CN109984689B - 一种清洁机器人及清洁机器人的路径优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清洁机器人及清洁机器人的路径优化方法，其中，方法包括：确定至少两个待清洁区域；确定各待清洁区域的清洁模式；对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁。本发明通过对每一待清洁区域确定一清洁模式，可以减少折返次数和碰撞次数，提高清洁效率，延长清洁机器人寿命，减少对家具和墙壁的损伤。

Description

一种清洁机器人及清洁机器人的路径优化方法

技术领域

本发明属于机器人路径规划领域，尤其涉及一种清洁机器人及清洁机器人的路径优化方法。

背景技术

近年来，清洁机器人得到了快速的发展，对于这类机器人来说，最重要的一点就是实现对未知环境的清洁。目前大部分清洁机器人主要有以下问题：第一，清洁机器人运动过程中重复路线较多、遗漏清洁的区域较多，导致清洁的效率不高；第二，清洁机器人与室内家具或墙壁的碰撞次数过多，很多不必要的碰撞导致家具和清洁机器人本身都受到碰撞损伤。

发明内容

本发明针对上述问题，本发明一实施例中，提供了一种清洁机器人的路径优化方法，包括：

确定至少两个待清洁区域；

确定各待清洁区域的清洁模式；

对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁。

优选地，根据工作场景地图确定所述待清洁区域。

优选地，在确定各待清洁区域的清洁模式之前还包括：

对于每一待清洁区域，判断该待清洁区域是否为不规则区域，若是，则对该待清洁区域进行分割处理，得到多个规则的待清洁区域。

优选地，根据预先设置的、控制清洁机器人运动距离及转动角度的指令确定所述待清洁区域；和/或

根据用户输入的坐标范围确定所述待清洁区域；和/或

根据测距传感器测得的信息确定所述待清洁区域。

优选地，对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁之前还包括：

根据待清洁区域的分布特性和/或清洁机器人与待清洁区域之间的距离确定待清洁区域的清洁顺序，其中，所述待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸，和/或待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸；

按清洁顺序对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁。

优选地，根据各待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定各待清洁区域的清洁模式，其中，所述待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸，和/或待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸。

优选地，若所述待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸，对于每一待清洁区域，根据该待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定该待清洁区域的清洁模式的过程包括：

根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人的当前位置确定最优边界及最优端点；

将最优端点设置为清洁起始点，根据最优边界的方向确定清洁方向。

优选地，根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人的当前位置确定最优边界的过程包括：

根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人当前的位置计算该待清洁区域边界的权值；

将权值最大的该待清洁区域边界作为最优边界。

优选地，通过如下任一公式计算该待清洁区域边界的权值：

y＝Δd-l/2； (1)

y＝l²/Δd； (2)

y＝l+l/Δd； (3)

其中，y为边界权值，l为边界长度，Δd为清洁机器人的当前位置与边界中点之间的距离。

优选地，若待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸和待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸，对于每一待清洁区域，根据该待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定该待清洁区域的清洁模式的过程包括：

根据该待清洁区域的分布特性确定该待清洁区域内部障碍物总面积占该待清洁区域面积的比例，该待清洁区域内部最大障碍物的面积占所述障碍物总面积的比例，该待清洁区域内部最大障碍物的面积占该待清洁区域面积的比例，若三个比例至少一个满足预定条件，则根据清洁机器人当前位置及最大障碍物的最大长度确定该待清洁区域的最优边界；根据最优边界的方向确定清洁方向。

优选地，将最优边界中距离清洁机器人最近的端点设定为最优端点，将最优端点设置为清洁起始点。

优选地，所述清洁方向包括：第一清洁方向及第二清洁方向，其中，所述第一清洁方向与所述第二清洁方向相反。

优选地，确定清洁方向之后还包括：确定第一清洁方向上的第一转向，第二清洁方向上的第二转向，其中，第一转向与第二转向相反。

优选地，对于每一待清洁区域，对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁的过程包括：

S510，控制清洁机器人运行至该待清洁区域的清洁起始点；

S511，控制清洁机器人沿第一清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇；

S512，控制清洁机器人向第一转向转向至与相遇的所述边界方向相同的第一偏移方向继续运行第一偏移长度，向第一转向转向至所述第二清洁方向；

S513，控制清洁机器人沿第二清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇；

S514，控制清洁机器人向第二转向转向至与相遇的所述边界方向相同的第二偏移方向继续运行第二偏移长度，向第二转向转向至所述第一清洁方向；

S515，重复步骤S511至S514，直至清洁机器人下一次转向将要越过待清洁区域的边界或下一次转向将要重复清洁已清洁区域，结束当前清洁模式。

优选地，所述第一偏移长度为沿所述第一偏移方向运行轨迹在第一或第二清洁方向垂线上的投影长度；和/或所述第二偏移长度为沿所述第二偏移方向运行轨迹在第一或第二清洁方向垂线上的投影长度。

