CN110403528B - 一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统，所述方法包括，机器人确定封闭的清洁区域；机器人确定所述封闭的清洁区域内是否存在移动的障碍物。所述系统包括雷达检测模块和执行模块，所述雷达检测模块用于检测封闭的清洁区域，确定出位置出现移动的障碍物；所述执行模块用于驱动机器人进入到新的待清洁区域并对新的待清洁区域进行清洁。本发明提供的基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统，能够高效地识别并检测出移动机器人所处场景中的动态障碍物，并对动态障碍物移动后出现新的待清洁区域进行清洁，防止漏扫，提高了清洁覆盖率。

Description

一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统

技术领域

本发明属于智能家用电器领域，特别涉及一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统。

背景技术

扫地机器人，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作；一般扫地机器人的机身为自动化技术的可移动装置，与有集尘盒的真空吸尘装置，配合机身设定控制路径，在室内反复行走，如:沿边清洁、集中清洁、随机清洁、直线清洁等路径打扫，并辅以边刷、中央主刷旋转、抹布等方式，加强打扫效果，以完成拟人化居家清洁效果。

随着经济和社会的不断发展，智能清洁机器人的使用越来越普遍，其应用场景也越来越复杂。当前的智能清洁机器人在进行工作时，由于室内场景复杂多变，总是由于动态障碍物的存在导致机器人在某一时刻无法进入到某个需要清洁的区域，从而漏扫这个区域，因此极大地影响了清洁覆盖率。故如何正确且高效地确定是否存在因动态障碍物移动而出现的待清洁区域，使机器人进入到此区域进行清洁，对提高机器人的清洁覆盖率有着重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统。一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，所述方法包括，

机器人确定封闭的清洁区域；

机器人确定所述封闭的清洁区域内是否存在移动的障碍物，

若存在移动的障碍物，则机器人确定是否存在因障碍物移动而出现新的待清洁区域，

若出现新的待清洁区域，则遵循预设规则对待清洁区域进行清洁。

进一步地，所述机器人确定所述封闭的清洁区域内是否存在移动的障碍物是机器人进行沿边清洁时通过检测障碍物进行确定，其中所述障碍物包括可视障碍物。

进一步地，所述障碍物包括可视障碍物，所述可视障碍物包括动态障碍物和静态障碍物，其中，

所述动态障碍物为机器人进行清洁时位置出现移动的可视障碍物；

所述静态障碍物为机器人进行清洁时位置不出现变化的可视障碍物。

进一步地，所述确定封闭的清洁区域、所述检测障碍物均为机器人通过激光雷达检测的方式进行。

进一步地，所述对待清洁区域进行清洁包括沿边清洁和区域清洁；所述沿边清洁为沿待清洁区域边缘进行清洁，所述区域清洁为对待清洁区域进行弓字清洁。

进一步地，所述沿边清洁的路径通过动态障碍物移动之前和静态障碍物边缘围成的路径闭合情况进行确定；若围成的路径闭合，则边缘围成的路径即为沿边清洁的路径；若围成的路径不闭合，将新的待清洁区域的边界线确定为沿边清洁的路径。

进一步地，所述预设清洁规则包括转场路径最短。

本发明提供一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的系统，所述系统为清洁机器人系统，包括雷达检测模块和执行模块，所述雷达检测模块用于检测封闭的清洁区域，确定所述封闭的清洁区域内是否存在移动的障碍物，并确定是否存在因障碍物移动而出现新的待清洁区域；所述执行模块用于驱动机器人进入到新的待清洁区域并对新的待清洁区域进行清洁。

进一步地，所示障碍物包括可视障碍物，所述可视障碍物包括动态障碍物和静态障碍物，其中，

所述动态障碍物为机器人进行清洁时位置出现移动的可视障碍物；

所述静态障碍物为机器人进行清洁时位置不出现变化的可视障碍物。

进一步地，所述新的待清洁区域为动态障碍物移动移动之前与静态障碍物形成的区域；所述对新的待清洁区域进行清洁包括沿边清洁和区域清洁；所述沿边清洁为沿待清洁区域边缘进行清洁，所述区域清洁为对待清洁区域进行弓字清洁。

