CN112256039B - 清洁机器人操控系统及清扫路线的生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及清洁机器人领域，尤其涉及一种清洁机器人操控系统及清扫路线的生成方法，主要用以解决现有的清洁机器人操控系统不支持人为指定机器人的清扫区域和规划路径问题。该清洁机器人操控系统能够响应用户对清扫区域的划分操作，将清扫区域划分为若干清扫区，并自动生成各清扫区的清扫路线，然后引导清洁机器人按照用户选择的目标清扫区的清扫路线行进。通过这种控制方式，能够使清洁机器人按照规划的清扫路线对用户指定的清扫区进行清扫，有效提高清洁效率。

Description

清洁机器人操控系统及清扫路线的生成方法

技术领域

本发明涉及清洁机器人领域，尤其涉及一种清洁机器人操控系统及清扫路线的生成方法。

背景技术

现有的清洁机器人操控系统对机器人清洁效率的支持不够，非常浪费机器人的清洁能力。主要表现在以下几个方面：1.现有的清洁机器人操控系统不支持人为指定机器人的清扫区域，大多数时间都是在控制机器人重复清洁某个区域，导致机器人重复工作，清洁效率低下；2.现有的清洁机器人操控系统大多采用随机碰撞式寻路方式对机器人进行清扫路径引导，不支持规划路径，导致机器人清扫效率低，脱困能力差。

发明内容

本发明主要目的在于，提供一种清洁机器人操控系统及清扫路线的生成方法，以解决现有的清洁机器人操控系统不支持人为指定机器人的清扫区域和规划路径问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种清洁机器人操控系统，包括：

清扫区划分模块，用于响应用户对清扫区域的划分操作，以将所述清扫区域划分为若干清扫区；

清扫路线生成模块，用于生成各清扫区的清扫路线；

循迹模块，用于引导清洁机器人按照用户从所述若干清扫区中选择的目标清扫区的清扫路线行进。

进一步地，所述清扫路线包括弓字形路线和沿墙路线。

进一步地，所述循迹模块引导所述清洁机器人先按照所述目标清扫区的弓字形路线行进，再按照所述目标清扫区的沿墙路线行进。

进一步地，所述清洁机器人操控系统还包括：

避障模块，用于在所述清洁机器人在行进过程中遇到障碍时，控制所述清洁机器人执行避障动作。

进一步地，所述清洁机器人操控系统还包括：

中断模块，用于响应中断请求，以对所述清洁机器人的清扫工作执行中断操作。

进一步地，所述清洁机器人操控系统还包括：

低电量检测模块，用于在检测到所述清洁机器人电量过低时，向所述中断模块发送所述中断请求，并控制所述机器人进行充电。

进一步地，所述清洁机器人操控系统还包括人机交互界面，所述人机交互界面用于显示所述清洁机器人当前的清扫区和剩余清扫面积。

进一步地，所述人机交互界面上设有用于选择清扫区和启动清扫的按钮。

进一步地，所述清洁机器人操控系统还包括脱困模块，所述脱困模块包括用于定时检测机器人运动状态的运动检测模块以及用于执行脱困操作的脱困执行子模块；

当机器人在设定的时间内移动的距离小于设定值时，则判定机器人处于受困状态；所述脱困执行子模块控制机器人本体采取触碰后旋转及后退的物理脱困方式完成脱困；同时，脱困模块上报给服务器，通知管理人员，管理人员可以通过视频远程判断机器人是否处于受困状态，若机器人处于受困状态，则工作人员采取远程操作机器人完成脱困。

本发明为解决上述技术问题，还提供了上述清扫路线生成方法，其中，该方法包括弓字形路线生成方法以及沿墙路线生成方法；其中，

所述弓字形路线生成方法包括以下步骤：在地图上的清扫区域沿固定方向每间隔一固定距离平行布设一条线段，直至布满整个清扫区域；其中，各条线段的两端与清扫区域的边界相接，各条线段首尾进行连接，从而得到一条弓字形路线；将地图进行旋转，每旋转一定角度进行一次上述的弓字形路线计算，并在进行计算时保持固定方向和固定距离不变，直至地图完成360度旋转，当地图完成360度旋转后，得到多条弓字形路线，从中选择最长的那条弓字形路线作为最终选择的弓字形路线；

所述沿墙路线生成方法包括以下步骤：在地图上的清扫区域沿着障碍物寻找路径点，将找出的路径点做平滑处理；将各个沿墙路径点的起点和终点做膨胀处理，最后将各个沿墙路径点的起点和终点相连，生成沿墙路线。

