CN113050633A - 清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备；接收清扫任务，获取清扫任务对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路包括一个或多个待清扫区域；基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。该方式中，在进行清扫任务时，实时获取当前道路信息，能够根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹，相比于固定的清扫轨迹，保证了车辆或行人的正常行驶，避免了交通堵塞，同时提高了清扫效率。

Description

清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，尤其是涉及一种清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备。

背景技术

随着自动驾驶技术的发展，该领域的技术产品正逐渐改善人们的生活；在公共道路清扫任务中，通常采用无人驾驶的清扫装置清扫道路边缘；相关技术中，清扫装置行驶轨迹的规划大多基于清扫区域，生成确定的清扫路线，并按照清扫路线生成行驶轨迹；但是，在公共道路清扫中，环境复杂多变，清扫装置按照固定的清扫路线行驶可能会违反交通规则，影响车辆或行人的正常行驶，严重情况下还会导致交通堵塞，同时影响清扫效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备，以避免交通堵塞，提高公共道路的清扫效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种清扫轨迹的确定方法，方法应用于自动清扫设备；方法包括：接收清扫任务，获取清扫任务对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路包括一个或多个待清扫区域；基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。

进一步的，基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度；如果当前道路信息包括静态障碍物信息，根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹的步骤，包括：根据静态障碍物信息以及当前道路的可行驶边界，确定当前道路的第一清扫路径；其中，可行驶边界与当前道路的边界相隔一个扫刷宽度的距离；将基准行驶速度确定为当前道路的第一清扫速度；基于第一清扫路径和第一清扫速度，确定当前道路的第一清扫轨迹。

进一步的，静态障碍物信息包括静态障碍物的形状、大小和位置；基准行驶轨迹信息包括基准行驶路径；根据静态障碍物信息以及当前道路的可行驶边界，确定当前道路的第一清扫路径的步骤，包括：基于静态障碍物的形状、大小和位置，调整可行驶边界，得到目标可行驶边界；其中，目标可行驶边界与静态障碍物的边缘相隔一个扫刷宽度的距离；根据目标可行驶边界，获取当前道路的可行驶区域；根据当前道路的道路边界，以及当前道路的第一清扫需求，确定第一多目标函数；基于自动清扫设备的当前位置、当前道路的可行驶区域、自动清扫设备的可行驶范围、以及第一多目标函数，优化基准行驶路径，得到当前道路的第一清扫路径。

进一步的，清扫需求包括：在当前道路的可行驶区域中，通过第一清扫路径清扫的区域面积与当前道路的待清扫区域的面积满足预设条件；且，在当前道路中，自动清扫设备与障碍物不发生碰撞。

进一步的，第一多目标函数包括：第一清扫路径与当前道路的道路边界的拟合程度；且，第一清扫路径的曲率变化。

进一步的，基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度和基准行驶路径；如果当前道路信息为动态障碍物，根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹的步骤，包括：将基准行驶路径确定为当前道路的第二清扫路径；根据动态障碍物信息以及基准行驶速度，确定当前道路的第二清扫速度；基于第二清扫路径和第二清扫速度，确定当前道路的第二清扫轨迹。

进一步的，动态障碍物信息包括：动态障碍物的大小、动态障碍物的行驶速度、以及动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离；根据动态障碍物信息以及基准行驶速度，确定自动清扫设备的第二清扫速度的步骤，包括：基于基准行驶速度、当前道路的限速信息、动态障碍物的大小、以及动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离，利用启发式搜索方法，确定当前道路的初始清扫速度；根据初始清扫速度、以及当前道路的第二清扫需求，确定第二多目标函数；根据自动清扫设备的当前行驶速度、动态障碍物的行驶速度、动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离、以及第二多目标函数，优化初始清扫速度，得到当前道路的第二清扫速度。

进一步的，第二清扫需求包括：在当前道路中，自动清扫设备与障碍物不发生碰撞；且，第二清扫速度小于当前道路的限制速度。

进一步的，第二多目标函数包括：第二清扫速度与初始清扫速度的拟合程度；且，第二清扫速度与基准行驶速度的相似度；且，第二清扫速度的加速度的变化量。

进一步的，当前道路信息还包括当前道路的交通元素；交通元素至少包括：交通信号灯、道路交口、人行道；方法还包括：根据交通元素所指示的交通规则，确定自动清扫设备所处道路的第三清扫轨迹。