本发明提供的基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统，能够高效地识别并检测出移动机器人所处场景中的动态障碍物，并对动态障碍物移动后出现新的待清洁区域进行清洁，防止漏扫，提高了清洁覆盖率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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1示出了本发明基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法流程示意图；

图2示出了本发明的案例情形一和案例情形二的示意图；

图3示出了本发明的案例情形三的示意图；

图4示出了本发明的案例情形四的示意图；

图5示出了本发明的整体工作流程示意图；

图6示出了本发明基于清洁机器人提高清洁覆盖率的系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，图1示出了本发明基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法流程示意图；示例性的，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤一：机器人确定封闭的清洁区域；

具体的，机器人在工作时，首先确定封闭的清洁区域，示例性的，机器人利用激光雷达的方式确定需要清洁的封闭区域，但不限于激光雷达。

具体的，机器人在工作时采用沿边清洁的方式进行清洁，机器人在沿边清洁时通过激光雷达(或者其他传感器)确定障碍物，即确定可视障碍物，可视障碍物形成的区域即为封闭的清洁区域；其中的可视障碍物为沿边方向激光雷达检测到的物体，机器人在进行沿边清洁时向四周发射用于探测的激光束，激光束在遇到障碍物时返回，机器人接收反射回来的回波与发射信号进行对比，即可获得四周可视障碍物的方位、距离、高度、姿态等信息。

案例情形一，示例性的，如图2A所示，以圆点代表扫地机器人，在房间1内进行沿边清洁，其中的沿边清洁即在房间1内沿着房间的边缘处开始对地面进行全面清洁，示例性的，以逆时针或顺时针方向沿着房子的边缘处开始进行房间1的清洁，清洁过程中随着扫地机器人的移动，利用机器人自带的激光雷达确定四周的雷达可视障碍物；示例性的，假设房间1内的门处于关闭状态，在机器人进行房间1的清洁时，通过雷达对房间1内进行检测，确定可视障碍物；房间1内检测到的雷达可视障碍物为四面墙和关闭的门，其中的清洁区域为四面墙围成的封闭区域。

步骤二：机器人确定所述封闭的清洁区域内是否存在移动的障碍物，

若是，则机器人确定是否存在因障碍物移动而出现新的待清洁区域，

若出现新的待清洁区域，则遵循预设规则对待清洁区域进行清洁。

具体的，所述障碍物即为可视障碍物，所述可视障碍物包括动态障碍物和静态障碍物，所述动态障碍物为在特定环境中因外力或者自动发生位置变化的障碍物，示例性的，动态障碍物包括被外力推开的门、由于外力推动而发生移动的凳子。所述静态障碍物为特定环境下不会出现位置变化的障碍物，示例性的，静态障碍物包括墙壁、放置不动的书桌；另外特定环境指的是机器人清洁时的环境。

具体的，所述新的待清洁的区域为可视障碍物移动后而产生的新的需要清洁的区域，此时移动的可视障碍物即为动态障碍物，进而可以看出动态障碍物移动之前与静态障碍物形成的区域即为新的待清洁的区域。

案例情形二，示例性的，如图2A所示，清洁机器人在房间1内进行清洁，清洁过程中沿边方向激光雷达检测到的物体为可视障碍物，如房间1的四面墙以及墙上安装的、被关上的门；机器人在后续的工作中，创建格栅地图，利用激光雷达360度旋转，发射出的光线打到障碍物上会被反射，激光头接收到反射的光线后，就能得到发射和接收的时间差，从而计算各个方向上障碍物的距离，即激光雷达的点云。栅格地图中的每个栅格均有可能有障碍物，或者没有障碍物；两者之比为栅格的状态，对应像素值0-255(黑白灰三种)；后续通过激光雷达的观测模型和贝叶斯公式，更新整个栅格地图。