优选地，若清洁机器人运行至所述清洁起始点的过程中遇到障碍物，则控制清洁机器人沿所述障碍物的边缘运行预定时间，同时记录遇到障碍物的次数，若遇到障碍物的次数小于预定阈值，则继续沿所述障碍物的边缘运行，否则，重新确定最优边界及最优边界的最优端点。

优选地，若清洁机器人在沿当前清洁方向运行时遇到障碍物，则控制清洁机器人沿所述障碍物的边缘运行，计算沿所述障碍物边缘运行的轨迹在当前清洁方向垂线上的投影长度，若该投影长度等于预定长度，则转向至当前清洁方向相反的清洁方向继续运行，若该投影长度等于0，则转向至当前清洁方向继续运行。

优选地，结束当前清洁模式后还包括：

判断该待清洁区域内是否还有其它未清洁区域，若存在，则控制清洁机器人对所述未清洁区域进行清洁。

本发明还提供了一种清洁机器人，包括：障碍感测模块、运动模块、定位模块及控制模块；

所述障碍感测模块连接控制模块，用于感测障碍物信息；

所述运动模块连接所述控制模块，用于在所述控制模块的控制下驱动所述清洁机器人移动；

所述定位模块连接所述控制模块，用于提供清洁机器人的当前位置；

所述控制模块用于执行上述任一实施例所述的清洁机器人的路径优化方法。

优选地，所述障碍感测模块为碰撞传感器、红外传感器、接近传感器、超声波传感器、激光测距传感器及断崖传感器中的一个或多个。

本发明可以高效地实现待清洁区域的清洁，在多于一个待清洁区域时，尤其是多个待清洁区域的形状、尺寸等分布特性不同的情况下，在各待清洁区域以对其最优的清洁模式进行清洁，可以减少折返次数和碰撞次数，提高清洁效率，延长清洁机器人寿命，减少对家具和墙壁的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A及图1B为本发明实施例的清洁机器人路径优化方法的流程图；

图2A至图2C为本发明实施例的待清洁区域分割示意图；

图3为本发明实施例的计算待清洁区域各边界权值的示意图；

图4为本发明实施例的清洁机器人的构成图；

图5A至图5I为本发明一具体实施例的清洁机器人路径优化时的示意图。

图6A至图6C为本发明一具体实施例的清洁机器人路径优化时的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，本发明也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本发明的保护范畴。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“一些实施方式”、“比如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本发明的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

如图1A所示，图1A为本发明实施例的清洁机器人路径优化方法的流程图。本实施例用于解决在有多个待清洁区域时，清洁机器人的清洁路径不够优化的问题，导致在清洁多个待清洁区域时，一方面一些区域未被清洁或重复清洁，另一方面与障碍物(即室内家具)或墙壁的不必要多次碰撞使得家具和清洁机器人本身都受到碰撞损伤的缺陷。具体的，清洁机器人路径优化方法如图1A所示，包括：

步骤S100，确定至少两个待清洁区域，详细的说，待清洁区域可以分散独立，也可以为一个待清洁区域划分出的多个子区域。如图2A至图2C所示，待清洁区域既可以代表图2A、图2B、图2C中框定的整个区域，也可以代表其中由虚线分开的各个子区域。

步骤S300，确定各待清洁区域的清洁模式，详细的说，对各待清洁区域判断并确定相应的清洁模式。

步骤S500，对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁。

在本发明一个实施例中，存在多个待清洁区域，步骤S100先确定这些待清洁区域。在一个最简单的具体场景中，即只有两个待清洁区域，则步骤S100先确定这两个待清洁区域，即第一待清洁区域及第二待清洁区域(如果有更多的待清洁区域，则依次确定其它各待清洁区域，比如第三待清洁区域，第四待清洁区域等)。步骤S300进一步为：确定第一待清洁区域的第一清洁模式，确定第二待清洁区域的第二清洁模式；也就是说，针对每个待清洁区域确定最优的清洁模式。步骤S500进一步为：按第一清洁模式对第一待清洁区域进行清洁，按第二清洁模式对第二待清洁区域进行清洁，如图6A至图6C所示。

本实施例在存在多于一个待清洁区域的情况下，尤其是多个待清洁区域的形状、尺寸等分布特性不同的情况下，在各待清洁区域以对其最优的清洁模式(比如选择最优边界、清洁方向和/或最优端点等)进行清洁，可以减少折返次数和碰撞次数，提高清洁效率，延长清洁机器人寿命，减少对家具和墙壁的损伤。

