CN111938519B - 一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，机器人安装有沿边传感器、碰撞传感器和图像测距导航系统，通过构建可视化地图，规划初步清洁路径；在按照初步清洁路径扫拖过程中对路况和障碍物分布进行检测，根据障碍物是否移动、障碍物大小以及障碍物分布疏密来对扫拖一体机器人清洁路径进行规划，既能够防止在行进过程中被障碍物卡死，也能够提高清洁效率。

Description

一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法
技术领域
本发明涉及机器人自动控制技术领域，具体地说涉及一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，智能设备进入了人们的生活。扫拖一体机器人帮助人们清洁地面，解放人们的双手，为人们腾出宝贵的休息时间，因此扫拖一体机器人越来越受到了人们的欢迎。
扫拖一体机器人现有的路径规划方法有随机式和直线交叉式，随机式通过碰撞障碍物改变方向，清洁留死角；直线交叉式不能根据清洁区域的路况变化而改变清洁路径，而是按初始路径工作，当在复杂的路况下(例如衣柜、餐桌底下)进行清洁工作时，机器人经常被困住、卡死，不仅工作效率低，而且用户体验感较差。可见，现有的扫拖一体机器人距离完全代替人清洁地面还存在一定缺陷。
为解决现有技术的不足，需要一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，扫拖一体机器人在执行清洁操作时，减少或避免与障碍物发生碰撞，适用复杂的路况，同时可以根据路况变化，随时调整清洁路径。提升了用户体验感，让人们的生活更加惬意。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，该种路径规划方法能够在机器人行进过程中遇到障碍物时，根据障碍物的大小和分布疏密程度进行行进路线的修改，既能够防止在行进过程中被障碍物卡死，也能够提高清洁效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，所述的扫拖一体机器人侧壁边缘设置有沿边传感器，所述的扫拖一体机器人侧壁均匀设置有若干碰撞传感器，所述的扫拖一体机器人顶部设置有图像测距导航系统，其特征在于：通过构建可视化地图，规划初步清洁路径；机器人在按照初步清洁路径执行扫拖过程中对路况和障碍物分布进行检测，根据障碍物属性和分布情况对障碍物周围路径进行重新规划，具体步骤如下：
步骤1，确定清洁区域边界，构建可视化地图，建立初始坐标系，在清洁区域内规划初步清洁路径；
步骤2，当机器人在按照初步清洁路径扫拖过程中，图像测距导航系统检测机器人行进方向的障碍物，得到障碍物的尺寸、位置坐标和障碍物的对角线的最大长度，若障碍物的对角线的最大长度大于机器人边长a的长度，判定障碍物为大型障碍物；若障碍物的对角线的最大长度小于等于机器人边长a的长度，判定障碍物为小型障碍物；
步骤3，若障碍物为小型障碍物，进一步判定障碍物是否为移动障碍物；
步骤3.1，若障碍物在设定时间内未发生位移，判定为固定障碍物，此时，记录小型障碍物位置，沿边传感器触发，机器人沿着障碍物边缘进行扫拖，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
步骤3.2，若障碍物在设定时间内发生位移，判定为移动障碍物，此时，机器人向前进方向一侧旋转设定角度，沿边传感器检测不到障碍物，沿边传感器不触发，机器人回正，继续按照初步清洁路径进行扫拖；
步骤4，若障碍物为大型障碍物，则记录大型障碍物中心位置及机器人首次检测到障碍物的机器人位置W1，机器人沿着障碍物的一边缘继续按弓型路径扫拖，在扫拖过程中，机器人运动到障碍物边缘且离W1位置最远的W2位置时，沿边传感器触发，机器人沿着障碍物未扫拖的边缘运动到W1位置，机器人原地旋转到初步清洁路径运动方向上，与初步清洁路径对接；
步骤5，在对障碍物周围进行扫拖时，对障碍物分布的疏密程度进行判定，若障碍物与相邻障碍物之间的最小距离小于机器人边长，则机器人对该障碍物进行沿边扫拖时执行Y形清洁路径，所述的机器人执行Y形清洁路径用于防止机器人出现行进卡死的状态。
