WO2022062470A1 - 一种基于密集障碍物的清扫控制方法 - Google Patents

一种基于密集障碍物的清扫控制方法 Download PDF

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赖钦伟
肖刚军
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Definitions

  • the invention relates to the technical field of robot cleaning control, in particular to a cleaning control method based on dense obstacles.
  • the sweeper robot usually needs to cover and clean the cleaning environment.
  • the cleaning coverage area includes common corners in the home environment, around the legs of chairs, around the legs of tables, and so on.
  • In a domestic environment there are relatively narrow passable areas between the legs of the chair and between the legs of the table.
  • the legs of the chair and the legs of the table can be regarded as densely distributed obstacles.
  • the gaps, the area around the chair feet, and the area around the table will become the areas that the robot vacuum cleaner easily misses.

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Abstract

本发明公开一种基于密集障碍物的清扫控制方法，包括：步骤1、根据障碍物的栅格在栅格地图中被预先设置的滑动矩形框框定的数目特征，标记出密集障碍物点，然后进入步骤2；步骤2、根据栅格地图中标记出的密集障碍物点，规划出终点位置是对应密集障碍物点且没有经过其他的障碍物的栅格的导航路径；然后进入步骤3；步骤3、在所述清洁机器人按照所述步骤2规划出的导航路径导航至每个密集障碍物点对应的实际位置的过程中，根据所述清洁机器人检测到的障碍物碰撞情况，控制所述清洁机器人完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈，并标记当前碰撞的障碍物对应栅格的清扫状态，其中，所述清洁机器人在绕当前碰撞的障碍物行走的过程中保持执行清扫作业。

Description

一种基于密集障碍物的清扫控制方法 技术领域
本发明涉及机器人清扫控制的技术领域，具体涉及一种基于密集障碍物的清扫控制方法。
 背景技术
扫地机机器人通常需要对清扫的环境进行覆盖清扫，清扫覆盖区域包括家庭环境常见的角落、椅脚周围、桌子脚周围等等。在家庭环境中，椅脚之间和桌子脚之间都是较为狭小的可通行区域，可以将椅脚和桌子脚视为密集分布的障碍物，椅脚之间的空隙、桌子脚之间的空隙、椅脚周围区域、桌子周围区域都会成为扫地机机器人容易漏扫的区域。
 技术问题
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 技术解决方案
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 有益效果
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 附图说明
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 本发明的最佳实施方式
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 本发明的实施方式
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 工业实用性
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 序列表自由内容
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Claims (18)

