WO2021114989A1 - 自主机器人及其控制方法、计算机存储介质 - Google Patents
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Definitions
- Figure 3 is a schematic diagram of multiple states of an autonomous robot in some embodiments of this specification.
- the left and right sides of the autonomous robot are working areas, and the front is a non-working area;
- the determining the boundary type of the boundary according to the motion trajectory may specifically include: determining whether there is a closed curve in the fitted motion trajectory; when there is a closed curve in the motion trajectory, further determining whether the length of the closed curve is greater than the set length.
- the detected boundary can be confirmed to be the outer boundary; when the length of the closed curve is not greater than the length threshold, the detected boundary can be confirmed It is the inner boundary; in order to realize the boundary type recognition of the boundary.
- the left and right sides of the autonomous robot are working areas, and the front is a non-working area;
- the control logic for the autonomous robot to walk along the edge may include the following situations:
- the status may include:
- These computer program instructions can also be stored in a computer-readable memory that can guide a computer or other programmable data processing equipment to work in a specific manner, so that the instructions stored in the computer-readable memory produce an article of manufacture including the instruction device.
- the device implements the functions specified in one process or multiple processes in the flowchart and/or one block or multiple blocks in the block diagram.
- this specification can be provided as a method, a system or a computer program product. Therefore, this specification may adopt the form of a complete hardware embodiment, a complete software embodiment, or an embodiment combining software and hardware. Moreover, this specification can take the form of a computer program product implemented on one or more computer-usable storage media (including but not limited to disk storage, CD-ROM, optical storage, etc.) containing computer-usable program codes.
- computer-usable storage media including but not limited to disk storage, CD-ROM, optical storage, etc.
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Abstract