本发明一实施例中，上述步骤S100中根据工作场景地图确定所述待清洁区域，其中，所述工作场景地图可以是预先建立的，并在清洁过程中记录已清洁区域。所述工作场景地图还可以通过各种测距传感器(比如激光雷达测距仪)预先建立工作场景地图的轮廓图，也可以是清洁机器人在以前的清洁过工作过程中建立的工作场景地图，还可以是清洁机器人从云服务器或网络服务器或移动终端拷贝的工作场景的已有地图。本发明对工作场景地图的预先建立方式不做限制。

进一步的，为了使复杂区域(不规则区域，如图2A、图2B及图2C所示)在清洁时具有最小的碰撞次数及折返次数，如图1B所示，上述步骤S300之前还包括：

步骤S200，对于每一待清洁区域，判断该待清洁区域是否为不规则区域，若是，则对该待清洁区域进行分割处理，得到多个规则的待清洁区域，比如矩形、三角形、圆形、椭圆形、半圆形等。一些实施方式中，该步骤可由用户对不规则待清洁区域进行分割，也可由清洁机器人依据算法对不规则的待清洁区域自动分割处理，如图2A、图2C所示，虚线为分割线。对于不规则区域的切割可以有多种形式，比如图2A的待清洁区域可以分割为图2A和图2B两种形式。在本发明中，分割得到的规则区域依然是本发明中定义的待清洁区域。

实施时，步骤S200判断该待清洁区域是否为不规则区域的同时还判断该待清洁区域面积是否大于预定阈值，若判断结果均为是，则对待清洁区域进行分割处理。

本发明一实施例中，上述步骤S100中，还可以通过如下方式中的一个或多个确定待清洁区域：

1)根据预先设置的、控制清洁机器人运动距离及转动角度的指令确定所述待清洁区域。

2)根据用户输入的坐标范围确定所述待清洁区域，如x范围为[0m,2m]，y范围为[-1.5m,0.5m]，实施时，可根据显示器的指示输入坐标范围，原点位置可以为清洁机器人当前位置；也可以是预先设置在清洁机器人里的坐标系里的原点。坐标的数值可以直接是实际工作场景里的实际尺寸；也可以是对应移动终端显示器上的坐标，并通过移动终端显示器上的尺寸与实际工作场景中的尺寸的比例计算得到实际工作场景中的实际尺寸。

3)根据测距传感器测得的信息(比如距离、位置、坐标等信息)确定所述待清洁区域。

本发明一实施例中，为了有序对待清洁区域进行清洁，减少重复线路，如图1B所示，上述步骤S500对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁之前还包括：

步骤S400，根据所述待清洁区域的分布特性和/或清洁机器人与所述待清洁区域之间的距离确定所述待清洁区域的清洁顺序，其中，待清洁区域的分布特性包括：待清洁区域的形状和/或边界尺寸，和/或待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸。步骤S500进一步为：按清洁顺序对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁，如图6A至图6C所示。

详细的说，根据(地图中)待清洁区域的形状可以确定其边界尺寸，根据(地图中)待清洁区域的边界尺寸可以确定其形状。实施时，为了避免产生多个重复路线及遗漏未清洁区域，每清洁完一个待清洁区域清洁之后，可重新确定剩余待清洁区域的清洁顺序。

步骤S400的一些具体实施方式比如为：按清洁机器人与所述待清洁区域之间距离从小到大的顺序对待清洁区域进行排序，将排序结果作为清洁顺序；按待清洁区域的面积(根据待清洁区域形状或边界尺寸计算得到)从大到小的顺序对待清洁区域进行排序，将排序结果作为清洁顺序；按待清洁区域内部障碍物的面积(根据待清洁区域内部障碍物的形状或边缘尺寸计算得到)从小到大的顺序对待清洁区域进行排序，将排序结果作为清洁顺序。实施时，本领域技术人员还可根据待清洁区域的分布特性进行其他方式的排序，例如按待清洁区域内部障碍物的面积占所述待清洁区域面积从小到大的顺序对待清洁区域进行排序，将排序结果作为清洁顺序，等等，本发明对此不作限定。

本发明一实施例中，上述步骤S300具体根据各待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定各待清洁区域的清洁模式。

其中，待清洁区域的分布特性包括：待清洁区域的形状和/或边界尺寸，和/或待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸。根据形状或边界(边缘)尺寸可以得到面积、边界(边缘)尺寸比例等参数，比如形状为长方形，长宽尺寸为长2m、宽1.5m，长宽比为1.33，则可计算得到面积为3㎡；反之亦然。