步骤6，清洁区域扫拖完毕后对障碍物所占位置进行检测，若障碍物移除，对障碍物所在区域范围进行弓形路径规划，对临时障碍物所在区域进行清洁补偿。
所述的步骤1中初始坐标系包括基坐标系和机器人本体坐标系，所述的基坐标系以充电桩中心作为基坐标系原点O，充电桩中心与初始位置的机器人中心连线的方向为X轴正方向，俯视充电桩，右侧为Y轴正方向，建立基坐标系XOY；所述的机器人本体坐标系以机器人中心为坐标系原点O'，机器人朝前方向为X'轴正方向，机器人正前行进方向的右侧为Y'轴正方向，建立机器人本体坐标系X'O'Y'。
所述的清洁区域边界获取方法为机器人从待清洁区域的充电桩位置出发，沿边传感器沿着墙和贴墙的障碍物前进，最后回到充电桩，记录机器人中心在基坐标系内的行驶路径。
所述的机器人采集障碍物尺寸和位置通过利用不同位置的多组固定障碍物图像形成的视差，将采集的图像信息通过三维立体解算成三维空间结构，得到固定障碍物的尺寸和在基坐标系下的位置坐标。
所述的机器人按照弓形路径规划扫拖时，行驶状态包括当机器人正前方的碰撞传感器发生碰撞时，机器人朝向机器人本体坐标系的T方向旋转90°，沿边传感器触发，沿墙扫拖机器人边长的长度，向机器人本体坐标系的T方向再旋转90°，继续执行扫拖工作，若又检测到墙壁，重复上述操作；所述的机器人本体坐标系的T方向为机器人本体坐标系Y'轴的正方向或负方向。
所述的步骤5中机器人执行Y形清洁路径的具体方法包括：当机器人对密集区域障碍物进行沿边扫拖时，若机器人一侧面碰到障碍物，记录碰撞位置，碰撞传感器触发，向碰撞点相对方向旋转设定角度，若在旋转过程中机器人侧面没有碰到障碍物，沿边传感器触发，重新对当前位置进行路径规划，机器人沿着障碍物边缘进行工作，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
若在旋转过程中机器人的同侧或异测又一次碰到障碍物，记录碰撞位置，机器人向上一次旋转方向的相反方向，继续旋转上次旋转角度的一半角度；若再次碰撞，重复操作，在一次旋转后碰不到障碍物时，沿边传感器触发，重新对当前位置进行路径规划，机器人沿着障碍物边缘进行工作，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
当机器人对密集区域障碍物进行沿边扫拖时，若机器人两侧面同时碰到障碍物，记录当前位置，机器人后退机器人边长a的一半距离，机器人旋转180°，寻找机器人周围距离最近的未扫拖的初步清洁路径，与初步清洁路径对接。
本发明一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法的有益效果是：第一，该种路径规划方法能够在机器人按照已规划路径的清洁过程中，对临时出现的障碍物进行反应，且能够根据障碍物大小的不同，对不同尺寸的障碍物进行路径规划，保证了清洁效果。第二，扫拖一体机器人在复杂区域工作时，采用Y型清洁路径，清洁不留死角，在复杂区域顺利工作，避免卡死和困住，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法的工作流程图。
图2是本发明一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法中基坐标系和机器人本体坐标系的示意图。
图3是本发明一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法中对清洁区域进行初步清洁路径规划示意图。
图4是本发明一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法中遇到小型障碍物或大型障碍物的路径规划示意图。
图5是本发明一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法中机器人执行Y形清洁路径示意图。
图6是实现一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，所述的扫拖一体机器人侧壁边缘设置有沿边传感器，所述的扫拖一体机器人侧壁均匀设置有若干碰撞传感器，所述的扫拖一体机器人顶部设置有图像测距导航系统，其特征在于：通过构建可视化地图，规划初步清洁路径；机器人在按照初步清洁路径执行扫拖过程中对路况和障碍物分布进行检测，根据障碍物属性和分布情况对障碍物周围路径进行重新规划，具体步骤如下：