  1. 一种基于密集障碍物的清扫控制方法，其特征在于，该清扫控制方法包括：步骤1、根据障碍物的栅格在栅格地图中被预先设置的滑动矩形框框定的数目特征，标记出密集障碍物点，然后进入步骤2；步骤2、根据栅格地图中标记出的密集障碍物点，规划出终点位置是对应密集障碍物点且没有经过其他的障碍物的栅格的导航路径；然后进入步骤3；步骤3、在所述清洁机器人按照所述步骤2规划出的导航路径导航至每个密集障碍物点对应的实际位置的过程中，根据所述清洁机器人检测到的障碍物碰撞情况，控制所述清洁机器人完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈，并标记当前碰撞的障碍物对应栅格的清扫状态，其中，所述清洁机器人在绕当前碰撞的障碍物行走的过程中保持执行清扫作业。
  2. 根据权利要求1所述清扫控制方法，其特征在于，所述清扫控制方法还包括：步骤4、当所述清洁机器人按照所述步骤2规划出的导航路径导航遍历完所有已标记的密集障碍物点后，再控制所述清洁机器人导航至未清扫区域，然后返回所述步骤1以标记出新的密集障碍物点，再重复前述步骤，直到所述清洁机器人遍历完所述栅格地图对应的全部区域。
  3. 根据权利要求2所述清扫控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述在所述清洁机器人按照所述步骤2划出的导航路径导航至每个密集障碍物点对应的实际位置的过程中，根据所述清洁机器人检测到的障碍物碰撞情况，控制所述清洁机器人完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈，并标记当前碰撞的障碍物对应栅格的清扫状态的方法包括：在所述清洁机器人按照所述步骤2规划出的导航路径导航至待清扫的密集障碍物点对应的实际位置之前，如果检测到碰撞上障碍物，则控制所述清洁机器人绕当前碰撞的障碍物行走一圈，当所述清洁机器人完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈后，将这个障碍物标记为已清扫障碍物状态；在所述清洁机器人已经导航至待清扫的密集障碍物点对应的实际位置时，如果检测到碰撞上这个待清扫的密集障碍物点处的障碍物，则控制所述清洁机器人绕这个待清扫的密集障碍物点处的障碍物行走一圈，当所述清洁机器人完成绕这个待清扫的密集障碍物点处的障碍物行走一圈后，将这个待清扫的密集障碍物点标记为已清扫障碍物状态；其中，待清扫的密集障碍物点是预先配置的用于清扫的密集障碍物点。
  4. 根据权利要求3所述清扫控制方法，其特征在于，所述步骤3还包括：在所述清洁机器人已经导航至待清扫的密集障碍物点对应的实际位置后，如果检测到所述清洁机器人直接穿过待清扫的密集障碍物点对应的实际位置，则将这个待清扫的密集障碍物点标记为已清扫空地状态；其中，待清扫的密集障碍物点是预先选择出来的待清扫的目标障碍物。
  5. 根据权利要求4所述清扫控制方法，其特征在于，当所述步骤1标记出的所有密集障碍物点对应标记为所述已清扫障碍物状态或所述已清扫空地状态时，进入所述步骤4。
  6. 根据权利要求5所述清扫控制方法，其特征在于，所述步骤3还包括：步骤31、在所述清洁机器人按照第一预设导航路径导航至所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置之前，如果检测到碰撞上障碍物，则控制所述清洁机器人绕这个障碍物行走一圈，同时保持检测所述清洁机器人是否导航至所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置；然后进入步骤32；步骤32、当所述清洁机器人完成绕同一障碍物行走一圈时，若检测到所述清洁机器人没有导航至所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置，则进入步骤33；步骤33、判断步骤32执行的次数是否达到3，是则将所述待清扫的密集障碍物点标记为所述已清扫障碍物状态，否则进入步骤34；步骤34、从所述步骤2规划好的所有导航路径中搜索出第二预设导航路径，其中，第二预设导航路径的终点栅格位置为所述待清扫的密集障碍物点，第二预设导航路径不同于第一预设导航路径；然后进入步骤35；步骤35、控制所述清洁机器人沿着步骤34搜索出的第二预设导航路径移动，并重复步骤31至步骤34，直到检测所述清洁机器人已经导航至所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置或判断到所述步骤32执行的次数达到3；其中，由所述步骤35返回所述步骤31后，所述步骤31中的第一预设导航路径被替换为步骤34的第二预设导航路径；其中，所述步骤2规划出的导航路径包括第一预设导航路径和第二预设导航路径。
  7. 根据权利要求6所述清扫控制方法，其特征在于，所述检测所述清洁机器人是否导航至所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置的方法为：若所述清洁机器人当前位置与所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置的距离小于所述清洁机器人的机身直径的四分之一，则确定所述清洁机器人导航至所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置，否则确定所述清洁机器人没有导航至所述待清扫的密集障碍物点对应的实际位置。
  8. 根据权利要求1至7任一项所述清扫控制方法，其特征在于，所述清洁机器人完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈的判断方法包括：在控制所述清洁机器人绕障碍物行走一圈之前，获取所述清洁机器人与障碍物的碰撞位置；然后控制所述清洁机器人从碰撞位置开始绕障碍物行走，判断所述清洁机器人转动的角度是否大于或等于360度，同时判断所述清洁机器人当前位置与所述碰撞位置的距离是否小于所述清洁机器人的机身直径的四分之一，如果前述两者判断条件都成立，那么确定所述清洁机器人已经完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈，否则确定所述清洁机器人没有完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈。
  9. 根据权利要求1至7任一项所述清扫控制方法，其特征在于，所述清洁机器人完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈的判断方法包括：在控制所述清洁机器人绕障碍物行走一圈之前，获取所述清洁机器人与障碍物的碰撞位置；然后控制所述清洁机器人从碰撞位置开始绕障碍物行走，判断所述清洁机器人转动的角度是否大于或等于400度，是则确定所述清洁机器人已经完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈，否则确定所述清洁机器人没有完成绕当前碰撞的障碍物行走一圈。