清洁模式用清洁方向及清洁起始点界定，通过清洁方向能够区分清洁模式。清洁方向可以为直线也可以为弧线，清洁方向为直线时对应的为直弓字形清洁模式，如图5C至图5H所示，清洁方向为弧线时对应的为弧弓字形清洁模式，如图5I所示。

一些实施例中，如图5C、图5H所示，对于待清洁区域内部无大障碍物，且障碍物较少的情况，所述待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸，对于每一待清洁区域，根据该待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定该待清洁区域的清洁模式的过程包括：

1)根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人的当前位置确定最优边界(最优边界具有距离洁机器人当前位置较近且较长的特性)及最优端点。比如根据待清洁区域的形状确定最长边界，根据清洁机器人的当前位置确定距离清洁机器人较近的最长边界为最优边界。又比如根据待清洁区域的边界尺寸(比如矩形的四周尺寸、圆形的直径尺寸、椭圆形的长轴尺寸及短轴尺寸)确定最长边界，根据清洁机器人的当前位置确定距离清洁机器人较近的最长边界为最优边界。

2)将最优端点设置为清洁起始点，根据最优边界的方向确定清洁方向。最优端点可以是清洁机器人在清洁完当前待清洁区域时的位置到下一待清洁区域的最优边界的最近点，或者考虑到绕过障碍物后的最短路程、从清洁完当前待清洁区域时的位置出发能达到的下一待清洁区域的最近点。

该些实施方式根据最优边界进行清洁，能够减少清洁机器人的折返次数，提高清洁效率。

进一步的，根据该待清洁区域的分布特性(形状和/或边界尺寸)、清洁机器人的当前位置确定最优边界的过程包括：

根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人当前的位置计算该待清洁区域边界的权值；将权值最大的该待清洁区域边界作为最优边界。

具体实施时，可通过如下任一公式计算该待清洁区域边界的权值：

y＝Δd-l/2； (1)

y＝l²/Δd； (2)

y＝l+l/Δd； (3)

其中，y为边界权值，l为边界长度，Δd为清洁机器人的当前位置与边界中点之间的距离。

如图3所示，若采用y＝l²/Δd这一公式计算各边界的权值，可以得到A、B边的权值分别为34.72及9.8，符合先清洁靠近清洁机器人当前位置的长边界这一逻辑。

一些实施例中，待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸和待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸，特别是比如待清洁区域内部含有大障碍物(比如障碍物的最大长度与待清洁区域最大边界的比值大于1/2)，或根据待清洁区域的形状及边界长度无法确定最优边界(如正方形)的情况，如图5F、图5G所示，对于每一待清洁区域，根据该待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定该待清洁区域的清洁模式的过程包括：

根据该待清洁区域的分布特性确定该待清洁区域内部障碍物总面积占该待清洁区域面积的比例(记为第一比例)，该待清洁区域内部最大障碍物的面积占所述障碍物总面积的比例(记为第二比例)，该待清洁区域内部最大障碍物的面积占该待清洁区域面积的比例(记为第三比例)，若三个比例至少一个满足预定条件(比如第一比例大于第一预定阈值，如为1/2；第二比例大于第二预定阈值，如为1/3；第三比例大于第三预定阈值，如为1/4)，则根据清洁机器人当前位置及最大障碍物的最大长度确定该待清洁区域的最优边界；在更优选的实施例中，也可以据此同时确定最优端点。实施时，将与最大长度方向平行且距离清洁机器人当前位置最近的边界设置为最优边界或将障碍物的最大长度方向设置为最优边界；优选地，最优端点为最优边界中距离清洁机器人最近的端点。障碍物的面积可根据障碍物的形状或边缘尺寸计算得到，待清洁区域的面积可根据待清洁区域的形状和/或边界尺寸计算得到。根据最优边界的方向确定清洁方向。

实施时，本领域技术人员还可采用其他方式根据该待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定该待清洁区域的清洁模式(包括清洁方向)，本发明对此不作限定。

本发明一实施例中，为了减少重复清洁路径，将最优边界中距离清洁机器人最近的端点设定为最优端点，将最优端点设置为清洁起始点。

本发明一实施例中，如图5C至图5I所示，上述实施例所述的清洁方向包括：第一清洁方向及第二清洁方向，其中，第一清洁方向与第二清洁方向相反，第一清洁方向为初始清洁方向。第一清洁方向及第二清洁方向根据最优边界确定，比如最优边界为一弧线，则第一清洁方向及第二清洁方向相反，且与该弧线的方向一致(如图5I所示)；又比如最优边界为一直线，则第一清洁方向与第二清洁方向相反，且与该直线的方向一致(如图5C至图5H所示)。

