的前方；
接着，进一步判断得出所述投影点与所述当前障碍点之间的距离小于预设距离(如此则表明，一般情况下障碍点前方需要清扫的区域不具有足够大的空间，机器人无法进行清扫)；
所以，机器人掉头，按下一条移动路径(即第八条移动路径)行进。
当机器人行进至第九条移动路径时，在位置点B4检测到障碍物30，则位置点B4作为当前障碍点；
基于当前障碍点所在的当前移动路径的上一条移动路径(即第八条移动路径)的起点A4作为参考起始点；
此时，判断在当前移动路径(即第九条移动路径)的行进方向上，所述参考起始点垂直投影在所述当前移动路径所在的直线上的投影点位于所述当前障碍点的后方(如此则表明，障碍点前方不一定具有需要清扫的区域的)；
所以，为了提高清扫效率，避免行进的盲目性，机器人掉头，按下一条移动路径(即第十条移动路径)行进。
本发明所述的处理方法，机器人通过判断当前障碍点与参考起始点的投影点的位置和距离关系，来确定下一步的动作，可以使机器人在障碍物后的空间不足时，立即掉头清扫当前较空旷的区域，不用花时间到障碍物后去检测；而在障碍物后的空间充足时，能够绕过障碍物去清扫后面的区域，避免较大区域没有得到及时清扫而降低机器人的清扫效率。采用这种处理方法，可以提高机器人的智能化，使得机器人的清扫效率大大提高。
优选的，如图1所示，机器人沿着障碍物20的边缘行进，是沿着障碍物20的前边缘行进的，其中，所述前边缘为障碍物靠近上一条移动路径的那一侧的边缘，即图1中障碍物20的左侧。由于障碍物20的左侧已经被机器人清扫过，当机器人能够清扫至障碍物20的位置，一般情况下，表明障碍物20的左侧所占的位置较小，如果此时当前障碍点与参考起始点在行进方向上的距离大于或等于预设距离(即表明障碍物20后面的区域具有足够大的需要清扫的空间)，则机器人通过障碍物20的左侧可以快速绕到障碍物20后面，继续进行清扫。由此，可以进一步地提高机器人的清扫效率。
优选的，如图2所示，机器人在第一条移动路径的出发点A0上出发，在位置点B0检测到障碍物10，则位置点B0作为当前障碍点，出发点A0作为参考起始点。由于参考起始点在当前移动路径上位于当前障碍点的后方，机器人无法判断障碍物10后方的区域的具体情况，所以，为了避免行进的盲目性，机器人直接掉头，清扫已扫过的路径旁边的待扫区域，由此可以提高机器人行进的目的性和高效性。
优选的，如图3所示，出发点A0作为第一条移动路径的起点，机器人从出发点A0出发。在行进至第二条移动路径的位置点B1时，检测到障碍物40，此时位置点B1作为当前障碍点，出发点A0作为参考起始点。在当前行进方向上，所述参考起始点在当前移动路径的垂直投影点位于所述当前障碍点的后方，机器人直接掉头，按下一条移动路径(即第三条移动路径)行进。由于第一条移动路径的参考起始点的投影点位于当前障碍点的后方，障碍物40后方的区域没有被清扫过，无法判断障碍物40后面的具体情况，所以，为了避免机器人盲目地行进，直接控制机器人掉头，清扫已扫过的路径旁边的待扫区域，以此提高机器人行进的目的性和高效性。
优选的，如图4所示，出发点A0作为第一条移动路径的起点，机器人从出发点A0出发。在行进至第二条移动路径的位置点B1时，检测到障碍物20，此时位置点B1作为当前障碍点，出发点A0作为参考起始点。由于在当前行进方向上，所述参考起始点在当前移动路径上的投影点位于所述当前障碍点的前方，且所述当前障碍点与所述投影点在行进方向上的距离大于或等于预设距离，一般情形下表明障碍物20后有足够大的需要清扫区域，则机器人沿障碍物20的前边缘行进，并在绕过障碍物20回到第二条移动路径上时，继续第二条移动路径行进，清扫障碍物20后面的待扫区域。如图5所示，虽然在当前行进方向上，所述参考起始点在当前移动路径上的投影点位于所述当前障碍点的前方，但是，由于所述投影点与所述参考起始点在当前行进方向上的距离小于预设距离，机器人判断障碍物40后面的待清扫空间可能比较小，所以，为了提高清扫效率，直接控制机器人掉头，按第三条移动路径行进，清扫已扫过的路径旁边的待扫区域，以此提高机器人行进的目的性和高效性。
优选的，如图6所示，第三条移动路径包括两段分移动路径，位置点A21作为第一段分移动路径的起点，当机器人行进至第一段分移动路径的位置点B21时检测到障碍物20，判断第二条移动路径的起点A1作为参考起始点时垂直投影到第三条移动路径所在直线上的投影点到位置点B21(即当前障碍点)的距离，由于该距离大于预设距离，所以，机器人从障碍物20左侧边缘绕过障碍物20后，回到第三条移动路径的第二段分移动路径的位置点A22，所述位置点A22作为第二段分移动路径的起点。
机器人继续行进并在位置点B22检测到障碍物50，所述位置点B22替代位置点B21成为当前障碍点，机器人判断第二条移动路径的起点A1作为参考起始点时垂直投影到第三条移动路径所在直线上的投影点到位置点B22(即当前障碍点)的距离，由于该距离小于预设距离，所以，机器人掉头，按第四条移动路径行进。
当机器人在第四条移动路径上行进至位置点B3时检测到障碍物，此时，位置点B3替代位置点B22成为当前障碍点。由于第二段分移动路径是第三条移动路径的沿当前行进方向的最后一段分移动路径，所以，第二段分移动路径的起始的位置点A22替代位置点A21成为第三条移动路径的参考起始点。机器人判断位置点A22垂直投影到第四条移动路径上的投影点与位置点B3的距离，由于该距离小于预设距离，所以，机器人掉头，按第五条移动路径行进。上述情况，一般可以表明机器人此时已经进入到了障碍物(20、50)所围成的区域内，所以，最好的方式是，在进入到障碍物所围成的区域内，先对该区域进行清扫，而其它的未扫区域则作为后续的补扫阶段进行处理。如此，才能进一步地提高机器人清扫的智能性和高效性。