第二方面，本发明实施例提供了一种清扫轨迹的确定装置，装置设置于自动清扫设备；装置包括：基准行驶轨迹信息获取模块，用于接收清扫指令，获取清扫指令对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路中包括一个或多个待清扫区域；当前道路信息获取模块，用于基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；清扫轨迹确定模块，用于根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。

第三方面，本发明实施例提供了一种自动清扫设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现第一方面任一项的清扫轨迹的确定方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现第一方面任一项的清扫轨迹的确定方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备；接收清扫任务，获取清扫任务对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路包括一个或多个待清扫区域；基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。该方式中，在进行清扫任务时，实时获取当前道路信息，能够根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹，相比于固定的清扫轨迹，保证了车辆或行人的正常行驶，避免了交通堵塞，同时提高了清扫效率。

本发明的其他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在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种清扫轨迹的确定方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种确定当前道路的清扫路径的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种确定当前道路清扫速度确定方法的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种规划模块框架图；

图5为本发明实施例提供的一种具体的清扫轨迹的确定方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种清扫轨迹的确定装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种自动清扫设备的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

目前随着自动驾驶技术的发展，该领域的技术产品正逐渐改善人们的生活。在清扫任务中，清扫装置无人驾驶能够节约人力成本，增加工作效率，但是在公共道路的清扫中，环境复杂多变，自动清扫装置只能选用夜晚、凌晨等车辆较少的时间实现清扫任务，公共道路中的清扫通常采用喷水车将道路灰尘喷向车道两侧，再通过清扫装置沿道路边缘清扫。另外，如果在复杂环境中的实现自动清扫任务，则需要合理规划自动清扫装置的清扫轨迹，需要尽可能覆盖需要清扫的区域，并且保证安全性。

相关技术中，自动清扫装置的轨迹规划多基于对清扫区域的阅读后，生成确定的清扫路线，并按照路线生成轨迹，尽可能多的覆盖清扫区域。然而在公共道路中，则存在两个重要的问题：1)仅静态的考虑覆盖面积则可能会违反交通规则，影响他人正常行驶，严重情况会造成交通堵塞。2)对于影响清扫路线的障碍物，没有合理的应对措施。单纯的停障策略不够灵活，对于长期停留的障碍物，十分影响清扫效率。基于此，本发明实施例提供的一种清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备，该技术可以应用于具有清扫功能无人驾驶车辆。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种清扫轨迹的确定方法进行详细介绍，该方法应用于自动清扫设备，其中的自动清扫设备可以是无人驾驶的清扫车辆。如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，接收清扫任务，获取清扫任务对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路包括一个或多个待清扫区域；

上述清扫任务可以是由工作人员通过设备中的按钮输入，或者由与自动清扫设备连接的计算机输入等；当需要对目标道路的清扫区域进行清扫时，可以向自动清扫设备发送清扫任务，该清扫任务通常包括需要清扫的目标道路；上述目标道路可以预先存储于自动清扫设备，上述目标道路的基准行驶轨迹信息也可以预先存储于自动清扫设备，且该目标道路的基准行驶轨迹信息，可以是通过地图或者导航软件预先获取得到。另外，上述目标道路的清扫任务包括清扫任务的起始点、目标点、以及起始点与目标点之间途径的道路信息，该道路信息通常以点间隔的形式存储于自动清扫设备，具体包含有道路中每个位置的距离等信息。

上述目标道路中通常包括一个或者多个待清扫区域，比如，目标道路包括一条直线行驶的道路，则该目标道路可以包括一个待清扫区域，即该直线行驶的道路边缘；再如，目标道路包括多条道路，道路之间可以相连也可以不相连，则该目标道路可以包括多个待清扫区域。

步骤S104，基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；

当自动清扫设备接收到清扫任务后，首先启动该自动清扫设备开始行驶，由于自动清扫设备中存储有目标道理的基准行驶轨迹信息，可以控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，具体的，可以由自动清扫设备中安装的摄像装置以及激光雷达获取目标道路的边缘位置以及当前自动清扫设备的位置，沿目标道路的边缘位置行驶，行驶过程中按照基准行驶轨迹信息的速度行驶。

在开始行驶的过程中，通过激光雷达和摄像装置获取当前自动清扫设备所处的道路位置，然后判断当前自动清扫设备所处的道路是否处于目标道路的待清扫区域，如果是，则确定自动清扫设备进入待清扫区域、此时获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息，该当前道路信息通常包括当前道路的边缘位置和形状、自动清扫设备的定位(可以通过GPS系统获得定位)、当前道路中的障碍物信息、以及当前道路的交通元素等，其中的障碍物可以包括静止的障碍物，正在行驶的车辆、行人等；其中的交通元素可以是交通信号灯、斑马线、路口等信息。