当机器人在沿边清洁时，会通过对雷达观测地图和栅格地图比对，如果原来栅格地图上有记录雷达观测地图的位置，从黑色变成了白色，即说明有激光雷达射线，穿过了障碍物，即可确定可视障碍物离开了当前位置，因而存在一个动态障碍物；即如图2B所示，门被打开，此时机器人将该可视障碍物确定为动态障碍物，即将门视为动态障碍物；同时机器人将房间2确定为新的待清洁的区域，一旦机器人发现因为可视障碍物移动出现新的待清洁区域，则中断当前清洁任务，对新出现的区域进行清洁。

所述对待清洁区域进行清洁包括沿边清洁和区域清洁，示例性的，所述沿边清洁为沿待清洁区域边缘进行清洁，所述区域清洁为对待清洁区域进行弓字清洁，其中的弓字清洁是将机器人的清洁路径设置为“弓”字形规划路径，通过弓字路径进行清洁可使清洁效率更高。另外，机器人进行沿边清洁的路径为动态障碍物移动之前和静态障碍物边缘围成的路径；如果动态障碍物移动之前和静止障碍物边缘围成的路径不闭合，将新的待清洁区域的边界线确定为沿边路径；机器人在进入待清洁区域进行清洁之前需要根据预设清洁规则确定待清洁区域的清洁顺序；示例性的，机器人可以根据转场路径(即与新的待清洁区域连通的路径)最短确定待清洁区域的清洁顺序，其中转场路径为机器人从一个区域到另一个区域清洁所走的路径。

案例情形三，示例性的，如图3A所示，图中表示机器人在某一时间内进行地面清洁，同时清洁时检测到门处于关闭状态，机器人仅能对区域1进行清洁，当某一时间门被打开，同时被机器人检测到(此时将门视为动态障碍物)，如图3B所示，机器人确定出转场中的最短路径，而后机器人在清洁完区域1后会进入到区域2中进行沿边清洁和区域清洁。其中沿边清洁为沿区域2的边缘进行清洁，区域清洁为区域2进行弓字清洁。

案例情形四，示例性的，如图4A所示，图中为因有障碍物(如一个木板)的存在造成机器人无法进入到区域2进行清洁，因而当前状态下，机器人只能在区域1内进行清洁；当此障碍物被移到其他位置后(此时该障碍物为动态障碍物)，如图4B所示，机器人确定出转场中的最短路径，而后机器人在清洁完区域1后进入到区域2进行沿边清洁和区域清洁。

图5示出了本发明提高清洁覆盖率方法的整体流程图，如图5所示，机器人首先确定封闭的清洁区域，在确定封闭的区域内进行清洁；并判断是否出现移动的障碍物，若没有继续清洁，若出现移动的障碍物判断是否存在新的待清洁的区域，具体的过程是通过激光雷达的方式检测四周的可视障碍物，通过可视障碍物中是否出现位置发生变化的障碍物，进而可确定出是否出现新的待清洁的区域；若否，说明没有出现新的待清洁的区域，则机器人继续在目前所清洁的区域内进行清洁；若是，说明有新的待清洁的区域，则判断是否能进入新的待清洁区域，具体的，机器人通过栅格地图和雷达传感器数据组合的综合地图，判断正在清洁的区域与新的待清洁区域是否连通，从而确定是否能进入新的待清洁区域。若否，则说明机器人无法进入到新的待检测的区域，此时机器人继续在目前所清洁的区域内进行清洁，清洁完成后即可停止工作；若是，说明机器人能进入到待清洁的区域，此时机器人便可进入新的待清洁的区域内，对新的待清洁区域进行沿边清洁的区域清洁，清洁完成后继续回到最初的清洁区域内继续清洁工作。

本发明提供一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的系统，所述系统为清洁机器人系统，包括雷达检测模块和执行模块，其中：所述系统为清洁机器人系统，包括雷达检测模块和执行模块，所述雷达检测模块用于检测封闭的清洁区域，确定所述封闭的清洁区域内是否存在移动的障碍物，并确定是否存在因障碍物移动而出现新的待清洁区域；所述执行模块用于驱动机器人进入到新的待清洁区域并对新的待清洁区域进行清洁。