步骤1，确定清洁区域边界，构建可视化地图，建立初始坐标系，在清洁区域内规划初步清洁路径；
步骤2，当机器人在按照初步清洁路径扫拖过程中，图像测距导航系统检测机器人行进方向的障碍物，得到障碍物的尺寸、位置坐标和障碍物的对角线的最大长度，若障碍物的对角线的最大长度大于机器人边长a的长度，判定障碍物为大型障碍物；若障碍物的对角线的最大长度小于等于机器人边长a的长度，判定障碍物为小型障碍物；
步骤3，若障碍物为小型障碍物，进一步判定障碍物是否为移动障碍物；
步骤3.1，若障碍物在设定时间内未发生位移，判定为固定障碍物，此时，记录小型障碍物位置，沿边传感器触发，机器人沿着障碍物边缘进行扫拖，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
步骤3.2，若障碍物在设定时间内发生位移，判定为移动障碍物，此时，机器人向前进方向一侧旋转设定角度，沿边传感器检测不到障碍物，沿边传感器不触发，机器人回正，继续按照初步清洁路径进行扫拖；
步骤4，若障碍物为大型障碍物，则记录大型障碍物中心位置及机器人首次检测到障碍物的机器人位置W1，机器人沿着障碍物的一边缘继续按弓型路径扫拖，在扫拖过程中，机器人运动到障碍物边缘且离W1位置最远的W2位置时，沿边传感器触发，机器人沿着障碍物未扫拖的边缘运动到W1位置，机器人原地旋转到初步清洁路径运动方向上，与初步清洁路径对接；
步骤5，在对障碍物周围进行扫拖时，对障碍物分布的疏密程度进行判定，若障碍物与相邻障碍物之间的最小距离小于机器人边长，则机器人对该障碍物进行沿边扫拖时执行Y形清洁路径，进一步的，所述的相邻障碍物之间的间距也包括障碍物与清洁区域边界的间距，所述的机器人执行Y形清洁路径用于防止机器人出现行进卡死的状态。
步骤6，清洁区域扫拖完毕后对障碍物所占位置进行检测，若障碍物移除，对障碍物所在区域范围进行弓形路径规划，对临时障碍物所在区域进行清洁补偿。
本实施中，步骤1中初始坐标系包括基坐标系和机器人本体坐标系，所述的基坐标系以充电桩中心作为基坐标系原点O，充电桩中心与初始位置的机器人中心连线的方向为X轴正方向，俯视充电桩，右侧为Y轴正方向，建立基坐标系XOY；所述的机器人本体坐标系以机器人中心为坐标系原点O'，机器人朝前方向为X'轴正方向，机器人正前行进方向的右侧为Y'轴正方向，建立机器人本体坐标系X'O'Y'。
如图2所示，通过机器人所在位置与X轴的夹角和机器人所在位置与基坐标系原点的距离，确定机器人位置。机器人所在位置与基坐标系X轴的夹角范围为：[-90°，90°]。机器人在工作区域中的位置T(x,y)，可以用如下公式(1)计算：
Figure BDA0002640605550000051
其中，r是机器人中心距基坐标系原点O的距离，x是r在基坐标系XOY的X轴上的投影，y是r在基坐标系XOY的Y轴上的投影，θ是r与基坐标系X轴的夹角。
本实施例中，清洁区域边界获取方法为机器人从待清洁区域的充电桩位置出发，沿边传感器沿着墙和贴墙的障碍物前进，最后回到充电桩，记录机器人中心在基坐标系内的行驶路径。记录每次改变方向的位置，通过前后两次改变方向的位置之间的距离，所有距离累加近似等于待清洁区域的边界长度。
本实施例中，机器人采集障碍物尺寸和位置通过利用不同位置的多组固定障碍物图像形成的视差，将采集的图像信息通过三维立体解算成三维空间结构，得到固定障碍物的尺寸和在基坐标系下的位置坐标。如图3所示，以家庭客厅为例，图像测距导航系统测量出待清洁区域中沙发2的尺寸和位置，通过公式(1)计算工作区域内沙发2中心坐标(Ar*cosθ,Ar*sinθ)，Ar为沙发2中心距离充电桩中心的距离，采集到的环境信息进行共性筛除，特征提取，得到简单的几何信息，根据测量信息及障碍物之间的距离，建立地图。
本实施例中，机器人按照弓形路径规划扫拖时，行驶状态包括当机器人正前方的碰撞传感器发生碰撞时，机器人朝向机器人本体坐标系的T方向旋转90°，沿边传感器触发，沿墙扫拖机器人边长的长度，向机器人本体坐标系的T方向再旋转90°，继续执行扫拖工作，若又检测到墙壁，重复上述操作；所述的机器人本体坐标系的T方向为机器人本体坐标系Y'轴的正方向或负方向。