步骤S106，根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。

具体的，可以根据当前道道信息，生成优化的限制条件，在保证能够最大面积的清扫待清扫区域的基础上，确定当前道路的清扫轨迹。比如，当前道路信息为静态障碍物，该静态障碍物会阻挡自动清扫设备沿当前道路的边缘行驶，此时可以根据障碍物的位置，生成优化的限制条件，在保证不碰撞该静态障碍物的情况下，尽可能多的清扫待清扫区域，并根据该限制条件，确定当前道路的清扫轨迹。再如，当前道路为动态障碍物，该动态障碍物通常不会阻挡自动清扫设备沿当前道路的边缘行驶，但是需要根据该动态障碍物的行驶路径，在保证能够沿当前道路的边缘行驶的情况下，优化当前自动清扫设备的行驶速度，以使自动清扫设备能够在不碰撞障碍物的情况下，沿当前道路的边缘行驶，最大面积的清扫待清扫区域。

本发明了一种清扫轨迹的确定方法，接收清扫任务，获取清扫任务对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路包括一个或多个待清扫区域；基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。该方式中，在进行清扫任务时，实时获取当前道路信息，能够根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹，相比于固定的清扫轨迹，保证了车辆或行人的正常行驶，避免了交通堵塞，同时提高了清扫效率。

本发明实施例还提供了另一种清扫轨迹的确定方法，本实施例在上述实施例的基础上实现，上述基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度，该基准行驶速度可以预先根据目标道路以及目标道路的交通设置的行驶速度。本实施例主要描述了，如果当前道路信息包括静态障碍物信息，上述根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹的步骤的实现过程，具体包括：

步骤201，根据静态障碍物信息以及当前道路的可行驶边界，确定当前道路的第一清扫路径；其中，可行驶边界与当前道路的边界相隔一个扫刷宽度的距离；

上述静态障碍物为当前道路上的障碍物，该障碍区阻挡了自动清扫设备的沿当前道路的边缘行驶；当前道路的可行驶边界与当前道路的边界相隔一个扫刷宽度的距离，其中的扫刷设置在自动清扫设备的相应位置，用于清扫道路边缘。具体的，当障碍区阻挡了自动清扫设备的沿当前道路的可行驶边界行驶，此时需要根据静态障碍物信息以及当前道路的可行驶边界，生成自动清扫设备行驶的限制条件，进而确定当前道路的第一清扫路径。比如，当障碍区阻挡了自动清扫设备的沿当前道路的可行驶边界行驶，可以根据障碍物的在当前道路中的位置以及大小等信息，在基准行驶路径的基础上进行调整，以使最后确定的第一清扫路径能够绕过障碍物，但是该第一清扫路径的要尽可能的接近基准行驶路径。

需要说明的是，如果当前道路信息包括静态障碍物信息，直接绕行避障会漏掉该区域清扫，所以可以先控制自动清扫设备停止行驶，先观察指定时间，如果在指定时间内静态障碍物离开，只是短暂停留，则继续演当前道路边缘行驶，如果静态障碍物在指定时间内没有离开，则选择绕行的方式确定上述第一清扫路径。

上述静态障碍物信息包括静态障碍物的形状、大小和位置；上述基准行驶轨迹信息包括基准行驶路径；

上述步骤201中根据静态障碍物信息以及当前道路的可行驶边界，确定当前道路的第一清扫路径的步骤，一种可能的实施方式：

(1)基于静态障碍物的形状、大小和位置，调整可行驶边界，得到目标可行驶边界；其中，目标可行驶边界与静态障碍物的边缘相隔一个扫刷宽度的距离；

参见图2所示的确定当前道路的清扫路径的示意图，如图2中的(a)所示，其中的虚线为当前道路的可行驶边界，如果当前道路中有静态障碍物(如图2中的(b)所示的obs方框)，首先，基于静态障碍物的形状、大小和位置，调整可行驶边界，剔除静态障碍物面积，以使得到的目标可行驶边界与静态障碍物的边缘相隔一个扫刷宽度的距离，其中的目标可行驶边界如图2中的(b)所示的虚线。该种方式可以在进行路径规划时使自动清扫设备与障碍物不会发生碰撞。