本发明一实施例中，确定清洁方向之后还包括：确定第一清洁方向上的第一转向，第二清洁方向上的第二转向，其中，第一转向与第二转向相反。

详细的说，若第一转向为向左转向(逆时针转向)，则第二转向为向右转向(顺时针转向)；或若第一转向为向右转向(顺时针转向)，则第二转向为向左转向(逆时针转向)。第一转向及第二转向具体为何视第一清洁方向、第二清洁方向及最优边界在待清洁区域中的位置而定，比如在图5C中，由第一清洁方向(由右到左)逆时针旋转第一转向到第一偏移方向(由上到下)，再由第一偏移方向(由上到下)逆时针旋转第一转向到第二清洁方向(由左到右)；而由第二清洁方向(由左到右)顺时针旋转第二转向到第二偏移方向(本例中同第一偏移方向，也是由上到下)，再由第二偏移方向(由上到下)顺时针旋转第二转向到第一清洁方向(由右到左)。本发明对此不作具体限定。第一转向及第二转向后的方向总是朝向待清洁区域内与最优边界相对的边界。

本发明一实施例中，如图5C至图5I及图6A、图6C所示，上述步骤S500中，对于每一待清洁区域，根据清洁模式对该待清洁区域进行清洁的过程包括：

S510，控制清洁机器人运行至该待清洁区域的清洁起始点；该洁起始点既可以是待清洁区域的最优边界上的任一点，也可以为最优端点；

S511，控制清洁机器人沿第一清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇，待清洁区域内的障碍物包括独立存于待清洁区域内的障碍物及部分存在待清洁区域内的障碍物，障碍物例如为家具等物品，或断崖(如台阶)等；

S512，控制清洁机器人向第一转向转向至与相遇的所述边界方向相同的第一偏移方向继续运行第一偏移长度，向第一转向转向至所述第二清洁方向；

S513，控制清洁机器人沿第二清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇；

S514，控制清洁机器人向第二转向转向至与相遇的所述边界方向相同的第二偏移方向继续运行第二偏移长度，向第二转向转向至所述第一清洁方向；

S515，重复步骤S511至S514，直至清洁机器人下一次转向将要越过待清洁区域的边界或下一次转向将要重复清洁已清洁区域，结束当前清洁模式。

优选地，所述第一偏移长度为沿所述第一偏移方向运行轨迹在第一或第二清洁方向垂线上的投影长度。优选地，所述第二偏移长度为沿所述第二偏移方向运行轨迹在第一或第二清洁方向垂线上的投影长度。优选地，第一偏移长度与第二偏移长度相等，如图5C至图5I所示。

优选地，第一偏移长度与第二偏移长度为清洁机器人的主刷宽度。这样可以避免清洁机器人在相邻的清洁方向上清洁时遗漏未清洁的区域。

进一步的，若清洁机器人运行至清洁起始点的过程中遇到障碍物，则控制清洁机器人沿障碍物的边缘运行预定时间，同时记录遇到障碍物的次数，若遇到障碍物的次数小于预定阈值，则继续沿障碍物的边缘运动，否则，认为遇到了动态障碍而无法运行至清洁起始点，重新确定最优边界及最优边界的最优端点。

详细的说，沿障碍物的边缘运动包括至少两个步骤：1)转向至清洁机器人与障碍物交点(碰撞时)或虚拟交点(未碰撞上)大约沿障碍物的切线方向；2)在所述切线方向沿障碍物运动。

进一步的，若清洁机器人在沿当前清洁方向运行时遇到(即检测到或碰撞到)障碍物，则控制清洁机器人沿障碍物的边缘运行，计算沿所述障碍物边缘运行的轨迹在当前清洁方向垂线上的投影长度，若该投影长度等于预定长度，则转向至当前清洁方向相反的清洁方向继续运行(若当前清洁方向是第一清洁方向，则相反的方向就是第二清洁方向。若当前清洁方向是第二清洁方向，则相反的方向就是第一清洁方向)，若该投影长度等于0，则转向至当前清洁方向继续运行。需要注意的是，在本发明中，当前清洁方向是第一清洁方向或第二清洁方向。清洁机器人在沿障碍物边缘运动时的方向不是第一清洁方向、第二清洁方向或当前清洁方向。

实施时，可预先设置清洁机器人遇到障碍物后优先沿清洁方向向左或向右沿障碍物的边缘运行，或根据已清洁区域判断朝哪个方向沿障碍物的边缘运行，本发明对此不作限定。

进一步的，为了实现待清洁区域的全面清洁，结束当前清洁模式后还包括：

判断该待清洁区域是否还有其它未清洁区域，若存在，则控制清洁机器人对所述未清洁区域进行清洁。实施时，控制清洁机器人对未清洁区域进行清洁的过程参见上述步骤S100～步骤S500所述，或步骤S100～步骤S515所述，本发明对此不作详细赘述。