本实施例中，步骤3和步骤4中，机器人在前方遇到障碍物时，在障碍物前进行短暂的停止行进，对障碍物的边缘位置坐标进行扫描，若边缘位置在设定时间内发生变化，则判定为移动障碍物，若未发生变化则判定为固定障碍物。对障碍物大小进行判定后的路径规划如图4所示，以家庭客厅为例，机器人在工作过程中，检测到大型障碍物，如行李箱4，则记录大型障碍物中心位置及机器人首次检测到障碍物的机器人位置W1，机器人沿着障碍物的一边缘继续按弓型路径扫拖，在扫拖过程中，机器人运动到障碍物边缘且离W1位置最远的W2位置时，沿边传感器触发，机器人沿着障碍物未扫拖的边缘运动到W1位置，机器人原地旋转到初步清洁路径运动方向上，与初步清洁路径对接。机器人在工作过程中，检测到小型障碍物，如垃圾桶6，若障碍物挡在机器人前方不移动，记录障碍物位置，沿边传感器触发，机器人向机器人本体坐标系Y'轴正方向或负方向旋转一定角度，沿障碍物边缘清洁，然后遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接，避免了机器人推着障碍物满屋子跑。
本实施例中，步骤5中机器人执行Y形清洁路径的具体方法如图5所示，模拟餐厅桌子3的桌腿302以及多个椅子301的椅子腿303交叉叠放的复杂情况，机器人在工作区域的A位置工作时，机器人一侧面碰到障碍物，记录碰撞位置，碰撞传感器触发，机器人向机器人本体坐标系的Y'轴负方向旋转α＝30°，在旋转过程中机器人侧面没有碰到障碍物，沿边传感器触发，重新对当前位置进行路径规划，机器人沿着障碍物边缘进行工作，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
机器人在工作区域的B位置工作时，机器人一侧面碰到障碍物，记录碰撞位置，碰撞传感器触发，机器人向机器人本体坐标系的Y'轴负方向旋转30°，在旋转过程中机器人的同侧或异测又一次碰到障碍物，记录碰撞位置，机器人向上一次旋转方向的相反方向，继续旋转上次旋转角度的一半角度；若再次碰撞，重复操作，在一次旋转后碰不到障碍物时，沿边传感器触发，重新对当前位置进行路径规划，机器人沿着障碍物边缘进行工作，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
机器人在工作区域的C位置工作时，机器人两侧面同时碰到障碍物，记录当前位置，机器人后退机器人边长a的一半距离，机器人旋转180°，寻找机器人周围距离最近的未扫拖初步清洁路径，与初步清洁路径对接。
进一步的，机器人对保存检测到障碍物的位置，由近到远进行补偿清洁，扫拖过程中，电量过低，停止扫拖工作，回到充电桩充电，充电完成后回到原处继续工作，扫拖结束后，自动回到充电桩充电，为下一次工作做准备。
进一步的，如图6所示，实现该种扫拖一体机器人清洁路径规划方法的装置包括图像测距导航系统601，控制器602，存储器603，控制器602连接存储器603和图像测距导航系统601，图像测距导航系统601采集机器人行进过程中的障碍物，构建三维立体图，存储器603存储操作指令，控制器602执行操作指令。图像测距导航系统601采集机器人行进过程中的障碍物，扫描障碍物，采集障碍物图像信息，通过不同角度的图像对比，应用视差原理，采集的图像信息通过三维立体解算成三维空间结构，构建可视化地图。控制器602执行存储器603中清洁路径规划的操作指令，并将碰撞传感器触发时所在的位置存储在存储器603中，避免二次碰撞。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，所述的扫拖一体机器人侧壁边缘设置有沿边传感器，所述的扫拖一体机器人侧壁均匀设置有若干碰撞传感器，所述的扫拖一体机器人顶部设置有图像测距导航系统，其特征在于：通过构建可视化地图，规划初步清洁路径；机器人在按照初步清洁路径执行扫拖过程中对路况和障碍物分布进行检测，根据障碍物属性和分布情况对障碍物周围路径进行重新规划，具体步骤如下：
步骤1，确定清洁区域边界，构建可视化地图，建立初始坐标系，在清洁区域内规划初步清洁路径；
步骤2，当机器人在按照初步清洁路径扫拖过程中，图像测距导航系统检测机器人行进方向的障碍物，得到障碍物的尺寸、位置坐标和障碍物的对角线的最大长度，若障碍物的对角线的最大长度大于机器人边长a的长度，判定障碍物为大型障碍物；若障碍物的对角线的最大长度小于等于机器人边长a的长度，判定障碍物为小型障碍物；
步骤3，若障碍物为小型障碍物，进一步判定障碍物是否为移动障碍物；