(2)根据目标可行驶边界，获取当前道路的可行驶区域；

参见图2中的(b)所示，上述当前道路的可行驶区域为两边虚线中间区域，自动清扫设备在该区域可以行驶。

(3)根据当前道路的道路边界，以及当前道路的第一清扫需求，确定第一多目标函数；

上述清扫需求包括：在当前道路的可行驶区域中，通过第一清扫路径清扫的区域面积与当前道路的待清扫区域的面积满足预设条件，其中的预设条件为第一清扫路径清扫的区域面积尽可能接近当前道路的待清扫区域的面积，比如，第一清扫路径清扫的区域面积与当前道路的待清扫区域的面积的差的绝对值等于1.5倍的障碍物挡住的部分待清扫区域的面积；且，在当前道路中，自动清扫设备与障碍物不发生碰撞，即在进行第一清扫路径规划时，第一清扫路径要尽可能与当前道路的道路边界相同，还要使自动清扫设备与障碍物不发生碰撞。

上述第一多目标函数包括：第一清扫路径与当前道路的道路边界的拟合程度；且，第一清扫路径的曲率变化。

实际实现时，第一清扫路径与当前道路的道路边界的拟合程度尽可能的相同，且第一清扫路径的曲率变化尽可能小，即第一清扫路径的曲线平滑。另外，还需要考虑其他限制条件，比如，车辆运动学模型，考虑该第一清扫路径的曲线形状需要在自动清扫设备的力范围内，比如，第一清扫路径的曲率变化满足方向盘最大转角的限制。

(4)基于自动清扫设备的当前位置、当前道路的可行驶区域、自动清扫设备的可行驶范围、以及第一多目标函数，优化基准行驶路径，得到当前道路的第一清扫路径。

实际实现时，可以利用三次样条曲线的形式作为优化量，优化离散点，即调整基准行驶路径，在自动清扫设备的当前位置开始，确定基准行驶路径在每个位置的行驶方向和行驶曲率，以使最后得到的第一清扫路径，位于当前道路的可行驶区域，满足自动清扫设备的可行驶范围，以及第一多目标函数，最后得到第一清扫路径，如图2中的(b)所示的第一清扫路径的曲线；具体的，输出第一清扫路径为离散点点集，每个路径点结构为(x,y,theta,kappa)，x，y为位置坐标，theta为朝向角，kappa为行驶曲率，该路径描述了未来一段距离内行驶曲线的形状。

步骤202，将基准行驶速度确定为当前道路的第一清扫速度；

由于不需要通过行驶速度躲避障碍物所以可以使第一清扫速度不变，依然确定为基准行驶速度。

步骤203，基于第一清扫路径和第一清扫速度，确定当前道路的第一清扫轨迹。

将第一清扫路径和第一清扫速度合并，可以得到当前道路的第一清扫轨迹，包括行驶路径以及按照该行驶路径行驶时的行驶速度。

上述方式中，基于自动驾驶轨迹规划技术，在开放道路中能够代替人工驾驶清扫，如果当前道路信息包括静态障碍物信息，可以根据静态障碍物信息，优化基准行驶路径，以使自动清扫设备能够在保证最大清扫面积的情况下，绕过障碍物，在清扫过程中，对障碍物做出合理决策，在受到障碍物影响的情况下，能够避免碰撞，且最大化清扫效率，节省人力成本，提高清扫效率。

本发明实施例还提供了另一种清扫轨迹的确定方法，本实施例在上述实施例的基础上实现，上述基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度和基准行驶路径，该基准行驶路径可以预先根据目标道路以及目标道路的交通设置的行驶路径。本实施例主要描述了，如果当前道路信息包括动态障碍物信息，上述根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹的步骤的实现过程，具体包括：

步骤301，将基准行驶路径确定为当前道路的第二清扫路径；

动态障碍物可以包括，影响当前自动清扫设备正常行驶的动态障碍物，比如，在自动清扫设备前方行驶较为缓慢的障碍物；还可以包括不影响当前自动清扫设备正常行驶的动态障碍物，比如，在自动清扫设备前方行驶较快的障碍物，行驶速度大于自动清扫设备的清扫速度，或者，在侧方超越自动清扫设备的障碍物，或者，在前方较远距离快速行驶过的障碍物。具体的，上述静态障碍物为影响当前自动清扫设备正常行驶的动态障碍物。

参数图2中的(c)所示的动态障碍物obs，该动态障碍物在当前道路行驶缓慢，如果自动清扫设备按照正常清扫速度行驶，会在某一时刻与该障碍物碰撞，此时，需要规划当前道路的行驶路径。首先，由于该障碍物为动态障碍物，为了使当前道路的待清扫区域能够较多的被清扫，可以将基准行驶路径确定为当前道路的第二清扫路径，继续按照基准行驶路径行驶。