如图4所示，图4为本发明实施例的清洁机器人。本实施例提供的清洁机器人在多于一个待清洁区域时，尤其是多个待清洁区域的形状、尺寸等分布特性不同的情况下，通过确定各待清洁区域，并根据各待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定各待清洁区域的清洁模式，在各待清洁区域以对其最优的清洁模式进行清洁，能够减少折返次数和碰撞次数，提高清洁效率，延长清洁机器人寿命，减少对家具和墙壁的损伤。

具体的，该清洁机器人包括：障碍感测模块410、运动模块420、定位模块430及控制模块440。

障碍感测模块410连接控制模块440，用于感测障碍物信息。运动模块420连接控制模块440，用于在控制模块440的控制下驱动清洁机器人移动。定位模块430连接控制模块440，用于提供清洁机器人的当前位置。控制模块440用于执行上述任一清洁机器人的路径优化方法的实施例。

详细的说，障碍感测模块可以是碰撞传感器、红外传感器、接近传感器、超声波传感器、激光测距传感器及断崖传感器中的一个或多个。

为了更清楚说明本发明技术方案，下面以一具体实施例进行详细的说明：

1)根据工作场景地图确定得到三个待清洁区域S1、S2、S3，如图5A所示。

2)S2及S3为不规则区域，对S2及S3进行分割后得到规则待清洁区域S21、S22、S31及S32区域，如图5B所示。

3)根据各待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定各待清洁区域的清洁模式，即确定第一清洁方向、第二清洁方向及清洁起始点。

比如放大后的待清洁区域S1如图5C所示，边界满足L1＝L3，L2＝L4，且L1>L2,通过计算，L1的权值最大，则L1为最优边界，相应的，L1左侧端点A距离清洁机器人最近，为最优端点，设置最优端点为清洁起始点。第一清洁方向为由A到B，第二清洁方向为由B到A，偏移方向垂直于第一、第二清洁方向。第一偏移长度与第二偏移长度相同。

比如放大后的待清洁区域S21如图5D所示，边界满足L1＝L3，L2＝L4，且L1<L2,通过计算，L2的权值最大，则L2为最优边界，相应的，L2端点A距离清洁机器人最近，为最优端点，设置最优端点为清洁起始点。第一清洁方向为由A到B，第二清洁方向为由B到A，第一偏移方向与待清洁区域S21的L1边界同向，即垂直于第一、第二清洁方向；第二偏移方向与障碍物的边缘同向。第一偏移长度与第二偏移长度在L1方向上的投影相同。

比如放大后的待清洁区域S22如图5F所示，边界满足L1＝L2＝L3＝L4，内部有一个大的障碍物D，障碍物D的最大长度为L，障碍物D的面积大于待清洁区域S22面积的2/5，障碍物的最大长度L方向平行于L4及L2。根据清洁机器人当前位置及最大障碍物的最大长度确定该待清洁区域的最优边界为L2，清洁起始点为L2的端点A。第一清洁方向为由A到B，第二清洁方向为由B到A，偏移方向垂直于第一、第二清洁方向。第一偏移长度与第二偏移长度相同。

比如放大后的清洁区域S31如图5H所示，边界满足L1＝L3，L2＝L4，且L2<L3,通过计算，L3的权值最大，则L3为最优边界，相应的，L3端点A距离清洁机器人最近，为清洁起始点。第一清洁方向为由A到B，第二清洁方向为由B到A，偏移方向垂直于第一、第二清洁方向。第一偏移长度与第二偏移长度相同。

比如放大后的清洁区域S32如图5I所示，边界满足L1>L2，且L1为弧形，最优边界为L1，L1端点A距离清洁机器人最近，为清洁起始点。第一清洁方向为由A到B与L1形状相同的弧线方向，第二清洁方向为由B到A与L1形状相同的弧线方向，第一偏移方向及第二偏移方向平行于L2且相反。第一偏移长度与第二偏移长度可以相同或不同。

4)根据清洁机器人距离待清洁区域S1、S21、S22、S3之间的距离确定待清洁区域的清洁顺序为S1、S21、S22、S31、S32。

5)对待清洁区域S1进行清洁，待清洁区域S1的放大图像如图5C所示。

首先，清洁机器人先移动至最优端点A。然后进行直弓字形清洁，具体的，包括：

S1，控制清洁机器人沿第一清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇；

S2，控制清洁机器人向左转向(第一转向)至偏移方向(第一偏移方向)，沿偏移方向运行预定长度(第一偏移长度)，向左转向至第二清洁方向；

S3，控制清洁机器人沿第二清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇；

S4，控制清洁机器人向右转向(第二转向)至偏移方向(第二偏移方向，在本实施例中等于第一偏移方向)，沿偏移方向运行预定长度(第二偏移长度，在本实施例中等于第一偏移长度)，向右转向至第一清洁方向；