具体的，如图6所示，所述雷达检测模块包括障碍物检测单元和测距单元，所述执行模块包括控制单元、移动单元和清洁单元；其中：

障碍物检测单元，所述障碍物检测单元用于检测机器人在清洁时的可视障碍物，并检测出位置出现移动的可视障碍物；

测距单元，所述测距单元用于检测机器人与新的待清洁区域的距离，并选择转场路径最短的清洁顺序；

移动单元，所述移动单元用于驱动机器人移动进行清洁和进入到新的待清洁区域；

清洁单元，所述清洁单元用于进行地面清洁；

控制单元，所述控制单元内部电性连接障碍物检测单元、测距单元、移动单元和清洁单元；通过障碍物检测单元、测距单元的检测结果控制机器人的清洁单元和移动单元进行动作。

具体的，所述障碍物检测单元是通过雷达在机器人进行清洁时，检测四周的雷达可视障碍物；所述障碍物包括可视障碍物，可视障碍物包括动态障碍物和静态障碍物，其中的动态障碍物为机器人在清洁时位置发生变化的可视障碍物；所述静态障碍物为机器人在清洁时位置不会出现变化的可视障碍物。所述可视障碍物为沿边方向激光雷达检测到的物体。

检测可视障碍物中位置发生移动的可视障碍物，将位置出现变化的可视障碍物确认为动态障碍物；在检测时通过检测是否出现动态障碍物判断是否出现新的待清洁区域；示例性的，若出现动态可视障碍物，则出现新的待清洁区域；若整个清洁过程中未出现动态可视障碍物，则判定不会出现新的待清洁区域。

所述测距单元是通过雷达进行测距，在出现新的待清洁区域时，通过测距单元测定机器人到新的待清洁区域的路径，选取最短转场路径确定新的待清洁区域的清洁顺序，进而可以实现节省机器人清洁时的能源；其中转场路径为机器人从一个区域到另一个区域清洁所走的路径。

所述移动单元包括驱动部分和移动轮，通过驱动部分驱动移动轮移动，进而可以实现机器人移动式清洁，移动单元连接测距单元，测距单元可测量与障碍物之间的间距，防止机器人在移动时出现碰撞。

所述清洁单元通过滚刷以及负压吸附的方式进行清洁，在机器人进行移动时，通过滚刷对地面进行刷动，通过负压的方式将地面的垃圾吸起收集；同时清洁单元的清洁路线包括但不限于沿边清洁和区域清洁；其中，沿边清洁为沿待清洁区域边缘进行清洁，区域清洁为对待清洁区域进行弓字清洁。

本发明提供的基于清洁机器人提高清洁覆盖率的系统，主要的工作原理为，通过障碍物检测单元在机器人进行清洁时利用激光雷达的方式检测四周的可视障碍物，同时通过雷达射线能够检测可视障碍物，通过栅格地图中射线能够穿过障碍物映射的栅格位置确定出现动态障碍物；动态障碍物确定后，由于动态障碍物的位置变化则确定出新的待清洁区域，即因动态障碍物移动而出现的未清洁区域；机器人在确定新的待清洁区域后，尝试进入到待清洁区域，进入之前需要根据预设的清洁规则确定待清洁区域的清洁顺序，示例性的，根据转场路径最短确定出新的待清洁区域的清洁顺序，主要是通过测距单元检测最短的路径进行确定；机器人通过的控制单元控制移动单元使机器人进入到新的待清洁的区域内，而后利用清洁单元对新的待清洁的区域进行清洁；包括沿边清洁和区域清洁；所述沿边清洁为沿待清洁区域边缘进行清洁，所述区域清洁为对待清洁区域进行弓字清洁。