一种自主机器人（100）及其控制方法、计算机存储介质，可以实现自主机器人（100）在无边界线场景下的沿边界行走。方法包括：当自主机器人（100）满足沿边行走触发条件时，使自主机器人（100）以随机行走方式探测边界；在探测到边界时，使自主机器人（100）执行第一沿边动作，以确定边界的边界类型；边界类型包括内边界和外边界；根据边界的类型及沿边行走触发条件，使自主机器人（100）执行第二沿边动作，以执行沿边任务。
Description
本申请要求了申请日为2019年12月13日，申请号为201911282318.2的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本说明书涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种自主机器人及其控制方法、计算机存储介质。
自主机器人(或称为自移动机器人)是其本体自带各种必要的传感器、控制器，在运行过程中无外界人为信息输入和控制的条件下，可以独立完成一定任务的机器人。自主机器人可在工作区域内按照规划的行走路径或采用随机行走方式执行作业任务。
一些自主机器人的工作区域的边界处布设有边界线(例如磁条等)，当自主机器人在移动过程中检测到边界线时，可以执行回避动作，以免自主机器人走出工作区域，从而保证了自主机器人的作业安全。但是，对于自主机器人的用户而言，布设边界线不仅施工麻烦还增加了用户的使用成本。
随着机器人技术的发展，目前已经出现有采用无边界技术(即不需要布设边界线)的自主机器人。这种自主机器人可以采用随机行走等方式执行作业任务。然而，在此情况下，如何控制自主机器人在无边界线场景下的沿边界行走，已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本说明书实施例的目的在于提供一种自主机器人及其控制方法、计算机存储介质，以实现自主机器人在无边界线场景下的沿边界行走。
为达到上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种自主机器人的沿边控制方法，包括：
当自主机器人满足沿边行走触发条件时，使自主机器人以随机行走方式探测边界；
在探测到边界时，使所述自主机器人执行第一沿边动作，以确定所述边界的边界类型；所述边界类型包括内边界和外边界；
根据所述边界的类型及所述沿边行走触发条件，使所述自主机器人执行第二沿边动作，以执行沿边任务。
另一方面，本说明书实施例还提供了一种自主机器人，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器运行时执行上述的沿边控制方法。
另一方面，本说明书实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的沿边控制方法。
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例可以在确认自主机器人满足沿边行走触发条件时，使自主机器人以随机行走方式探测边界；在探测到边界时，使自主机器人执行第一沿边动作，以确定边界的边界类型；然后根据边界的类型及沿边行走触发条件，使自主机器人执行第二沿边动作，以执行沿边任务，从而实现了自主机器人在无边界线场景下的沿边界行走。
为了更清楚地说明本说明书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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本说明书一些实施例中的自主机器人示意图；
图2为本说明书一些实施例中自主机器人的沿边控制方法的流程图；
图3为本说明书一些实施例中自主机器人的多个状态示意图；
图4为本说明书一些实施例中自主机器人执行第二沿边动作的流程图；
图5为本说明书一些实施例中自主机器人以随机行走方式探测边界的流程图；
图6为本说明书一些实施例中自主机器人沿边行走的流程图；
图7为本说明书另一些实施例中自主机器人以随机行走方式探测边界的流程图；
图8为本说明书另一些实施例中自主机器人沿边行走的流程图；
图9a为本说明书一实施例中工作区域的部分边界处遗漏的未作业部分示意图 (见图9a中的黑色部分)；
图9b为图9a所示的未作业部分在执行一次沿边作业后的示意图；
图9c为图9a所示的未作业部分在执行两次沿边作业后的示意图(两次执行的起始位置不同)；
图10为本说明书一实施例中自主机器人的边界传感器的安装示意图；
图11为本说明书另一些实施例中自主机器人的多个状态示意图。
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
参考图1所示，本说明书实施例提及的自主机器人100(或称为自移动机器人)可以在工作区域200内自主移动，以自动执行作业任务。在一些示例性实施例中，所述自主机器人100例如可以为地面清洁机器人(如扫地机、拖地机、扫雪机等)或草地护理机器人(如智能割草机、自动浇灌机、草坪护理机等)等。
为便于自主机器人充电，充电站一般安装于工作区域边缘。在无边界线的场景下，当自主机器人电量不足时，自主机器人需要沿边界行走，以便于尽快回归充电站充电。此外，当自主机器人采用随机行走方式执行作业任务时，工作区域的边界处一般难以被遍历到，从而容易出现作业覆盖不完整的问题。例如，以采用无边界技术的智能割草机为例，若采用随机行走方式执行割草任务，草坪的边界只能被随机修剪，从而容易出现一些漏切割的部分。因此，为了提高自主机器人的作业覆盖，自主机器人也需要进行沿边作业。