步骤3.1，若障碍物在设定时间内未发生位移，判定为固定障碍物，此时，记录小型障碍物位置，沿边传感器触发，机器人沿着障碍物边缘进行扫拖，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
步骤3.2，若障碍物在设定时间内发生位移，判定为移动障碍物，此时，机器人向前进方向一侧旋转设定角度，沿边传感器检测不到障碍物，沿边传感器不触发，机器人回正，继续按照初步清洁路径进行扫拖；
步骤4，若障碍物为大型障碍物，则记录大型障碍物中心位置及机器人首次检测到障碍物的机器人位置W1，机器人沿着障碍物的一边缘继续按弓型路径扫拖，在扫拖过程中，机器人运动到障碍物边缘且离W1位置最远的W2位置时，沿边传感器触发，机器人沿着障碍物未扫拖的边缘扫拖到W1位置，机器人原地旋转到初步清洁路径运动方向上，与初步清洁路径对接；
步骤5，在对障碍物周围进行扫拖时，对障碍物分布的疏密程度进行判定，若障碍物与相邻障碍物之间的最小距离小于机器人边长，则机器人对该障碍物进行沿边扫拖时执行Y形清洁路径，所述的机器人执行Y形清洁路径用于防止机器人出现行进卡死的状态；
当机器人对密集区域障碍物进行沿边扫拖时，若机器人一侧面碰到障碍物，记录碰撞位置，碰撞传感器触发，向碰撞点相对方向旋转设定角度，若在旋转过程中机器人侧面没有碰到障碍物，沿边传感器触发，重新对当前位置进行路径规划，机器人沿着障碍物边缘进行工作，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
若在旋转过程中机器人的同侧或异测又一次碰到障碍物，记录碰撞位置，机器人向上一次旋转方向的相反方向，继续旋转上次旋转角度的一半角度；若再次碰撞，重复操作，在一次旋转后碰不到障碍物时，沿边传感器触发，重新对当前位置进行路径规划，机器人沿着障碍物边缘进行工作，遇到初步清洁路径时，与初步清洁路径对接；
当机器人对密集区域障碍物进行沿边扫拖时，若机器人两侧面同时碰到障碍物，记录当前位置，机器人后退机器人边长a的一半距离，机器人旋转180°，寻找机器人周围距离最近的未扫拖的初步清洁路径，与初步清洁路径对接；
步骤6，清洁区域扫拖完毕后对障碍物所占位置进行检测，若障碍物移除，对障碍物所在区域范围进行弓形路径规划，对临时障碍物所在区域进行清洁补偿。
2.如权利要求1所述的一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，其特征在于：所述的步骤1中初始坐标系包括基坐标系和机器人本体坐标系，所述的基坐标系以充电桩中心作为基坐标系原点O，充电桩中心与初始位置的机器人中心连线的方向为X轴正方向，俯视充电桩，右侧为Y轴正方向，建立基坐标系XOY；所述的机器人本体坐标系以机器人中心为坐标系原点O'，机器人朝前方向为X'轴正方向，机器人正前行进方向的右侧为Y'轴正方向，建立机器人本体坐标系X'O'Y'。
3.如权利要求2所述的一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，其特征在于：所述的清洁区域边界获取方法为机器人从待清洁区域的充电桩位置出发，沿边传感器沿着墙和贴墙的障碍物前进，最后回到充电桩，记录机器人中心在基坐标系内的行驶路径。
4.如权利要求3所述的一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，其特征在于：所述的机器人采集障碍物尺寸和位置通过利用不同位置的多组固定障碍物图像形成的视差，将采集的图像信息通过三维立体解算成三维空间结构，得到固定障碍物的尺寸和在基坐标系下的位置坐标。
5.如权利要求3所述的一种扫拖一体机器人清洁路径规划方法，其特征在于：所述的机器人按照弓形路径规划扫拖时，行驶状态包括当机器人正前方的碰撞传感器发生碰撞时，机器人朝向机器人本体坐标系的T方向旋转90°，沿边传感器触发，沿墙扫拖机器人边长的长度，向机器人本体坐标系的T方向再旋转90°，继续执行扫拖工作，若又检测到墙壁，重复上述操作；所述的机器人本体坐标系的T方向为机器人本体坐标系Y'轴的正方向或负方向。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11274929B1 (en) * 2017-10-17 2022-03-15 AI Incorporated Method for constructing a map while performing work