步骤302，根据动态障碍物信息以及基准行驶速度，确定当前道路的第二清扫速度；

具体的，根据动态障碍物信息以及基准行驶速度，降低自动清扫设备的清扫速度，以使自动清扫设备不与动态障碍碰撞。

上述动态障碍物信息包括：动态障碍物的大小、动态障碍物的行驶速度、以及动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离；即，动态障碍物进入当前道路的开始时间，离开当前道路的结束时间，以及在当前道路上行驶的距离。

上述步骤302中根据动态障碍物信息以及基准行驶速度，确定自动清扫设备的第二清扫速度的步骤，一种可能的实施方式：

(1)基于基准行驶速度、当前道路的限速信息、动态障碍物的大小、以及动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离，利用启发式搜索方法，确定当前道路的初始清扫速度；

上述动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离，可以是由发送该信息的设备根据动态障碍物的行驶速度和行驶路径预测得到，比如，自动清扫设备获取到动态障碍物信息时，实际的动态障碍物信息位于自动清扫设备侧方，正在向当前道路行驶。

因此，自动清扫设备可以是减速行驶，或者加速行驶两种；具体的，可以参见图3所示的确定当前道路的清扫速度确定方法的示意图，可以将动态障碍物信息转换为时间和距离的数据，映射至ST图中，图中Obstacle的横坐标为动态障碍物在当前道路上行驶的时间，q点和e点的横坐标表示动态障碍物在当前道路上行驶的开始时间，w点和r点的横坐标表示动态障碍物在当前道路上行驶的结束时间；q点的纵坐标表示动态障碍物在当前道路上开始行驶时，与自动清扫设备的距离，q点和e点的纵坐标之差表示动态障碍物的长度；w点的纵坐标表示动态障碍物离开当前道路时，与自动清扫设备的距离。具体可以根据该映射图，将st图离散化，将网格视作有向图结构，使用动态规划的方法做搜索。通过启发式搜索，选择降速或者加速的规划方式。搜索代价考虑：和基准行驶速度的相似度，限速(道路限速，路径曲率限速，障碍物限速)，碰撞(避开障碍物投影，若是清扫模式，则在障碍物下方搜索权重更大，优先跟车)，舒适度，完成时间等。

比如，当动态障碍物在自动清扫设备的侧方行驶时，行驶速度大于当前自动清扫设备的行驶速度，且差距较小时，考虑完成时间等因素，可以选择加速的方式，超过障碍物，优化清扫速度，以避免未来自动清扫设备前方出现障碍物；但是，如果动态障碍物在自动清扫设备的侧方行驶时，行驶速度远大于当前自动清扫设备的行驶速度，则可以选择减速的方式。再如，如果动态障碍物在自动清扫设备的前方行驶时，速度小于自动清扫设备的清扫速度，则可以选择减速的方式。最终可以得到一个初始清扫速度，通常该初始清扫速度的速度曲线的曲率变价较大。

(2)根据初始清扫速度、以及当前道路的第二清扫需求，确定第二多目标函数；

上述第二清扫需求包括：在当前道路中，自动清扫设备与障碍物不发生碰撞；且，第二清扫速度小于当前道路的限制速度。上述第二多目标函数包括：第二清扫速度与初始清扫速度的拟合程度；且，第二清扫速度与基准行驶速度的相似度；且，第二清扫速度的加速度的变化量，即加减速度的变化量尽可能的小，行驶速度较为舒适。

(3)根据自动清扫设备的当前行驶速度、动态障碍物的行驶速度、动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离、以及第二多目标函数，优化初始清扫速度，得到当前道路的第二清扫速度。

实际实现时，可以利用三次样条曲线的形式作为优化量，优化离散点，即调整初始清扫速度，在自动清扫设备的当前位置开始，确定基准行驶路径在每个位置的行驶速度，以使最后得到的第二清扫速度，能够与前面的动态障碍物形成跟车的状态；最后得到的第二清扫速度，如图3中的所示的follow速度曲线；或者，具体的，使最后得到的第二清扫速度，能够超越侧方的障碍物；最后得到的第二清扫速度，如图3中的所示的overtake速度曲线；输出速度离散点点集，每个点结构为(v，a，t)，v为速度，a为加速度，t为到达时间，描述未来一段时间的速度。