鉴于上述需求，本说明书实施例提供了自主机器人的沿边控制方法，该方法可由自主机器人执行。参考图2所示，在本说明书一些实施例中，所述沿边控制方法可以包括：当自主机器人满足沿边行走触发条件时，使自主机器人以随机行走方式探测边界；在探测到边界时，使所述自主机器人执行第一沿边动作，以确定所述边界的边界类型(边界类型可以为内边界或外边界)；根据所述边界的类型及所述沿边行走触发 条件，使所述自主机器人执行第二沿边动作，以执行沿边任务。由此，实现了自主机器人在无边界线场景下的沿边界行走。
结合图2所示，在本说明书另一些实施例中，当未探测到边界时，还可以使自主机器人继续以随机行走方式探测边界，以继续寻找边界。
在本说明书一些实施例中，沿边行走触发条件可以为自主机器人的电量低于设定的电量阈值。其中，电量阈值可以根据需要设定，例如，在一示例性实施例中，电量阈值可以为额定电量的四分之一。相应的，通过自主机器人的电源管理模块等，可以实时或定时获取自主机器人的剩余电量，以用于判断自主机器人是否满足沿边行走触发条件。
在本说明书另一些实施例中，沿边行走触发条件也可以为自主机器人接收到沿边作业指令。例如，以采用无边界技术的智能割草机为例，当需要进行修边(即沿边切割)时，用户可以向自主机器人发送沿边作业指令，相应的，当自主机器人接收到该沿边作业指令时，可以确认自主机器人当前满足了沿边行走触发条件。
在一些实施例中，用户可通过操作自主机器人上设置的控制开关或控制按键等，向自主机器人发送沿边作业指令。在另一些实施例中，用户也可以通过自主机器人配置的遥控器，向自主机器人发送沿边作业指令。在另一些实施例中，用户还可以通过客户端向自主机器人发送沿边作业指令。其中，所述客户端可以为便捷式终端，例如平板电脑、笔记本电脑、智能手机、数字助理、智能可穿戴设备等。其中，智能可穿戴设备可以包括智能手环、智能手表、智能眼镜、智能头盔等。当然，所述客户端并不限于上述具有一定实体的电子设备，其还可以为运行于上述电子设备中的软体。
当然，在本说明书中，沿边行走触发条件并不限于上述的沿边回归充电及沿边执行作业任务的场景。在本说明书其他一些实施例中，沿边行走触发条件也可以是其他场景。例如，可以是自主机器人为创建工作地图而执行探测工作区域边界坐标的场景等。
在使自主机器人以随机行走方式探测边界之前，自主机器人可能正处于移动状态。因此，自主机器人满足沿边行走触发条件时的位置可以是随机的，即自主机器人可能位于工作区域内任何一个可行走位置上。此时，可能难以确定最近的边界相对于自主机器人的位置。但是，由于自主机器人是位于工作区域内，当自主机器人朝四周任意方向移动，总可以探测到工作区域的边界。有鉴于此，可以使自主机器人以随机行走 方式探测边界。其中，所述随机行走方式移动是指：在开始探测边界时，自主机器人可以随机选择一个移动方向并开始直线运动。
在本说明书一些实施例中，所述使自主机器人以随机行走方式探测边界可以包括：在使自主机器人以随机行走方式移动的过程中，获取所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，并根据所述探测数据确定是否探测到边界。
本说明书实施例的自主机器人上可以设置有至少一个边界传感器。该边界传感器可以用于探测自主机器人周边指定范围内的地面工作环境，并生成所述探测数据。其中，所述周边指定范围可以根据需要选择。例如，周边指定范围可以为自主机器人的左侧、前方、后方和/或右侧中的任意一个或多个等。在一些示例性实施例中，当自主机器人为智能割草机时，所述边界传感器例如可以包括雷达传感器、视觉传感器或多光谱传感器等草地识别传感器。
在本说明书一些实施例中，边界传感器的数量和探测方向可与所述周边指定范围相适应，以便于提高自主机器人的边界探测效率。
例如，在一些示例性实施例中，当周边指定范围选择为自主机器人的左侧、前方和右侧时，自主机器人上可以设有三个边界传感器，且其探测方向分别对应朝向自主机器人的左侧、前方及右侧。在周边指定范围选择为自主机器人的左侧、前方和右侧的场景下，如果自主机器人上仅安装有一个边界传感器，则为了能够探测不同的方向，自主机器人需要进行原地旋转，如此会影响自主机器人的边界探测效率。
再如，在另一些示例性实施例中，当周边指定范围选择为自主机器人的左侧和右侧时，自主机器人上可以设有两个边界传感器，且其探测方向可分别对应朝向自主机器人左侧的侧前方及右侧的侧前方。其中，侧前方可以是指探测方向与自主机器人前方的夹角呈45°～60°之间的任意值。同样，在周边指定范围选择为自主机器人的左侧和右侧的场景下，如果自主机器人上仅安装有一个边界传感器，则为了能够探测不同的方向，自主机器人需要进行原地旋转，如此也会影响自主机器人的边界探测效率。
此外，自主机器人上安装的边界传感器应具有合适的俯视角，以便于自主机器人可以有效地识别工作区域的边界。例如，当自主机器人上安装有探测方向朝向前方的边界传感器时，该边界传感器应具有合适的俯视角，以便于自主机器人不仅可以有效地识别工作区域的边界，还可以有充分时间来响应边界传感器的识别结果，以免自主机器人走出工作区域。例如，在一些实施例中，如图10所示，俯视角α可以根据边 界传感器(如图10中的黑色圆所示)的安装高度H及自主机器人的预判距离L确定。具体的，
其中，预判距离L满足L≥V×T+L′，这里V为自主机器人的行走速度，T为第二边界传感器的响应时间，L′为自主机器人在工作区域内以速度V行走下的制动距离。
参考图5所示，在本说明书一些实施例中，以自主机器人上设有三个边界传感器，且其探测方向分别对应朝向自主机器人的左侧、前方及右侧为例，所述根据探测数据确定是否探测到边界可以包括以下情况：