CN112327879A (zh) * 2020-11-25 2021-02-05 珠海市一微半导体有限公司 一种基于深度信息的沿边避障方法
CN112631278A (zh) * 2020-12-08 2021-04-09 深圳市银星智能科技股份有限公司 清洁路径规划方法、装置、移动机器人及存储介质
CN112631281A (zh) * 2020-12-10 2021-04-09 尚科宁家(中国)科技有限公司 清洁机器人的路径规划方法及清洁机器人
WO2022121745A1 (zh) * 2020-12-10 2022-06-16 尚科宁家(中国)科技有限公司 自清洁移动机器人返回基站的方法及自清洁移动机器人
CN112684801B (zh) * 2020-12-25 2022-08-23 珠海格力电器股份有限公司 一种机器人回充控制方法、装置、电器设备及存储介质
CN115191868B (zh) * 2021-04-09 2024-06-14 美智纵横科技有限责任公司 沿边清洁方法及清洁机器人
CN113287991B (zh) * 2021-06-23 2022-06-07 深圳乐动机器人有限公司 清洁机器人的控制方法和控制装置
CN113616115B (zh) * 2021-07-14 2022-07-12 湖南格兰博智能科技有限责任公司 一种适用于扫地机的脱困算法
CN113576322B (zh) * 2021-08-10 2022-11-15 追觅创新科技(苏州)有限公司 清洁机器人的清洁方法、设备及存储介质
CN115444328B (zh) * 2022-07-29 2023-09-29 云鲸智能(深圳)有限公司 障碍物探索方法、清洁机器人及存储介质
CN115016509A (zh) * 2022-08-02 2022-09-06 深圳博鹏智能科技有限公司 清洁机器人控制方法及控制系统
CN115268470B (zh) * 2022-09-27 2023-08-18 深圳市云鼠科技开发有限公司 清洁机器人的障碍物位置标记方法、装置以及介质

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1535646A (zh) * 2003-03-17 2004-10-13 ������������ʽ���� 自动行走式清扫机及其运转方法
JP2010017428A (ja) * 2008-07-12 2010-01-28 Nishi Nihon Kosoku Doro Maintenance Kansai Kk 床面清掃ロボット
CN106805856A (zh) * 2016-12-31 2017-06-09 鸿奇机器人股份有限公司 控制清洁机器人的方法
CN107102294A (zh) * 2017-06-19 2017-08-29 安徽味唯网络科技有限公司 一种扫地机器人智能规划路径的方法
CN108209741A (zh) * 2017-08-30 2018-06-29 深圳乐动机器人有限公司 清洁机器人控制方法和清洁机器人
CN109068933A (zh) * 2015-11-17 2018-12-21 罗伯特有限责任公司 借助机器人的机器人辅助表面处理
CN109240312A (zh) * 2018-11-23 2019-01-18 珠海市微半导体有限公司 一种机器人的清扫控制方法和芯片以及清洁机器人
CN109358619A (zh) * 2018-09-28 2019-02-19 北京奇虎科技有限公司 一种机器人清扫方法、装置及电子设备
CN110353579A (zh) * 2019-08-14 2019-10-22 成都普诺思博科技有限公司 一种清洁机器人自动规划路径方法
CN110388920A (zh) * 2018-04-15 2019-10-29 张舒怡 机器人的路径规划
JP2019217200A (ja) * 2018-06-22 2019-12-26 東芝ライフスタイル株式会社 自律型電気掃除機
CN110974088A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 深圳市杉川机器人有限公司 扫地机器人控制方法、扫地机器人及存储介质