另外，机器人在清洁待清洁区域之前需要确定沿边清洁的路径，机器人进行沿边清洁的路径为动态障碍物还未移动之前和静态障碍物边缘围成的路径；如果动态障碍物还未移动之前和静止障碍物边缘围成的路径不闭合，将新的待清洁区域的边界线确定为沿边路径。

本发明提出了一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法和系统，是通过机器人确定是否存在因动态障碍物移动而出现新的待清洁区域，如果确定存在新的待清洁区域，机器人尝试进入新的待清洁区域进行清洁，若机器人能够进入到新的待清洁区域进行清洁，则需对新的待清洁区域进行沿边清洁和区域清洁。由于本发明中机器人能够对因动态障碍物移动而出现的新的待清洁区域进行清洁，所以能够提高清洁覆盖率。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，其特征在于：所述方法包括，

机器人采用沿边清洁的方式确定封闭的清洁区域；

机器人确定所述封闭的清洁区域的边界上是否存在移动的障碍物，其中，移动的障碍物为能和静态障碍物围成闭合区域的障碍物；

若存在移动的障碍物，则机器人确定是否存在因障碍物移动而出现新的待清洁区域，

若出现新的待清洁区域，则遵循预设规则对待清洁区域进行清洁。

2.根据权利要求1所述的基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，其特征在于：所述机器人确定所述封闭的清洁区域的边界上是否存在移动的障碍物是机器人进行沿边清洁时通过检测障碍物进行确定，其中所述障碍物为可视障碍物。

3.根据权利要求2所述的基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，其特征在于：所述可视障碍物包括动态障碍物和静态障碍物，其中，

所述动态障碍物为机器人进行清洁时位置出现移动的可视障碍物；

所述静态障碍物为机器人进行清洁时位置不出现变化的可视障碍物。

4.根据权利要求2所述的基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，其特征在于：所述确定封闭的清洁区域、所述检测障碍物均为机器人通过激光雷达检测的方式进行。

5.根据权利要求1-4任意一项所述基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，其特征在于：所述对待清洁区域进行清洁包括沿边清洁和区域清洁；所述沿边清洁为沿待清洁区域边缘进行清洁，所述区域清洁为对待清洁区域进行弓字清洁。

6.根据权利要求5所述基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，其特征在于：所述沿边清洁的路径通过动态障碍物移动之前和静态障碍物边缘围成的路径闭合情况进行确定；若围成的路径闭合，则边缘围成的路径即为沿边清洁的路径；若围成的路径不闭合，将新的待清洁区域的边界线确定为沿边清洁的路径。

7.根据权利要求1-4任意一项所述基于清洁机器人提高清洁覆盖率的方法，其特征在于：所述预设清洁规则包括转场路径最短。

8.一种基于清洁机器人提高清洁覆盖率的系统，其特征在于：所述系统为清洁机器人系统，包括雷达检测模块和执行模块，所述雷达检测模块用于检测封闭的清洁区域，采用沿边清洁的方式确定封闭的清洁区域，确定所述封闭的清洁区域的边界上是否存在移动的障碍物，并确定是否存在因障碍物移动而出现新的待清洁区域；所述执行模块用于驱动机器人进入到新的待清洁区域并对新的待清洁区域进行清洁；

其中，移动的障碍物为能和静态障碍物围成闭合区域的障碍物。

9.根据权利要求8所述基于清洁机器人提高清洁覆盖率的系统，其特征在于：所述障碍物包括可视障碍物，所述可视障碍物包括动态障碍物和静态障碍物，其中，

所述动态障碍物为机器人进行清洁时位置出现移动的可视障碍物；

所述静态障碍物为机器人进行清洁时位置不出现变化的可视障碍物。

10.根据权利要求9所述基于清洁机器人提高清洁覆盖率的系统，其特征在于：所述新的待清洁区域为移动之前的动态障碍物与静态障碍物形成的区域；所述对新的待清洁区域进行清洁包括沿边清洁和区域清洁；所述沿边清洁为沿待清洁区域边缘进行清洁，所述区域清洁为对待清洁区域进行弓字清洁。

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