(1)、当根据探测数据确定所述自主机器人的左侧及前方为工作区域，且右侧为非工作区域时，可以确认探测到边界。例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧及前方为草地，且右侧为非草地时，可以确认探测到草坪的边界，例如图3中的状态5所示。需要指出的是，这里将自主机器人处于左侧及前方为工作区域，且右侧为非工作区域时的状态，作为探测到边界的满足条件，可以使自主机器人探测到的是有利边界。即在这种有利边界下，由于自主机器人的前方是可行走的区域，使得自主机器人可以沿着边界前行，从而可以为自主机器人后续的沿边行走提供便利。
(2)、当根据探测数据确定所述自主机器人的左侧、前方及右侧为工作区域时，可以确认未探测到边界，并可以使所述自主机器人继续前进，以便于继续进行边界探测。例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧、前方及右侧均为草地时，可以确认未探测到草坪的边界，并可以使智能割草机继续前进，例如图3中的状态6所示。
(3)、当根据探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，可以确认未探测到边界，并使所述自主机器人后退指定距离(具体可以根据需要设定)后左转，以便于继续进行边界探测。其中，所述状态可以包括：
所述自主机器人的左侧、前方及右侧为非工作区域；
所述自主机器人的左侧及右侧为非工作区域，且前方为工作区域。
例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧、前方及右侧均为非草地(例如图3中的状态1所示)，或者当智能割草机的左侧及右侧均为非草地，且前方为草地时(例如图3中的状态8所示)；可以确认未探测到草坪的边界，并可以使智能割草机后退指定距离后左转。
(4)、当根据探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人右转，以便于继续进行边界探测；所述状态包括：
所述自主机器人的前方及右侧为工作区域，且左侧为非工作区域；
所述自主机器人的左侧及前方为非工作区域，且右侧为工作区域。
例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的前方及右侧为草地，且左侧为非草地(例如图3中的状态3所示)，可以使智能割草机右转；当智能割草机的左侧及前方为非草地，且右侧为草地(例如图3中的状态7所示)，可以使智能割草机右转。
(5)、当根据探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，可以确认未探测到边界，并可以使所述自主机器人左转，以便于继续进行边界探测。其中，所述状态可以包括：
所述自主机器人的左侧及右侧为工作区域，且前方为非工作区域；
所述自主机器人的前方及右侧为非工作区域，且左侧为工作区域。
例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机处于以下状态之一时，可以确认未探测到草坪的边界，并使所述自主机器人左转。其中，所述状态可以包括：
智能割草机的左侧及右侧为草地，且前方为非草地，例如图3中的状态2所示；
智能割草机的前方及右侧为非草地，且左侧为草地，例如图3中的状态4所示。
由此可见，通过上述图5所示的控制流程，自主机器人可以方便地找到边界，并进入沿边准备状态，即在沿边准备状态下，自主机器人的左侧及前方为工作区域，且右侧为非工作区域。
参考图7所示，在本说明书一些实施例中，以自主机器人上设有两个边界传感器，且其探测方向分别对应朝向自主机器人的左侧的侧前方及右侧的侧前方为例，所述根据探测数据确定是否探测到边界可以包括以下情况：
(1)、当根据探测数据确定所述自主机器人的左侧为工作区域，且右侧为非工作区域时，确认探测到边界。例如，以图11中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧为草地且右侧为非草地(例如图11中的状态c所示)时，可以确认智能割草机探测到边界。
(2)、当根据探测数据确定所述自主机器人的左侧及右侧为工作区域时，确认未 探测到边界，并使所述自主机器人前进，以便于继续进行边界探测。例如，以图11中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧及右侧均为草地(例如图11中的状态d所示)时，可以确认智能割草机未探测到边界，并可使智能割草机继续前进，以便于继续进行边界探测。
(3)、当根据探测数据确定所述自主机器人的左侧为非工作区域，且右侧为工作区域时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人右转，以便于继续进行边界探测。例如，以图11中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧及右侧均为草地(例如图11中的状态b所示)时，可以确认智能割草机未探测到边界，并可使智能割草机向右转，以便于继续进行边界探测。
(4)、当根据探测数据确定所述自主机器人的左侧及右侧为非工作区域时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人后退指定距离后左转，以便于继续进行边界探测。例如，以图11中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧及右侧均为非草地(例如图11中的状态a所示)时，可以确认智能割草机未探测到边界，并可使智能割草机后退指定距离后左转，以便于继续进行边界探测。