步骤303，基于第二清扫路径和第二清扫速度，确定当前道路的第二清扫轨迹。

合并第二清扫路径和第二清扫速度，可以得到当前道路的第二清扫轨迹，包括行驶路径以及按照该行驶路径行驶时的行驶速度。

上述方式中，在进行清扫任务时，实时获取当前道路信息，根据当前道路信息，对障碍物做出合理决策，在受到障碍物影响的情况下，最大化清扫效率；另外，本发明的优势在于基于自动驾驶轨迹规划技术，在开放道路中能够代替人工驾驶清扫，节省人力成本，提高清扫效率。对于受到障碍物阻挡的情况下，选择能够清扫区域最多的行驶策略，最大化清扫效率。

另外，当前道路信息还包括当前道路的交通元素；交通元素至少包括：交通信号灯、道路交口、人行道；上述方法还包括：根据交通元素所指示的交通规则，确定自动清扫设备所处道路的第三清扫轨迹。

具体的，当在进行清扫任务时，考虑到目标道路为公共道路，具有一定的交通规则，所以可以根据自动清扫设备中设置的摄像装置获取交通信号灯的颜色，然后根据交通信号灯的颜色，控制自动清扫设备所处道路的第三清扫轨迹，即是继续按照当前的清扫轨迹行驶还是停止行驶、或者等待指定时间后继续按照之前的清扫轨迹行驶。

或者，可以根据自动清扫设备中安装的地图软化，实时获取当前道路的道路交口或人行道，在位于道路交口的位置时，需要适当降低行驶速，同时改变清扫路径。在位于人行道的位置时，需要适当降低行驶速，避免发生交通事故。由于考虑到了交通元素，清扫任务可在不违反交通规则的情况下完成，同时避免了交通堵塞等问题。

本发明实施例还提供了一种具体的清扫轨迹的确定方法，如图4所示和图5，当接收到清扫任务后，首先获取预先输入的全局规划(对应前述目标道路以及目标道路的基准行驶轨迹信息)，也即图5中的起始点与目的地之间的道路规划信息，确定当前自动清扫设备的当前位置，确定当前车道，即图5中的目标车道是否进入待清扫区域，如果否，则按照基准行驶轨迹信息行驶，如果是，获取当前道路边界、自车定位、周围障碍物、交通元素(对应前述的当前道路信息)；根据上述获取到的信息，规划当前道理的清扫轨迹，具体的规划轨迹包括巡航，即继续按照基准行驶轨迹信息行驶，掉头行驶，在路口的轨迹规划、以及其他轨迹规划，其中的额其他轨迹规划包括，判断障碍物是否阻挡自动清扫设备正常行驶，如果是，则等待一定时间，如果一定时间后，该障碍物还没有移动，则确定该障碍物为静态障碍物，根据当前道路边界和静态障碍物优化路径，最后得到行驶路径(对应上述清扫路径)。如果上述障碍物为动态障碍物，或者一定时间后，及障碍物开始行驶，则根据已优化路径和动态障碍物优化行驶速度，得到最后的行驶速度(对应上述清扫速度)，最后根据路径和速度生成行驶轨迹(对应上述清扫轨迹)，将该行驶轨迹发送至车辆控制模块，以控制车辆(即自动清扫设备)按照清扫轨迹行驶和清扫，以完成清扫任务。在上述过程在自动清扫设备接收到清扫任务后，周期性的执行上述步骤，持续的输出行驶轨迹。

本发明实施例提供的具体的清扫轨迹的确定方法，与上述实施例提供的清扫轨迹的确定方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

对应上述方法实施例，本发明实施例提供了一种清扫轨迹的确定装置，该装置设置于自动清扫设备；如图6所示，该装置包括：

基准行驶轨迹信息获取模块61，用于接收清扫指令，获取清扫指令对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路中包括一个或多个待清扫区域；

当前道路信息获取模块62，用于基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；

清扫轨迹确定模块63，用于根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。

本发明了一种清扫轨迹的确定装置，接收清扫任务，获取清扫任务对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，目标道路包括一个或多个待清扫区域；基于基准行驶轨迹信息，控制自动清扫设备沿目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入待清扫区域，获取自动清扫设备所处道路的当前道路信息；根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹。该方式中，在进行清扫任务时，实时获取当前道路信息，能够根据当前道路信息，确定当前道路的清扫轨迹，相比于固定的清扫轨迹，保证了车辆或行人的正常行驶，避免了交通堵塞，同时提高了清扫效率。