优选的，如图7所示，所述机器人在第八条移动路径的掉头过程中，在位置点B41检测到障碍物(图示的三角形)，则直接沿障碍物的边缘行进，其行进的宽度未超过预设宽度且已绕过障碍物后，则继续行进以达到所述预设宽度后，按掉头后的移动路径(即第九条移动路径)行进。由于机器人在掉头，一般表明机器人已经到达了待清扫区域的边界，其最高效的方式是尽快找到下一条移动路径，所以，没有必要再判断其检测到障碍物的位置点B41与其它位置点的关系，直接沿着障碍物的边缘行进即可。如图8所示，当机器人沿障碍物(图示的菱形)的边缘行进的宽度已达到预设宽度且没有绕过障碍物的，则在达到所述预设宽度时，按掉头后的移动路径(即第九条移动路径)行进。如果不判断行进的宽度，则容易沿着较大障碍物的边缘走远，从而产生漏扫的情况。
如上所述的这些处理方法中，所述行进的宽度为沿垂直当前移动路径的方向，机器人行进的直线距离。
优选的，所述预设宽度为机器人机身宽度，即相邻两条移动路径之间的宽度为机器人的机身宽度，这样，可以在机器人走完两条相邻的移动路径后，刚好把两条移动路径之间的区域清扫完，避免了漏扫或者重复清扫的问题。所述预设宽度也可以设置为其它的值，具体可以根据不同的要求进行相应设置。
所述预设距离为一个可设置的值，可以根据用户的需求或者不同的环境进行相应设置。可以设为1.2倍的机器人机身宽度，也可以设为1.3倍的机器人机身宽度，也可以设为1.4倍的机器人机身宽度，也可以设为1.5倍的机器人机身宽度。这些设置值都必须大于1倍的机器人机身宽度，使得机器人可以有效地进入该区域进行清扫作业。
优选的，所述机器人掉头过程中行进的轨迹为弧形。采用弧形轨迹的方式进行掉头，可以避免现有的弓字型直角方式掉头所带来的行进卡顿的问题，从而提高了机器人掉头的顺畅性和平稳性。
本发明所述的芯片，用于存储程序，所述程序用于控制机器人执行上述的处理方法。机器人通过判断当前障碍点与参考起始点的投影点的位置和距离关系，来确定下一步的动作，可以使机器人在障碍物后的空间不足时，立即掉头清扫当前较空旷的区域，不用花时间到障碍物后去检测；而在障碍物后的空间充足时，能够绕过障碍物去清扫后面的区域，避免较大区域没有得到及时清扫而降低机器人的清扫效率。采用这种芯片，可以提高机器人的智能化，使得机器人的清扫效率大大提高。
本发明还提供了一种存储器，用于存储程序，所述程序用于控制机器人执行上述的处理方法。
以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、未经创造性劳动的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。

Claims (10)

1.一种机器人遇到障碍物的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于相互平行且垂直间隔为预设宽度的直线路径作为机器人的移动路径，相邻移动路径上，机器人的行进方向相反；
基于机器人在当前移动路径上检测到障碍物时的位置点作为当前障碍点；
基于当前障碍点所在的当前移动路径的上一条移动路径的起点作为参考起始点；
判断在当前移动路径的行进方向上，所述参考起始点垂直投影在所述当前移动路径所在的直线上的投影点是否位于所述当前障碍点的后方；
如是，则掉头，按下一条移动路径行进；
如否，则判断所述投影点与所述当前障碍点之间的距离是否小于预设距离；
如是，则掉头，按下一条移动路径行进；
如否，则沿障碍物的边缘行进。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述沿障碍物的边缘行进，包括：
沿障碍物的前边缘行进，并在回到当前移动路径后继续按当前移动路径行进；其中，所述前边缘为障碍物靠近上一条移动路径的那一侧的边缘。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：
如果当前障碍点所在的移动路径为第一条移动路径，则所述第一条移动路径的起点作为参考起始点。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：
如果当前移动路径的上一条移动路径包括多段分移动路径，则所述上一条移动路径沿当前行进方向的最后一段分移动路径的起点作为参考起始点。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：
所述预设宽度为机器人机身宽度。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：
所述预设距离为1.2倍、或1.3倍、或1.4倍、或1.5倍的机器人机身宽度。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：
所述机器人掉头过程中行进的轨迹为弧形。
8.根据权利要求1至7任一项所述的处理方法，其特征在于：
所述机器人在掉头过程中，检测到障碍物，则直接沿障碍物的边缘行进，当行进的宽度未超过预设宽度且已绕过障碍物的，则继续行进以达到所述预设宽度后，按掉头后的移动路径行进；当行进的宽度已达到预设宽度且没有绕过障碍物的，则在达到所述预设宽度时，按掉头后的移动路径行进。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于：
所述行进的宽度为沿垂直当前移动路径的方向，机器人行进的直线距离。
10.一种芯片，用于存储程序，其特征在于：
所述程序用于控制机器人执行权利要求1至9任一项所述的处理方法。
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