由此可见，通过上述图7所示的控制流程，自主机器人也可以方便地找到边界，并进入沿边准备状态，即在沿边准备状态下，自主机器人的左侧为工作区域且右侧为非工作区域。
在本说明书一些实施例中，所述使自主机器人执行第一沿边动作，可以认为是一种试探性沿边行走。由于找到的边界可能是内边界，也可能是外边界，且考虑到不同的沿边任务下，需要沿的边界可能会不同。例如，在回归充电场景下，一般沿外边界回归；而在沿边作业场景下，则可以是既沿内边界作业，也沿外边界作业。因此，当找到边界时，需要进一步区分边界的边界类型。
参考图4所示，在本说明书一些实施例中，所述使自主机器人执行第一沿边动作可以包括如下步骤：
首先根据自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，可以使所述自主机器人沿边行走，并记录所述自主机器人的位移数据及沿边持续时间。
然后判断所述沿边持续时间是否达到设定的时长阈值。
当所述沿边持续时间未达到所述时长阈值时，可以使所述自主机器人以随机行走方式重新探测边界。
当所述沿边持续时间达到所述时长阈值时，可以根据记录的位移数据拟合所述自主机器人的运动轨迹，以根据运动轨迹确定边界的边界类型。
所述根据运动轨迹确定边界的边界类型，具体可以包括：判断拟合出的运动轨迹中是否存在闭合曲线；当所述运动轨迹中存在闭合曲线时，进一步判断所述闭合曲线的长度是否大于设定的长度阈值；当所述闭合曲线的长度大于所述长度阈值时，可以确认探测到的边界为外边界；当所述闭合曲线的长度不大于所述长度阈值时，可以确认探测到的边界为内边界；从而实现边界的边界类型识别。
在本说明书一实施例中，上述位移数据可以通过自主机器人上安装的惯性传感器(IMU)实现。当然，在本说明书其他实施例中，上述位移数据也可以通过其他具有实现位移数据采集功能的传感器或传感器组实现。
在本说明书一些实施例中，工作区域内可能会分布有占地面积较小的小障碍物(例如花盆、小石块等)。这些小障碍物的轮廓虽然实际上也是内边界，但相对于工作区域内的泳池、建筑物等占地面积较大的大障碍物而言，这些小障碍物的轮廓太小，以至于可以将其忽略。因此，可以不将小障碍物的轮廓视为内边界。同时，鉴于自主机器人沿小障碍物的轮廓行走的持续时间一般会很短，因此，可以通过设置沿边持续时长(即上述的时长阈值)的方式，来确认探测到边界的是否为小障碍的轮廓。如此，当沿边持续时间未达到所述时长阈值时，表明当前探测到的边界是小障碍的轮廓，而非内边界或外边界；因此，可以使所述自主机器人以随机行走方式重新探测边界。当沿边持续时间达到所述时长阈值时，表明当前探测到的边界为内边界或外边界；为了进一步区分，可以根据记录的位移数据实时或定时拟合出自主机器人的运动轨迹，以根据运动轨迹确定边界的边界类型。
通常，在创建工作区域的地图时，就可以确定工作区域内的障碍物分布情况。因此，可以根据工作区域内的最大障碍物的轮廓设定长度阈值。如果运动轨迹中的闭合曲线的长度大于该长度阈值，表明自主机器人环绕的边界是大于最大障碍物的轮廓的，因此，可以断定该边界为外边界；否则，可以断定该边界为内边界。当然，在另一些情况下，如果工作区域无障碍物或最大障碍物也属于上述的小障碍物；则当沿边持续时间达到时长阈值时，既可以识别出探测到的边界为外边界。
在本说明书一些实施例中，所述根据边界的类型及所述沿边行走触发条件，使所述自主机器人执行第二沿边动作，可以包括以下几种情况：
当所述沿边行走触发条件为所述自主机器人电量低于电量阈值，且所述边界为外边界时，可以根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，以回归充电站充电。
当所述沿边行走触发条件为所述自主机器人电量低于电量阈值，且所述边界为内边界时，可以使所述自主机器人以随机行走方式重新探测边界。
当所述沿边行走触发条件为接收到沿边作业指令，且所述边界为外边界时；或者，当所述沿边行走触发条件为接收到沿边作业指令，且所述边界为内边界时；可以根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，并开启所述自主机器人的作业执行机构，以执行沿边作业。例如，以采用无边界技术的智能割草机为例，当沿边行走触发条件为接收到沿边作业指令时，智能割草机可以启动刀盘并沿边界进行沿边切割。
如图6所示，在本说明书一些实施例中，以自主机器人上设有三个边界传感器，且其探测方向分别对应朝向自主机器人的左侧、前方及右侧为例，所述根据自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走的控制逻辑可以包括如下情况：
(1)、当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，可以使所述自主机器人右转，以便于继续进行沿边。所述状态可以包括：
所述自主机器人的左侧、前方及右侧为工作区域；
所述自主机器人的前方及右侧为工作区域，且左侧为非工作区域；
所述自主机器人的左侧及前方为非工作区域，且右侧为工作区域。
例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧、前方及右侧均为草地时(例如图3中的状态6所示)，可以使智能割草机右转；当智能割草机的前方及右侧为草地，且左侧为非草地(例如图3中的状态3所示)，可以使智能割草机右转；当智能割草机的左侧及前方为非草地，且右侧为草地(例如图3中的状态7所示)，可以使智能割草机右转。