CN111067439A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 深圳飞科机器人有限公司 障碍物处理方法以及清洁机器人
CN111067430A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 江苏美的清洁电器股份有限公司 清洁机器人的控制方法、装置、清洁机器人及存储介质
CN111123932A (zh) * 2019-12-24 2020-05-08 深圳乐动机器人有限公司 一种机器人清洁的方法及机器人
CN111381590A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 珠海市一微半导体有限公司 一种扫地机器人及其路线规划方法
CN111513626A (zh) * 2020-06-30 2020-08-11 北京欣奕华数字科技有限公司 移动设备的避障方法及移动设备

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1535646A (zh) * 2003-03-17 2004-10-13 ������������ʽ���� 自动行走式清扫机及其运转方法
JP2010017428A (ja) * 2008-07-12 2010-01-28 Nishi Nihon Kosoku Doro Maintenance Kansai Kk 床面清掃ロボット
CN109068933A (zh) * 2015-11-17 2018-12-21 罗伯特有限责任公司 借助机器人的机器人辅助表面处理
CN106805856A (zh) * 2016-12-31 2017-06-09 鸿奇机器人股份有限公司 控制清洁机器人的方法
CN107102294A (zh) * 2017-06-19 2017-08-29 安徽味唯网络科技有限公司 一种扫地机器人智能规划路径的方法
CN108209741A (zh) * 2017-08-30 2018-06-29 深圳乐动机器人有限公司 清洁机器人控制方法和清洁机器人
CN110388920A (zh) * 2018-04-15 2019-10-29 张舒怡 机器人的路径规划
JP2019217200A (ja) * 2018-06-22 2019-12-26 東芝ライフスタイル株式会社 自律型電気掃除機
CN109358619A (zh) * 2018-09-28 2019-02-19 北京奇虎科技有限公司 一种机器人清扫方法、装置及电子设备
CN109240312A (zh) * 2018-11-23 2019-01-18 珠海市微半导体有限公司 一种机器人的清扫控制方法和芯片以及清洁机器人
CN111381590A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 珠海市一微半导体有限公司 一种扫地机器人及其路线规划方法
CN110353579A (zh) * 2019-08-14 2019-10-22 成都普诺思博科技有限公司 一种清洁机器人自动规划路径方法
CN110974088A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 深圳市杉川机器人有限公司 扫地机器人控制方法、扫地机器人及存储介质
CN111123932A (zh) * 2019-12-24 2020-05-08 深圳乐动机器人有限公司 一种机器人清洁的方法及机器人
CN111067430A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 江苏美的清洁电器股份有限公司 清洁机器人的控制方法、装置、清洁机器人及存储介质
CN111067439A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 深圳飞科机器人有限公司 障碍物处理方法以及清洁机器人
CN111513626A (zh) * 2020-06-30 2020-08-11 北京欣奕华数字科技有限公司 移动设备的避障方法及移动设备

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