与现有技术相比，本发明提供的清洁机器人操控系统，能够响应用户对清扫区域的划分操作，将清扫区域划分为若干清扫区，并自动生成各清扫区的清扫路线，然后引导清洁机器人按照用户选择的目标清扫区的清扫路线行进。通过这种控制方式，能够使清洁机器人按照规划的清扫路线对用户指定的清扫区进行清扫，有效提高清洁效率。

附图说明

图1是清洁机器人操控系统的组成原理示意图；

图2是清洁区划分及沿墙路线示意图；

图3是工字形路线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。

清洁机器人操控系统1用于操控清洁机器人9进行清扫工作。结合图1至图3所示，本发明实施例提供的清洁机器人操控系统1，主要包括清扫区划分模块2、清扫路线生成模块3、循迹模块4、避障模块5、中断模块6、低电量检测模块7、人机交互界面8等。

清扫区划分模块2用于响应用户对清扫区域的划分操作，以将清扫区域划分为若干清扫区。对清扫区域完成建图后，利用清扫区划分模块2，用户可以通过框图操作将清扫区域划分为多个清扫区，并对各清扫区进行命名。图2为一片地图，该地图分为空白区域和非空白区域，空白区域为清扫区域，非空白区域为无法清扫区域。图2中，将清扫区域划分为了A、B、C、D、E、F六个清扫区(以虚线分隔)。对各清扫区还可以根据其功能进行具体命名。例如，在大型超市中，可以将整个超市区域(即清扫区域)划分为蔬菜区、肉类区、水产区、食品区、酒水饮料区、日用品区(即各清扫区)等。这样便于指定清洁机器人9对某一清扫区进行清扫。例如，可以指定清洁机器人9对蔬菜区进行清扫。

清扫路线生成模块3用于生成各清扫区的清扫路线。在完成清扫区划分后，通过清扫路线生成模块3自动生成各清扫区的清扫路线。清扫路线可包括弓字形路线、沿墙路线。在生成清扫路线时，清扫路线生成模块3会考虑全部清扫区域地图、障碍物及虚拟墙等，自动生成包括弓字形路线和沿墙路线在内的清扫路线，使清扫路线完全覆盖各清扫区。图2中斜杠区域为无法清扫区域，即清洁机器人9无法到达的区域，因此无需清扫。

其中，上述清扫路线生成模块3生成清扫路线包括以下步骤：

1.弓字形路线计算：在地图上的空白区域(即清扫区域)沿固定方向每间隔固定距离平行布设一条线段，直至布满整个清扫区域，各条线段的两端与清扫区域的边界相接，各条线段首尾用Djikstra进行连接，从而得到一条弓字形路线。将地图进行旋转，每旋转一定角度(如1度)进行一次上述的弓字形路线计算，并在进行计算时保持前述的“固定方向”和“固定距离”不变，直至地图完成360度旋转。这样，当地图完成360度旋转后，将得到多条弓字形路线，从中选择最长的那条弓字形路线作为最终选择的弓字形路线。

2.沿墙路线计算：在地图上的空白区域(即清扫区域)沿着障碍物寻找路径点，用找出的路径点做平滑处理，各沿墙路径点的起点和终点做膨胀处理，然后用Djikstra沿各沿墙路径点将起点和终点相连，生成沿墙路线。

循迹模块4，用于引导清洁机器人9按照用户从若干清扫区中选择的目标清扫区的清扫路线行进。各清扫区的清扫路线生成后，根据用户选择的目标清扫区，循迹模块4通过独立算法完成对清洁机器人9的路线引导及调度。具体来说，循迹模块4引导清洁机器人9先按照目标清扫区的弓字形路线行进，再按照目标清扫区的沿墙路线行进。图2所示为沿墙路线示意图，图3所示为清扫区D的弓字形路线示意图，其他清扫区的弓字形路线同理。清洁机器人9在行进过程中对行进路线进行清扫，从而完成对整个清扫区的清扫。

为了解决清洁机器人9清扫过程中躲避障碍物的问题，清洁机器人操控系统1还包括避障模块5，避障模块5用于在清洁机器人9在行进过程中遇到障碍时，控制清洁机器人9执行避障动作。例如，清洁机器人9遇到障碍物时，根据避障模块5反馈，自动调整行进姿态，向左或者向右旋转，直到离开障碍物。清洁机器人9本体采取碰撞式寻路，触碰障碍物后旋转及后退的物理脱困方式完成脱困。清洁机器人9在工作中，可能会遇到突发情况导致无法正常清扫，对此，该清洁机器人操控系统1还设有脱困模块，通过脱困模块定时检测清洁机器人9的运动状态，如果发现清洁机器人9在设定时间(如3分钟)内移动距离小于设定距离(如1米)，则判定清洁机器人9处于故障状态，并将故障情况上报给服务器，通知管理人员。管理人员可以通过视频远程判断清洁机器人9是否处于故障状态，采取远程操作使清洁机器人9完成脱困。