(2)、当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，可以使所述自主机器人后退指定距离(具体可以根据需要设定)后左转，以便于继续进行沿边。所述状态可以包括：
所述自主机器人的左侧、前方及右侧为非工作区域；
所述自主机器人的左侧及右侧为非工作区域，且前方为工作区域。
例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧、前方及右侧均为非草地(例如图3中的状态1所示)，或者当智能割草机的左侧及右侧均为非草地，且前方为草地时(例如图3中的状态8所示)；可以使智能割草机后退指定距离后左转。
(3)、当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，可以使所述自主机器人左转，以便于继续进行沿边。所述状态可以包括：
所述自主机器人的左侧及前方为工作区域，且右侧为非工作区域；
所述自主机器人的左侧及右侧为工作区域，且前方为非工作区域；
所述自主机器人的前方及右侧为非工作区域，且左侧为工作区域。
例如，以图3中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机处于以下状态之一时，可以使智能割草机左转。所述状态可以包括：
智能割草机的左侧及前方为草地，且右侧为非草地，例如图3中的状态5所示；
智能割草机的左侧及右侧为草地，且前方为非草地，例如图3中的状态2所示；
智能割草机的前方及右侧为非草地，且左侧为草地，例如图3中的状态4所示。
参考图8所示，在本说明书另一些实施例中，以自主机器人上设有两个边界传感器，且其探测方向分别对应朝向自主机器人左侧的侧前方及右侧的侧前方为例，所述所述根据自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走的控制逻辑可以包括如下情况：
(1)、当根据所述探测数据确定所述自主机器人的左侧为工作区域，且右侧为非工作区域时，使所述自主机器人左转，以便于继续进行沿边。例如，以图11中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧为草地且右侧为非草地(例如图11中的状态c所示)时，可以使智能割草机左转。
(2)、当根据所述探测数据确认所述自主机器人处于以下状态之一时，使所述自主机器人右转，以便于继续进行沿边。所述状态可以包括：
所述自主机器人的左侧及右侧为工作区域；
所述自主机器人的左侧为非工作区域，且右侧为工作区域。
例如，以图11中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧及右侧为草地(例如图11中的状态d所示)时，或当智能割草机的左侧为非草地且右 侧为草地(例如图11中的状态b所示)时，可以使智能割草机右转。
(3)、当根据所述探测数据确定所述自主机器人的左侧及右侧为非工作区域时，使所述自主机器人后退指定距离后左转，以便于继续进行沿边。例如，以图11中的采用无边界技术的智能割草机为例，当智能割草机的左侧及右侧均为非草地(例如图11中的状态a所示)时，可以使智能割草机后退指定距离后左转。
考虑到自主机器人的沿边行走轨迹是曲线，当自主机器人沿某一个边界(内边界或外边界)完成一次沿边作业时，一般难以达到较好的作业覆盖率。同样，当自主机器人从同一起始位置执行多次沿边作业时，由于作业路径重复，也难以达到较好的作业覆盖率。为此，可以使自主机器人从不同起始位置执行多次沿边作业，以提高作业覆盖率。
例如，图9a示出了工作区域的部分边界处遗漏的未作业部分示意图(参见图9a中的黑色部分)。当沿该部分边界执行一次沿边作业后，剩余未作业部分如图9b中黑色部分部所示。当沿该部分边界执行两次沿边作业(两次执行的起始位置不同)后，剩余未业部分如图9c中黑色部分部所示。由此，可以推断，随着执行次数的增多(各次执行的起始位置各不相同)，该部分边界处的剩余未作业部分会越来越少。因此，对于沿边作业，在预先设置了执行次数后，通过从不同起始位置执行多次沿边作业，最终可以达到期望的作业覆盖率。其中，各次执行的起始位置的控制策略可以根据需要设置，例如，在一示例性实施例中，可以在完成一次沿边作业后，使自主机器人随机前进一段设定的距离(例如半个机身的长度等)，从而形成新的起始位置。
在沿边作业的场景下，当完成了一个边界的作业时，可以重新需要新的边界进行作业，直至完成工作区域内所有边界的沿边作业。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
本说明书的方法实施例中可能使用了诸如“左转”、“右转”等转向术语，以便于描述自主机器人在移动过程中的位移方向变化。应当理解的是，本说明书提及的“左转”、“右转”可以是指：行进过程中的向左转向、向右转向；也可以是指原地向左旋转、向右旋转，并在旋转后继续行走。
此外，为了便于描述，本说明书的各个实施例中，自主机器人以随机行走方式探 测边界、执行第一沿边动作以及执行第二沿边动作的移动控制逻辑，均是以自主机器人的沿边采用右侧沿边为前提。显然，在本说明书其他实施例中，自主机器人的沿边也可以是左侧沿边；在此情况下，相应的控制逻辑可以对称性或适应性调整即可，本说明书对此不做限定。
