CN113867353A - 一种清扫机器人的自动回程路径规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了清洁设备技术领域的一种清扫机器人的自动回程路径规划方法，包括被动触发的自动回程路径规划方法和自发的自动回程路径规划方法，其中：所述被动触发的自动回程路径规划方法，包括：响应于达到被动触发条件时，规划自动回程的全部可能路径；基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径；基于可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径；所述自发的自动回程路径规划方法，包括：响应于工作一定距离时，启动回程观察机制，规划自动回程的全部可能路径；基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出最短路径；响应于满足自主回程条件时，选择最短路径自发启动回程。本发明能够在工作中自动规划最优回程路径并判断执行。
Description
技术领域
本发明涉及一种清扫机器人的自动回程路径规划方法，属于清洁设备技术领域。
背景技术
清扫机器人是一种用于路面清洁的高效清扫设备，其广泛应用于商场、居民楼、广场、公园、景区和城区辅道等室内外路面的清扫，尺寸小巧，应用灵活。
白天作业会影响正常交通秩序，也会影响自身效率，且使用人工操作存在成本高、不能连续作业等缺点，而无人驾驶技术可以实现清扫机器人的夜间自动连续作业，目前无人驾驶技术对无人驾驶的建图定位、作业路径规划等环节关注较多，而自动回程路径存在冗长、呆板等不合理问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种清扫机器人的自动回程路径规划方法，能够达到在工作中自动规划最优回程路径并判断执行，减少回程距离，提高工作效率，有效节省能源和时间的效果。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种清扫机器人的自动回程路径规划方法，包括被动触发的自动回程路径规划方法和自发的自动回程路径规划方法，其中：
所述被动触发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于达到被动触发条件时，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径；
基于可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径；
所述自发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于工作一定距离时，启动回程观察机制，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出最短路径；
响应于满足自主回程条件时，选择最短路径自发启动回程。
进一步的，所述被动触发条件包括清扫机器人的垃圾满位报警时、水位报警时、作业完成时和收到回程指令。
进一步的，基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径，包括：
当Ls≥LAx+Lσ时，路径Ax为可行路径；
当Ls＜LAx+Lσ时，路径Ax为不可行路径；
其中，x＝1、2…n；Ls为剩余续航里程，Lσ为安全余量，LAx为路径Ax对应的回程距离。
进一步的，基于可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径，包括：
可行路径回程阻值为Q，QBx＝LBx*α+TBx*β+KBx*γ；
其中，QBx为可行路径Bx的回程阻值，x＝1、2…m，LBx为可行路径Bx的回程距离，α为距离影响系数，TBx为可行路径Bx的回程时间，β为时间影响系数，KBx为可行路径Bx回程困难指数，γ为困难影响系数；
最优路径Bg回程对应回程阻值QBg＝min[QB1、QB2…QBm]；
其中，B1、B2…Bm为可行路径。
进一步的，响应于工作一定距离时，启动回程观察机制，包括：
Ls/L0≥θ，不启动回程观察机制；
Ls/L0＜θ，启动回程观察机制；
其中，Ls为剩余续航里程；L0为工作初始续航里程；θ为预设阀值。
进一步的，基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出最短路径，包括：
LCd＝min[LC1、LC2…LCv]，LCx为可能路径Cx的对应回程距离，LCd为最短路径Cd的对应回程距离，x＝1、2…v。
进一步的，响应于满足自主回程条件时，选择最短路径自发启动回程，包括：
当Ls≥LCd+Lω时，清扫机器人继续工作；
当Ls＜LCd+Lω时，清扫机器人自动回程；
其中，Ls为剩余续航里程，LCd为最短路径Cd的对应回程距离，Lω为安全余量。
进一步的，所述方法由清扫机器人执行，清扫机器人包括：
垃圾满位报警装置，检测垃圾箱装载容量，于垃圾箱满时发出报警信号；
整车控制系统，接收报警信号后，传送信号至无人驾驶系统；
所述无人驾驶系统接收整车控制系统所传送的信号后，规划自动回程路径。
第二方面，一种清扫机器人的自动回程路径规划装置，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
第三方面，计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
一、本发明提供了一种清扫机器人的自动回程路径规划方法，可以在工作中自动规划最优回程路径并判断执行，减少回程距离，提高工作效率。
二、本发明提供了被动触发的自动回程路径规划方法和自发的自动回程路径规划方法两种自动回程路径规划方法，使得清扫机器人在不同情况下均能够执行自动回程路径规划，提升了清扫机器人的功能性。