S5，重复步骤S1至S4，直至清洁机器人下一次转向将要越过待清洁区域的边界或下一次转向将要重复清洁已清洁区域，结束当前清洁模式。

若清洁机器人在沿当前清洁方向运行时遇到障碍物，则控制清洁机器人沿障碍物的边缘运行，计算沿障碍物边缘运行的轨迹在当前清洁方向垂线上的投影长度，若该投影长度等于预定长度，则转向至当前清洁方向相反的清洁方向继续运行，若该投影长度等于0，则转向至当前清洁方向继续运行。

6)对待清洁区域S21进行清洁，待清洁区域S21的放大图像如图5D所示。

首先，清洁机器人先移动至最优端点A。然后进行直弓字形清洁，直弓字清洁的详细过程参见5)中的步骤S1～S5，此处不再赘述。

7)对待清洁区域S21内部剩余的未清洁区域进行清洁。清洁轨迹如图5E所示。

首先，清洁机器人先运行至距离清洁机器人最近的待清洁区域S21内部剩余未清洁区域边界。然后进行直弓字形清洁，直弓字清洁的详细过程参考5)中的步骤S1～S5，此处不再赘述。

8)对待清洁区域S22进行清洁，待清洁区域S22的放大图像如图5F所示。

首先，清洁机器人先移动至最优端点A。然后进行直弓字形清洁，直弓字清洁的详细过程参见5)中的步骤S1～S5，此处不再赘述。

9)对待清洁区域S22内部剩余的未清洁区域进行清洁。清洁轨迹如图5G所示。

10)对待清洁区域S31进行清洁，待清洁区域S31的放大图像如图5H所示。

首先，清洁机器人先移动至最优端点A。然后进行直弓字形清洁，直弓字清洁的详细过程参见5)中的步骤S1～S5，此处不再赘述。

11)对待清洁区域S32进行清洁，待清洁区域S32的放大图像如图5I所示。

首先，清洁机器人先移动至最优端点A。然后进行弧弓字形清洁，弧弓字清洁的详细过程为：

S1，控制清洁机器人沿第一清洁方向运行至与待清洁区域的边界相遇；

S2，控制清洁机器人向右转向(第一转向)至第一偏移方向，沿第一偏移方向运行预定长度(第一偏移长度)，向右转向至第二清洁方向；

S3，控制清洁机器人沿第二清洁方向运行至与待清洁区域的边界相遇；

S4，控制清洁机器人向左转向(第二转向)至第二偏移方向，沿第二偏移方向运行预定长度(第二偏移长度)，向左转向至第一清洁方向；

S5，重复步骤S1至S4，直至清洁机器人下一次转向将要越过待清洁区域的边界或下一次转向将要重复清洁已清洁区域，结束当前清洁模式。

若清洁机器人在沿当前清洁方向运行时遇到障碍物，则控制清洁机器人沿障碍物的边缘运行，计算沿障碍物边缘运行的轨迹在当前清洁方向垂线上的投影长度，若该投影长度等于预定长度，则转向至当前清洁方向相反的清洁方向继续运行，若该投影长度等于0，则转向至当前清洁方向继续运行。

本发明可以高效地实现待清洁区域的清洁，在多于一个待清洁区域时，尤其是多个待清洁区域的形状、尺寸等分布特性不同的情况下，在各待清洁区域以对其最优的清洁模式进行清洁，可以减少折返次数和碰撞次数，提高清洁效率，延长清洁机器人寿命，减少对家具和墙壁的损伤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅用于说明本发明的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围应视权利要求范围为准。

Claims (18)

1.一种清洁机器人路径优化方法，其特征在于，包括：

确定至少两个待清洁区域；

根据待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定各待清洁区域的清洁模式，所述待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸，和/或待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸；

若所述待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸，和待清洁区域内部障碍物的形状和/或边缘尺寸，对于每一待清洁区域，所述清洁模式的确定过程包括：根据该待清洁区域的分布特性确定该待清洁区域内部障碍物总面积占该待清洁区域面积的比例，该待清洁区域内部最大障碍物的面积占所述障碍物总面积的比例，该待清洁区域内部最大障碍物的面积占该待清洁区域面积的比例，若三个比例至少一个满足预定条件，则根据清洁机器人当前位置及最大障碍物的最大长度确定该待清洁区域的最优边界；根据最优边界的方向确定清洁方向；