为了描述的方便，描述以上沿边控制装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存 储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁盘式存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书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，本说明书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。
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。
Claims (28)
- 一种自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，包括：当自主机器人满足沿边行走触发条件时，使自主机器人以随机行走，在随机行走过程中，获取所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，根据所述探测数据确定是否探测到边界；在探测到边界时，使所述自主机器人执行第一沿边动作，以确定所述边界的边界类型；所述边界类型包括内边界和外边界；根据所述边界的类型及所述沿边行走触发条件，使所述自主机器人执行第二沿边动作，以执行沿边任务；其中，所述自主机器人设有至少两个探测方向不同的边界传感器，用于探测所述边界。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧及前方为工作区域，且第二侧为非工作区域时，确认探测到边界；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧、前方及第二侧为工作区域时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人前进，以便于继续进行边界探测；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人后退指定距离后向第一侧转向，以便于继续进行边界探测；所述状态包括：所述自主机器人的第一侧、前方及第二侧为非工作区域；所述自主机器人的第一侧及第二侧为非工作区域，且前方为工作区域；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所 述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人向第一侧转向，以便于继续进行边界探测；所述状态包括：所述自主机器人的第一侧及第二侧为工作区域，且前方为非工作区域；所述自主机器人的前方及第二侧为非工作区域，且第一侧为工作区域；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人向第二侧转向，以便于继续进行边界探测；所述状态包括：所述自主机器人的前方及第二侧为工作区域，且第一侧为非工作区域；所述自主机器人的第一侧及前方为非工作区域，且第二侧为工作区域；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧为工作区域，且第二侧为非工作区域时，确认探测到边界；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧及第二侧为工作区域时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人前进，以便于继续进行边界探测；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧为非工作区域，且第二侧为工作区域时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人右转，以便于继续进行边界探测； 其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧及第二侧为非工作区域时，确认未探测到边界，并使所述自主机器人后退指定距离后向第一侧转向，以便于继续进行边界探测；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述使所述自主机器人执行第一沿边动作，包括：根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，并记录所述自主机器人的位移数据及沿边持续时间；判断所述沿边持续时间是否达到设定的时长阈值；当所述沿边持续时间达到所述时长阈值时，根据记录的位移数据拟合所述自主机器人的运动轨迹；根据所述运动轨迹确定所述边界的边界类型。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述运动轨迹确定所述边界的边界类型，包括：确认所述运动轨迹中是否存在闭合曲线；当所述运动轨迹中否存在闭合曲线时，判断所述闭合曲线的长度是否达到设定长度阈值；当所述闭合曲线的长度大于所述长度阈值时，确认探测到的边界为外边界；当所述闭合曲线的长度不大于所述长度阈值时，确认探测到的边界为内边界。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述使自主机器人执行第一沿边动作，还包括：当所述沿边持续时间未达到所述时长阈值时，使所述自主机器人以随机行走方式重新探测边界。