三、本发明在执行自动回程路径规划时，考虑了回程距离、回程时间和回程困难的影响、续航里程等多方面影响因素，使得最终选择的回程路径更加合理和快捷。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的清扫机器人的自动回程路径规划流程示意图；
图2是本发明实施例一提供的被动触发的自动回程路径规划过程示意图；
图3是本发明实施例一提供的自主的自动回程路径规划过程示意图；
图4是本发明实施例一提供的清扫机器人整体布置示意图；
图5是本发明实施例一提供的一种场所自主回程路径示意图；
图6是本发明实施例一提供的一种场所垃圾满位报警回程路径示意图。
图中：1、线控底盘；2、无人驾驶系统；3、箱体总成；4、清扫总成；5、吸尘总成；6、洒水总成；11、底盘总成；12、司机室；13、动力电池系统；14、整车控制系统；21、传感器集群；22、无人驾驶计算平台；31、箱体；32、垃圾满位报警装置；61、清水箱；62、水位报警装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
本发明提供的一种清扫机器人的自动回程路径规划方法，可以在工作中自动规划最优回程路径并判断执行，减少回程距离，提高工作效率。该方法包括被动触发的自动回程路径规划方法和自发的自动回程路径规划方法。
一、被动触发的自动回程路径规划方法，清扫机器人于垃圾满位报警或水位报警时、作业完成时或收到回程指令等其它原因时被动触发，如图6所示，当垃圾箱满时，垃圾满位报警装置32向整车控制系统14发出报警信号，继而传送至无人驾驶系统2，触发无人驾驶系统2规划自动回程路径，过程如图1和图2所示：
S1、当被动触发清扫机器人回程时，清扫机器人根据地图规划其所处位置回到工作站Z的可能路径，标记为A1、A2…An，工作站Z可以是清扫机器人存放点，可以是充电点，可以是补水点或垃圾倾倒点。
S2、清扫机器人对可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径，具体的：
当Ls≥LAx+Lσ时，路径Ax为可行路径；
当Ls＜LAx+Lσ时，路径Ax为不可行路径；
其中，x＝1、2…n；Ls为剩余续航里程，Lσ为安全余量，LAx为路径Ax对应的回程距离，清扫机器人对可行路径进行标记，分别为B1、B2…Bm(m≤n)。
S3、清扫机器人对可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径，具体的：
可行路径回程阻值为Q，QBx＝LBx*α+TBx*β+KBx*γ；
其中，QBx为可行路径Bx的回程阻值，x＝1、2…m，LBx为可行路径Bx的回程距离，α为距离影响系数，TBx为可行路径Bx的回程时间，β为时间影响系数，KBx为可行路径Bx回程困难指数，γ为困难影响系数，其中K与路径Bx的平坦度、障碍物数量大小、可行宽度、弯道数量等有关，清扫机器人选取最优路径Bg回程，其对应回程阻值QBg＝min[QB1、QB2…QBm]。
二、自发的自动回程路径规划方法，如图5所示，清扫机器人工作时，会比对剩余续航里程和工作初始续航里程等信息，满足回程观察机制后选取最短路径，满足自主回程条件时启动回程路径规划，具体过程如图1和图3所示，包括：
S1、当清扫机器人工作一定距离后会启动回程观察机制，具体的：
Ls/L0≥θ，不启动回程观察机制；
Ls/L0＜θ，启动回程观察机制；
其中，Ls为剩余续航里程；L0为工作初始续航里程；θ为预设阀值。
S2、清扫机器人启动回程观察机制后，对其所处位置回到工作站Z的可能回程路径进行规划，标记为C1、C2…Cv，并选取最短路径Cd，具体的：
LCd＝min[LC1、LC2…LCv]，LCx为可能路径Cx的对应回程距离，LCd为最短路径Cd的对应回程距离，x＝1、2…v；
S3、当满足自主回程条件时，清扫机器人选择最短路径Cd自发启动回程，具体的：
当Ls≥LCd+Lω时，清扫机器人继续工作；
当Ls＜LCd+Lω时，清扫机器人自动回程；Lω为安全余量。
组成结构上，如图4所示，上述的清扫机器人包括：
线控底盘1，是清扫机器人的行走、转向、制动和承载装置，线控底盘1具体包括底盘总成11、司机室12、动力电池系统13、整车控制系统14等，动力电池系统13为清扫机器人提供动力，整车控制系统14与底盘总成11、动力电池系统13等连接，可以控制清扫机器人的行走、转向、制动等动作并监控动力电池系统电量等整车状态；
无人驾驶系统2，基于多传感器集群融合识别计算技术实现建图定位、路径规划、无人驾驶作业等功能；无人驾驶系统2具体包括传感器集群21和无人驾驶计算平台22，无人驾驶计算平台22与整车控制系统14连接，获得剩余续航里程Ls、垃圾满位报警、水位报警等信息，并可以通过整车控制系统14控制线控底盘1的工作状态。
该种清扫机器人还包括：
箱体总成3，设置在线控底盘1后上方，内部设置有箱体31和风机等，是垃圾吸拾的驱动源和垃圾存放结构，其还设置垃圾满位报警装置32，当垃圾箱满时，可以向整车控制系统14发出垃圾满位报警信号；
清扫总成4，设置在线控底盘前方两侧，用于垃圾清扫作业；
吸尘总成5，设置在司机室下方，并与箱体总成连接，用于吸尘作业；
洒水总成6，其清水箱61设置在司机室12下方，其在清扫总成4和吸尘总成5布置有喷淋降尘口，用于洒水降尘，清水箱61布置有水位报警装置62，当水位低时，可以向整车控制系统14发出水位报警信号。
实施例二：
本发明实施例还提供了一种清扫机器人的自动回程路径规划装置，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行下述方法的步骤：
包括被动触发的自动回程路径规划方法和自发的自动回程路径规划方法，其中：
所述被动触发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于达到被动触发条件时，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径；