对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据工作场景地图确定所述待清洁区域。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定各待清洁区域的清洁模式之前还包括：

对于每一待清洁区域，判断该待清洁区域是否为不规则区域，若是，则对该待清洁区域进行分割处理，得到多个规则的待清洁区域。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预先设置的、控制清洁机器人运动距离及转动角度的指令确定所述待清洁区域；和/或

根据用户输入的坐标范围确定所述待清洁区域；和/或

根据测距传感器测得的信息确定所述待清洁区域。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁之前还包括：

根据待清洁区域的分布特性和/或清洁机器人与待清洁区域之间的距离确定待清洁区域的清洁顺序；

按清洁顺序对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述待清洁区域的分布特性包括待清洁区域的形状和/或边界尺寸，对于每一待清洁区域，根据该待清洁区域的分布特性及清洁机器人当前位置确定该待清洁区域的清洁模式的过程包括：

根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人的当前位置确定最优边界及最优端点；

将确定出的最优端点设置为清洁起始点，根据确定出的最优边界的方向确定清洁方向。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人的当前位置确定最优边界的过程包括：

根据该待清洁区域的形状和/或边界尺寸、清洁机器人当前的位置计算该待清洁区域边界的权值；

将权值最大的该待清洁区域边界作为最优边界。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过如下任一公式计算该待清洁区域边界的权值：

其中，为边界权值，为边界长度，为清洁机器人的当前位置与边界中点之间的距离。

9.如权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，将最优边界中距离清洁机器人最近的端点设定为最优端点，将最优端点设置为清洁起始点。

10.如权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，所述清洁方向包括：第一清洁方向及第二清洁方向，其中，所述第一清洁方向与所述第二清洁方向相反。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，确定清洁方向之后还包括：确定第一清洁方向上的第一转向，第二清洁方向上的第二转向，其中，第一转向与第二转向相反。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，对于每一待清洁区域，对待清洁区域以所述待清洁区域的清洁模式进行清洁的过程包括：

S510，控制清洁机器人运行至该待清洁区域的清洁起始点；

S511，控制清洁机器人沿第一清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇；

S512，控制清洁机器人向第一转向转向至与相遇的所述边界方向相同的第一偏移方向继续运行第一偏移长度，向第一转向转向至所述第二清洁方向；

S513，控制清洁机器人沿第二清洁方向运行至与待清洁区域的边界或所述待清洁区域内的障碍物相遇；

S514，控制清洁机器人向第二转向转向至与相遇的所述边界方向相同的第二偏移方向继续运行第二偏移长度，向第二转向转向至所述第一清洁方向；

S515，重复步骤S511至S514，直至清洁机器人下一次转向将要越过待清洁区域的边界或下一次转向将要重复清洁已清洁区域，结束当前清洁模式。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一偏移长度为沿所述第一偏移方向运行轨迹在第一或第二清洁方向垂线上的投影长度；和/或所述第二偏移长度为沿所述第二偏移方向运行轨迹在第一或第二清洁方向垂线上的投影长度。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，若清洁机器人运行至所述清洁起始点的过程中遇到障碍物，则控制清洁机器人沿所述障碍物的边缘运行预定时间，同时记录遇到障碍物的次数，若遇到障碍物的次数小于预定阈值，则继续沿所述障碍物的边缘运行，否则，重新确定最优边界及最优边界的最优端点。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，若清洁机器人在沿当前清洁方向运行时遇到障碍物，则控制清洁机器人沿所述障碍物的边缘运行，计算沿所述障碍物边缘运行的轨迹在当前清洁方向垂线上的投影长度，若该投影长度等于预定长度，则转向至当前清洁方向相反的清洁方向继续运行，若该投影长度等于0，则转向至当前清洁方向继续运行。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，结束当前清洁模式后还包括：

判断该待清洁区域内是否还有其它未清洁区域，若存在，则控制清洁机器人对所述未清洁区域进行清洁。

17.一种清洁机器人，其特征在于，包括：障碍感测模块、运动模块、定位模块及控制模块；

所述障碍感测模块连接控制模块，用于感测障碍物信息；

所述运动模块连接所述控制模块，用于在所述控制模块的控制下驱动所述清洁机器人移动；

所述定位模块连接所述控制模块，用于提供清洁机器人的当前位置；

所述控制模块用于执行权利要求1至16任一项所述的方法。

18.如权利要求17所述的清洁机器人，其特征在于，所述障碍感测模块为碰撞传感器、红外传感器、接近传感器、超声波传感器、激光测距传感器及断崖传感器中的一个或多个。

Images