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述运动轨迹确定所述边界的边界类型，还包括：当所述运动轨迹中不存在闭合曲线时，根据记录的位移数据拟合所述自主机器人的运动轨迹，以再次确定所述边界的边界类型。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述边界的类型及所述沿边行走触发条件，使所述自主机器人执行第二沿边动作，包括：当所述沿边行走触发条件为所述自主机器人电量低于电量阈值，且所述边界为外边界时，根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，以回归充电站充电。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述边界的类型及所述沿边行走触发条件，使所述自主机器人执行第二沿边动作，还包括：当所述沿边行走触发条件为所述自主机器人电量低于电量阈值，且所述边界为内边界时，使所述自主机器人以随机行走方式重新探测边界。
- 如权利要求1所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述边界的类型及所述沿边行走触发条件，使所述自主机器人执行第二沿边动作，还包括：当所述沿边行走触发条件为接收到沿边作业指令，且所述边界为外边界时；或者，当所述沿边行走触发条件为接收到沿边作业指令，且所述边界为内边界时；根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，并开启所述自主机器人的作业执行机构，以执行沿边作业。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，使所述自主机器人向第一侧转向；所述状态包括：所述自主机器人的第一侧及前方为工作区域，且第二侧为非工作区域；所述自主机器人的第一侧及第二侧为工作区域，且前方为非工作区域；所述自主机器人的前方及第二侧为非工作区域，且第一侧为工作区域；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人处于以下状态之一时，使所述自主机器人向第二侧转向；所述状态包括：所述自主机器人的第一侧、前方及第二侧为工作区域；所述自主机器人的前方及第二侧为工作区域，且第一侧为非工作区域；所述自主机器人的第一侧及前方为非工作区域，且第二侧为工作区域；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，还包括：当根据所述探测数据确认所述自主机器人处于以下状态之一时，使所述自主机器人后退指定距离后向第一侧转向：所述自主机器人的第一侧、前方及第二侧为非工作区域；所述自主机器人的第一侧及第二侧为非工作区域，且前方为工作区域；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述自主机器人的边界传感器当前采集的探测数据，使所述自主机器人沿边行走，包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧为工作区域，且第二侧为非工作区域时，使所述自主机器人向第一侧转向；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确认所述自主机器人处于以下状态之一时，使所述自主机器人向第二侧转向：所述自主机器人的第一侧及第二侧为工作区域；所述自主机器人的第一侧为非工作区域，且第二侧为工作区域；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求11所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述根据所述探测数据确定是否探测到边界，还包括：当根据所述探测数据确定所述自主机器人的第一侧及第二侧为非工作区域时，使所述自主机器人后退指定距离后向第一侧转向；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求17所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述执行沿边作业，包括：从不同起始位置执行多次沿边作业。
- 如权利要求4-6及18-20中任意一项所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述自主机器人上设有三个边界传感器，且其探测方向分别对应朝向所述自主机器人的第一侧、前方及第二侧；其中，所述第一侧为左侧且所述第二侧为右侧，或者，所述第一侧为右侧且所述第二侧为左侧。
- 如权利要求7-10及21-23中任意一项所述的自主机器人的沿边控制方法，其特征在于，所述自主机器人上设有两个边界传感器，且其探测方向分别对应朝向所述自主机器人的第一侧的侧前方及第二侧的侧前方。
- 一种自主机器人，其特征在于，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器运行时执行权利要求1-26任意一项所述的沿边控制方法。
- 一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-26所述的沿边控制方法。
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