  10. 根据权利要求1所述清扫控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：步骤11、控制清洁机器人在待清洁区域内按照预设弓字形规划路径进行清扫，其中，当清洁机器人在清扫过程中检测到障碍物时，控制清洁机器人在实时构建的栅格地图中标记出障碍物的栅格但不绕过这个障碍物；障碍物的栅格包括间隔分布的障碍物的栅格；步骤12、根据滑动矩形框在栅格地图移动的过程中所框定的间隔分布的障碍物的栅格数目，在栅格地图上设置密集障碍物标准单元区域，然后以密集障碍物标准单元区域的中心为构建起点，设置预设数量的与滑动矩形框的尺寸大小相同的定位矩形框，再控制这些定位矩形框从构建起点处开始，分别沿着栅格地图上的预设数量的关于构建起点中心对称的遍历方向移动； 步骤13、根据每个定位矩形框在移动之后相对于移动之前框定的新区域的面积与对应的定位矩形框在移动前框定的区域面积的比值与同一定位矩形框在移动前后的所框定的间隔分布的障碍物的栅格数目的变化量之间的关系，控制每个定位矩形框是否朝对应的遍历方向继续移动，同时将每个定位矩形框所框定过的间隔分布的障碍物的栅格标记为密集障碍物点；其中，每个定位矩形框都被配置为按照一个单位遍历距离进行对应的遍历方向的一次移动。
  11. 根据权利要求10所述清扫控制方法，其特征在于，所述步骤1还包括：步骤14、当预设数量的定位矩形框都停止移动时，将标记过的所有密集障碍物点对应的栅格组合构建为密集障碍物区。
  12. 根据权利要求11所述清扫控制方法，其特征在于，所述间隔分布的障碍物的栅格是：在所述步骤11标记出的障碍物的栅格中，除了连续分布的N个障碍物的栅格后之外的障碍物的栅格；其中，N是根据所述栅格地图中的预先配置的栅格尺寸大小和所述待清洁区域内标记的障碍物的实际尺寸设置的连续分布的栅格的数量。
  13. 根据权利要求12所述清扫控制方法，其特征在于，在所述步骤12中，所述在栅格地图上设置密集障碍物标准单元区域的方法包括：控制所述滑动矩形框在栅格地图上移动，同时将所述滑动矩形框在栅格地图框定的间隔分布的障碍物的栅格标记为未清扫状态，并实时记录这些框定的间隔分布的障碍物的栅格的数目；当所述滑动矩形框框定的间隔分布的障碍物的栅格的数目大于或等于第一密集阈值时，将滑动矩形框当前框定的矩形区域设置为所述密集障碍物标准单元区域；其中，第一密集阈值用于表示所述密集障碍物点在栅格地图中分布的密集程度，足以让所述间隔分布的障碍物之间的空隙区域成为所述清洁机器人的漏扫区域。
  14. 根据权利要求13所述清扫控制方法，其特征在于，在所述步骤13中，所述根据每个定位矩形框在移动之后相对于移动之前框定的新区域的面积与对应的定位矩形框在移动前框定的区域面积的比值与同一定位矩形框在移动前后的所框定的间隔分布的障碍物的栅格数目的大小变化量之间的关系，控制每个定位矩形框是否朝对应的遍历方向继续移动的方法包括：每当存在其中一个定位矩形框朝对应的遍历方向发生一次所述单位遍历距离的移动时，判断移动之后的这个定位矩形框所框定的间隔分布的障碍物的栅格数目与移动之前的这个定位矩形框所框定的间隔分布的障碍物的栅格数目的比值是否大于或等于移动之后的这个定位矩形框中的没与移动之前的这个定位矩形框重叠的区域的面积占比，是则控制这个定位矩形框继续朝同一遍历方向移动所述单位遍历距离，否则控制这个定位矩形框停止移动；其中，移动之后的这个定位矩形框中的没与移动之前的这个定位矩形框重叠的区域的面积占比是这个定位矩形框在移动之后相对于移动之前框定的新区域的面积与同一定位矩形框在移动之前框定的区域面积的比值。
  15. 根据权利要求12至14任一项所述清扫控制方法，其特征在于，所述定位矩形框是正方形框，所述预设数量是8；所述关于所述构建起点中心对称的遍历方向包括：设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的横向边长向右方向、设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的横向边长向左方向、设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的纵向边长向上方向、设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的纵向边长向下方向、设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的对角线的左上指向、设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的对角线的左下指向、设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的对角线的右上指向、设置为所述密集障碍物标准单元区域的正方形框的对角线的右下指向。
  16. 根据权利要求12所述清扫控制方法，其特征在于，所述步骤11中，所述控制清洁机器人在待清洁区域内按照预设弓字形规划路径进行清扫，当清洁机器人在清扫过程中检测到障碍物时，不绕过这个障碍物的方式包括：控制所述清洁机器人沿着所述预设弓字形规划路径行走，当所述清洁机器人在所述预设弓字形规划路径的预设直线路径碰撞到障碍物时，控制所述清洁机器人的机身旋转预设角度，使得所述清洁机器人通过调整当前的前进方向来移动至与预设直线路径段间隔预设距离的未清扫直线路径上；其中，这个未清扫直线路径是属于所述预设弓字形规划路径并与预设直线路径的方向平行；预设距离是所述预设弓字形规划路径的相邻两个平行的直线路径的间隔距离的预设倍数，这个预设倍数与所述清洁机器人当前碰撞的障碍物的尺寸大小相关；其中，所述清洁机器人从所述预设直线路径移动至间隔所述预设距离的未清扫直线路径的过程中都在执行清扫作业。
  17. 根据权利要求16所述清扫控制方法，其特征在于，在控制所述清洁机器人的机身旋转所述预设角度的过程中，如果所述清洁机器人检测到碰撞上障碍物，则控制所述清洁机器人沿这个障碍物的边缘行走，直至到达与所述预设直线路径间隔所述预设距离的未清扫直线路径上以维持弓字形规划清扫，但没有完全绕过这个障碍物。
  18. 根据权利要求16所述清扫控制方法，其特征在于，在控制所述清洁机器人从一个预设起点位置移动至所述预设直线路径的过程中，如果检测到碰撞上障碍物，那么控制所述清洁机器人搜索所述预设弓字形规划路径的其他的未清扫直线路径，使得所述清洁机器人按照搜索出的未清扫路径继续进行清扫以避开搜索前所检测到的障碍物；其中，这个预设起点位置是位于所述预设直线路径之外。
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