为解决清洁机器人9清扫过程中发生中断事件时的操作问题，清洁机器人操控系统1还包括中断模块6。中断模块6用于响应中断请求，以对清洁机器人9的清扫工作执行中断操作。清洁机器人操控系统1还包括低电量检测模块7，低电量检测模块7在检测到清洁机器人9电量过低时，向中断模块6发送中断请求，并控制清洁机器人9进行充电。中断模块6接收到中断请求后，中断清洁机器人9的清扫工作，并保存清洁机器人9的中断状态，中断状态包括清洁机器人9当前的清扫进度等信息。清洁机器人9通过被引导到充电桩进行充电，当清洁机器人9完成充电后，回到中断清扫工作时的位置，接着当前的清扫进度继续进行清扫。

为方便人机交互，清洁机器人操控系统1还包括人机交互界面8，人机交互界面8用于显示清洁机器人9当前的清扫区和剩余清扫面积。进一步地，人机交互界面8上还设有用于选择清扫区和启动清扫的按钮，用户可以通过按钮一键启动清洁机器人9前往指定清扫区进行清扫。

上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种清洁机器人操控系统，其特征在于，包括：

清扫区划分模块，用于响应用户对清扫区域的划分操作，以将所述清扫区域划分为若干清扫区；对清扫区域完成建图后，利用清扫区划分模块,通过框图操作将清扫区域划分为多个清扫区，以虚线分隔,并对各清扫区进行命名;

清扫路线生成模块，用于生成各清扫区的清扫路线；

循迹模块，用于引导清洁机器人按照用户从所述若干清扫区中选择的目标清扫区的清扫路线行进；

所述清扫路线包括弓字形路线和沿墙路线；

根据预设的清扫路线生成方法生成清扫路线，包括弓字形路线生成方法以及沿墙路线生成方法；其中，

所述弓字形路线生成方法包括以下步骤：在地图上的清扫区域沿固定方向每间隔一固定距离平行布设一条线段，直至布满整个清扫区域；其中，各条线段的两端与清扫区域的边界相接，各条线段首尾进行连接，从而得到一条弓字形路线；将地图进行旋转，每旋转一定角度进行一次上述的弓字形路线计算，并在进行计算时保持固定方向和固定距离不变，直至地图完成360度旋转，当地图完成360度旋转后，得到多条弓字形路线，从中选择最长的那条弓字形路线作为最终选择的弓字形路线；

所述沿墙路线生成方法包括以下步骤：在地图上的清扫区域沿着障碍物寻找路径点，将找出的路径点做平滑处理；将各个沿墙路径点的起点和终点做膨胀处理，最后将各个沿墙路径点的起点和终点相连，生成沿墙路线。

2.如权利要求1所述的清洁机器人操控系统，其特征在于，所述循迹模块引导所述清洁机器人先按照所述目标清扫区的弓字形路线行进，再按照所述目标清扫区的沿墙路线行进。

3.如权利要求1所述的清洁机器人操控系统，其特征在于，还包括：

避障模块，用于在所述清洁机器人在行进过程中遇到障碍时，控制所述清洁机器人执行避障动作。

4.如权利要求1所述的清洁机器人操控系统，其特征在于，还包括：

中断模块，用于响应中断请求，以对所述清洁机器人的清扫工作执行中断操作。

5.如权利要求4所述的清洁机器人操控系统，其特征在于，还包括：

低电量检测模块，用于在检测到所述清洁机器人电量过低时，向所述中断模块发送所述中断请求，并控制所述机器人进行充电。

6.如权利要求1所述的清洁机器人操控系统，其特征在于，还包括人机交互界面，所述人机交互界面用于显示所述清洁机器人当前的清扫区和剩余清扫面积。

7.如权利要求6所述的清洁机器人操控系统，其特征在于，所述人机交互界面上设有用于选择清扫区和启动清扫的按钮。

8.如权利要求1所述的清洁机器人操控系统，其特征在于，还包括：

脱困模块，所述脱困模块包括用于定时检测机器人运动状态的运动检测模块以及用于执行脱困操作的脱困执行子模块；

当机器人在设定的时间内移动的距离小于设定值时，则判定机器人处于受困状态；所述脱困执行子模块控制机器人本体采取触碰后旋转及后退的物理脱困方式完成脱困；同时，脱困模块上报给服务器，通知管理人员，管理人员可以通过视频远程判断机器人是否处于受困状态，若机器人处于受困状态，则工作人员采取远程操作机器人完成脱困。

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