基于可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径；
所述自发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于工作一定距离时，启动回程观察机制，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出最短路径；
响应于满足自主回程条件时，选择最短路径自发启动回程。
实施例三：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现下述方法的步骤：
包括被动触发的自动回程路径规划方法和自发的自动回程路径规划方法，其中：
所述被动触发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于达到被动触发条件时，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径；
基于可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径；
所述自发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于工作一定距离时，启动回程观察机制，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出最短路径；
响应于满足自主回程条件时，选择最短路径自发启动回程。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，包括被动触发的自动回程路径规划方法和自发的自动回程路径规划方法，其中：
所述被动触发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于达到被动触发条件时，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径；
基于可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径；
所述自发的自动回程路径规划方法，包括：
响应于工作一定距离时，启动回程观察机制，规划自动回程的全部可能路径；
基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出最短路径；
响应于满足自主回程条件时，选择最短路径自发启动回程。
2.根据权利要求1所述的清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，所述被动触发条件包括清扫机器人的垃圾满位报警时、水位报警时、作业完成时和收到回程指令。
3.根据权利要求1所述的清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出可行路径，包括：
当Ls≥LAx+Lσ时，路径Ax为可行路径；
当Ls＜LAx+Lσ时，路径Ax为不可行路径；
其中，x＝1、2…n；Ls为剩余续航里程，Lσ为安全余量，LAx为路径Ax对应的回程距离。
4.根据权利要求1所述的清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，基于可行路径进行优劣判断，筛选出最优路径，包括：
可行路径回程阻值为Q，QBx＝LBx*α+TBx*β+KBx*γ；
其中，QBx为可行路径Bx的回程阻值，x＝1、2…m，LBx为可行路径Bx的回程距离，α为距离影响系数，TBx为可行路径Bx的回程时间，β为时间影响系数，KBx为可行路径Bx回程困难指数，γ为困难影响系数；
最优路径Bg回程对应回程阻值QBg＝min[QB1、QB2…QBm]；
其中，B1、B2…Bm为可行路径。
5.根据权利要求1所述的清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，响应于工作一定距离时，启动回程观察机制，包括：
Ls/L0≥θ，不启动回程观察机制；
Ls/L0＜θ，启动回程观察机制；
其中，Ls为剩余续航里程；L0为工作初始续航里程；θ为预设阀值。
6.根据权利要求1所述的清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，基于全部可能路径进行可行性判断，筛选出最短路径，包括：
LCd＝min[LC1、LC2…LCv]，LCx为可能路径Cx的对应回程距离，LCd为最短路径Cd的对应回程距离，x＝1、2…v。
7.根据权利要求1所述的清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，响应于满足自主回程条件时，选择最短路径自发启动回程，包括：
当Ls≥LCd+Lω时，清扫机器人继续工作；
当Ls＜LCd+Lω时，清扫机器人自动回程；
其中，Ls为剩余续航里程，LCd为最短路径Cd的对应回程距离，Lω为安全余量。
8.根据权利要求1所述的清扫机器人的自动回程路径规划方法，其特征是，所述方法由清扫机器人执行，清扫机器人包括：
垃圾满位报警装置，检测垃圾箱装载容量，于垃圾箱满时发出报警信号；
整车控制系统，接收报警信号后，传送信号至无人驾驶系统；
所述无人驾驶系统接收整车控制系统所传送的信号后，规划自动回程路径。
9.一种清扫机器人的自动回程路径规划装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～8任一项所述方法的步骤。
10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～8任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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