上述基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度；上述清扫轨迹确定模块还包括静态障碍物的清扫轨迹确定单元；该静态障碍物的清扫轨迹确定单元用于：根据静态障碍物信息以及当前道路的可行驶边界，确定当前道路的第一清扫路径；其中，可行驶边界与当前道路的边界相隔一个扫刷宽度的距离；将基准行驶速度确定为当前道路的第一清扫速度；基于第一清扫路径和第一清扫速度，确定当前道路的第一清扫轨迹。

进一步的，上述静态障碍物信息包括静态障碍物的形状、大小和位置；基准行驶轨迹信息包括基准行驶路径；上述静态障碍物的清扫轨迹确定单元还用于：基于静态障碍物的形状、大小和位置，调整可行驶边界，得到目标可行驶边界；其中，目标可行驶边界与静态障碍物的边缘相隔一个扫刷宽度的距离；根据目标可行驶边界，获取当前道路的可行驶区域；根据当前道路的道路边界，以及当前道路的第一清扫需求，确定第一多目标函数；基于自动清扫设备的当前位置、当前道路的可行驶区域、自动清扫设备的可行驶范围、以及第一多目标函数，优化基准行驶路径，得到当前道路的第一清扫路径。

进一步的，上述清扫需求包括：在当前道路的可行驶区域中，通过第一清扫路径清扫的区域面积与当前道路的待清扫区域的面积满足预设条件；且，在当前道路中，自动清扫设备与障碍物不发生碰撞。

进一步的，上述第一多目标函数包括：第一清扫路径与当前道路的道路边界的拟合程度；且，第一清扫路径的曲率变化。

进一步的，上述基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度和基准行驶路径；上述清扫轨迹确定模块还包括动态障碍物的清扫轨迹确定单元；该动态障碍物的清扫轨迹确定单元用于：将基准行驶路径确定为当前道路的第二清扫路径；根据动态障碍物信息以及基准行驶速度，确定当前道路的第二清扫速度；基于第二清扫路径和第二清扫速度，确定当前道路的第二清扫轨迹。

进一步的，上述动态障碍物信息包括：动态障碍物的大小、动态障碍物的行驶速度、以及动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离；上述动态障碍物的清扫轨迹确定单元还用于：基于基准行驶速度、当前道路的限速信息、动态障碍物的大小、以及动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离，利用启发式搜索方法，确定当前道路的初始清扫速度；根据初始清扫速度、以及当前道路的第二清扫需求，确定第二多目标函数；根据自动清扫设备的当前行驶速度、动态障碍物的行驶速度、动态障碍物在当前道路上行驶的时间和距离、以及第二多目标函数，优化初始清扫速度，得到当前道路的第二清扫速度。

进一步的，上述第二清扫需求包括：在当前道路中，自动清扫设备与障碍物不发生碰撞；且，第二清扫速度小于当前道路的限制速度。

进一步的，上述第二多目标函数包括：第二清扫速度与初始清扫速度的拟合程度；且，第二清扫速度与基准行驶速度的相似度；且，第二清扫速度的加速度的变化量。

进一步的，上述当前道路信息还包括当前道路的交通元素；交通元素至少包括：交通信号灯、道路交口、人行道；上述装置还包括第三清扫轨迹确定模块，用于根据交通元素所指示的交通规则，确定自动清扫设备所处道路的第三清扫轨迹。

本发明实施例提供的清扫轨迹的确定装置，与上述实施例提供的清扫轨迹的确定方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实施例还提供一种自动清扫设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现上述清扫轨迹的确定方法。

参见图7所示，该自动清扫设备包括处理器100和存储器101，该存储器101存储有能够被处理器100执行的机器可执行指令，该处理器100执行机器可执行指令以实现上述清扫轨迹的确定方法。

进一步地，图7所示的自动清扫设备还包括总线102和通信接口103，处理器100、通信接口103和存储器101通过总线102连接。

其中，存储器101可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口103(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线102可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器100可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器100中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器100可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器101，处理器100读取存储器101中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本实施例还提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述清扫轨迹的确定方法。

本发明实施例所提供的清扫轨迹的确定方法、装置和自动清扫设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种清扫轨迹的确定方法，其特征在于，所述方法应用于自动清扫设备；所述方法包括：

接收清扫任务，获取所述清扫任务对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，所述目标道路包括一个或多个待清扫区域；

基于所述基准行驶轨迹信息，控制所述自动清扫设备沿所述目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入所述待清扫区域，获取所述自动清扫设备所处道路的当前道路信息；

根据所述当前道路信息，确定所述当前道路的清扫轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度；所述当前道路信息包括静态障碍物信息；

所述根据所述当前道路信息，确定所述当前道路的清扫轨迹的步骤，包括：

根据所述静态障碍物信息以及所述当前道路的可行驶边界，确定所述当前道路的第一清扫路径；其中，所述可行驶边界与所述当前道路的边界相隔一个扫刷宽度的距离；

将所述基准行驶速度确定为所述当前道路的第一清扫速度；

基于所述第一清扫路径和所述第一清扫速度，确定所述当前道路的第一清扫轨迹。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述静态障碍物信息包括所述静态障碍物的形状、大小和位置；所述基准行驶轨迹信息包括基准行驶路径；

所述根据所述静态障碍物信息以及所述当前道路的可行驶边界，确定所述当前道路的第一清扫路径的步骤，包括：

基于所述静态障碍物的形状、大小和位置，调整所述可行驶边界，得到目标可行驶边界；其中，所述目标可行驶边界与所述静态障碍物的边缘相隔一个扫刷宽度的距离；

根据所述目标可行驶边界，获取所述当前道路的可行驶区域；

根据所述当前道路的道路边界，以及所述当前道路的第一清扫需求，确定第一多目标函数；

基于所述自动清扫设备的当前位置、所述当前道路的可行驶区域、所述自动清扫设备的可行驶范围、以及所述第一多目标函数，优化所述基准行驶路径，得到所述当前道路的第一清扫路径。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一清扫需求包括：在当前道路的可行驶区域中，通过所述第一清扫路径清扫的区域面积与所述当前道路的待清扫区域的面积满足预设条件；且，在当前道路中，所述自动清扫设备与障碍物不发生碰撞。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一多目标函数包括：所述第一清扫路径与所述当前道路的道路边界的拟合程度；且，所述第一清扫路径的曲率变化。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准行驶轨迹信息包括基准行驶速度和基准行驶路径；所述当前道路信息为动态障碍物信息；

所述根据所述当前道路信息，确定所述当前道路的清扫轨迹的步骤，包括：

将所述基准行驶路径确定为所述当前道路的第二清扫路径；

根据所述动态障碍物信息以及所述基准行驶速度，确定所述当前道路的第二清扫速度；

基于所述第二清扫路径和所述第二清扫速度，确定所述当前道路的第二清扫轨迹。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述动态障碍物信息包括：所述动态障碍物的大小、所述动态障碍物的行驶速度、以及所述动态障碍物在所述当前道路上行驶的时间和距离；

所述根据所述动态障碍物信息以及所述基准行驶速度，确定所述自动清扫设备的第二清扫速度的步骤，包括：

基于所述基准行驶速度、所述当前道路的限速信息、所述动态障碍物的大小、以及所述动态障碍物在所述当前道路上行驶的时间和距离，利用启发式搜索方法，确定所述当前道路的初始清扫速度；

根据所述初始清扫速度、以及所述当前道路的第二清扫需求，确定第二多目标函数；

根据所述自动清扫设备的当前行驶速度、所述动态障碍物的行驶速度、所述动态障碍物在所述当前道路上行驶的时间和距离、以及所述第二多目标函数，优化所述初始清扫速度，得到所述当前道路的第二清扫速度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二清扫需求包括：在当前道路中，所述自动清扫设备与障碍物不发生碰撞；且，所述第二清扫速度小于所述当前道路的限制速度。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二多目标函数包括：所述第二清扫速度与所述初始清扫速度的拟合程度；且，第二清扫速度与所述基准行驶速度的相似度；且，所述第二清扫速度的加速度的变化量。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前道路信息还包括当前道路的交通元素；所述交通元素至少包括：交通信号灯、道路交口、人行道；所述方法还包括：

根据所述交通元素所指示的交通规则，确定所述自动清扫设备所处道路的第三清扫轨迹。

11.一种清扫轨迹的确定装置，其特征在于，所述装置设置于自动清扫设备；所述装置包括：

基准行驶轨迹信息获取模块，用于接收清扫指令，获取所述清扫指令对应的目标道路的基准行驶轨迹信息；其中，所述目标道路中包括一个或多个待清扫区域；

当前道路信息获取模块，用于基于所述基准行驶轨迹信息，控制所述自动清扫设备沿所述目标道路的边缘位置行驶，如果行驶进入所述待清扫区域，获取所述自动清扫设备所处道路的当前道路信息；

清扫轨迹确定模块，用于根据所述当前道路信息，确定所述当前道路的清扫轨迹。

12.一种自动清扫设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现权利要求1-10任一项所述的清扫轨迹的确定方法。

13.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现权利要求1-10任一项所述的清扫轨迹的确定方法。

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