專利名稱：清潔機(jī)器人及其清掃方法
清潔機(jī)器人及其清掃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人，尤其涉及一種清潔機(jī)器人及其清掃方法。背景技術(shù)：
目前，清潔機(jī)器人大都采用直行清掃方式，無(wú)法直行就隨機(jī)轉(zhuǎn)一角度繼續(xù)直行，該 方法算法簡(jiǎn)單，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，但效率比較低。相關(guān)資料表明隨機(jī)規(guī)劃通常第一遍可覆蓋 清潔區(qū)域的65 %，第二遍覆蓋85 %，第三遍覆蓋92 %，第四遍覆蓋98 %，不惜時(shí)間的話可以 趨向100%。但實(shí)際上，由于清潔機(jī)器人自帶電池，電量有限，結(jié)合能量消耗和清潔重置率等 參數(shù)，這種盲目的隨即清掃方式的清掃效率是很難令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容提供一種能提高清掃效率的清潔機(jī)器人以及清掃方法。采用以下技術(shù)方案一種清潔機(jī)器人清掃方法，基于獲取的探測(cè)數(shù)據(jù)和當(dāng)前位姿數(shù)據(jù)執(zhí)行以下步驟將預(yù)設(shè)點(diǎn)確定為地圖的原點(diǎn)，獲取墻或靠墻的障礙物的邊界數(shù)據(jù)生成所述地圖的 邊界；以預(yù)設(shè)遍歷方式在所述地圖邊界內(nèi)進(jìn)行首次遍歷，若遇到孤立障礙物則環(huán)繞該孤 立障礙物獲取其位置和輪廓數(shù)據(jù)，并利用該位置和輪廓數(shù)據(jù)以及所述邊界數(shù)據(jù)，在所述地 圖邊界中標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；在所述首次遍歷的同時(shí)或之后，按照預(yù)設(shè)清掃方式進(jìn)行清掃，并根據(jù)清掃的路徑 在所述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域；對(duì)該未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃。提供一種清潔機(jī)器人，包括探測(cè)器、感知碰撞的碰撞傳感器和獲取當(dāng)前位姿數(shù)據(jù) 的定位模塊，還包括以下與該探測(cè)器、碰撞傳感器和定位模塊連接的地圖邊界模塊，獲取墻或靠墻的障礙物的邊界數(shù)據(jù)生成所述地圖的邊界；可清掃標(biāo)識(shí)模塊，以預(yù)設(shè)遍歷方式在所述地圖邊界內(nèi)進(jìn)行首次遍歷，獲取該首次 遍歷途中遇到的孤立障礙物的位置和輪廓數(shù)據(jù)，利用該位置和輪廓數(shù)據(jù)以及所述邊界數(shù)據(jù) 在所述地圖邊界內(nèi)標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；未清掃標(biāo)識(shí)模塊，在所述首次遍歷的同時(shí)或之后，按照預(yù)設(shè)方式進(jìn)行首輪清掃，并 根據(jù)清掃的路徑在所述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域；補(bǔ)掃模塊，發(fā)出移動(dòng)到所述未清掃區(qū)域、以及對(duì)該未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃的指令。上述清潔機(jī)器人及其清掃方法，先確定地圖的原點(diǎn)以及地圖邊界；在清掃的同時(shí) 或者之前，通過(guò)預(yù)設(shè)的遍歷方式采集孤立障礙物的位置和輪廓數(shù)據(jù)并協(xié)同邊界數(shù)據(jù)在所述 地圖邊界內(nèi)標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；清掃時(shí)，根據(jù)清掃的路徑在所述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃 區(qū)域；然后，對(duì)所述未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃；上述步驟實(shí)現(xiàn)了清潔機(jī)器人依靠所感知的地圖 信息指導(dǎo)清潔，尤其是直接對(duì)標(biāo)識(shí)為未清掃區(qū)域的補(bǔ)掃，實(shí)現(xiàn)了“按圖索驥”的清掃方式，較之目前盲目的清掃方式，大幅提高了清掃效率。
圖1是清潔機(jī)器人清掃方法的流程框圖；圖2是清潔機(jī)器人清掃方法中沿邊學(xué)習(xí)示意圖；圖3是清潔機(jī)器人清掃方法中沿邊學(xué)習(xí)時(shí)柵格化的地圖；圖4是清潔機(jī)器人清掃方法中沿邊學(xué)習(xí)完成后柵格化的地圖；圖5是清潔機(jī)器人清掃方法中直線迂回示意圖；圖6是清潔機(jī)器人清掃方法中查詢到未知障礙物的路徑規(guī)劃示意圖；圖7是清潔機(jī)器人清掃方法中感知孤立障礙物后的柵格化的地圖；圖8是清潔機(jī)器人清掃方法中第一種補(bǔ)掃的路徑規(guī)劃示意圖；圖9是清潔機(jī)器人清掃方法中第一種補(bǔ)掃后的路徑示意圖；圖10是清潔機(jī)器人清掃方法中第二種補(bǔ)掃前的路徑示意圖；圖11是清潔機(jī)器人清掃方法的最佳實(shí)施例的流程圖；圖12是清潔機(jī)器人的最佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖對(duì)上述發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。清潔機(jī)器人的清掃方法旨在依靠清潔機(jī)器人所感知的地圖信息指導(dǎo)清潔，進(jìn)而達(dá) 到提高清潔效率的目的。該方法中地圖的生成會(huì)有兩種方式，一種是邊清潔邊生成地圖，另 一種是在清潔之前先生成地圖，前者適合針對(duì)一定數(shù)量的房間或者房間內(nèi)的障礙物位置有 變動(dòng)的場(chǎng)景，而后者更適用于長(zhǎng)期的打掃室內(nèi)障礙物固定的場(chǎng)景。見(jiàn)圖1，該清潔機(jī)器人清 掃方法，基于獲取的探測(cè)數(shù)據(jù)和當(dāng)前位姿數(shù)據(jù)執(zhí)行以下步驟100.將預(yù)設(shè)點(diǎn)確定為地圖的原點(diǎn)，獲取墻或靠墻的障礙物的邊界數(shù)據(jù)生成所述地 圖的邊界；由于通常清潔機(jī)器人的探測(cè)儀采用的是紅外線傳感器，考慮到紅外線的探測(cè)范圍 和清掃環(huán)境的未知性，采用了一種沿邊學(xué)習(xí)的方式，即讓清潔機(jī)器人從指定位置沿墻壁及 其靠近墻壁的障礙物外緣按逆(或順)時(shí)針?lè)较蚶@房行走一周，行走過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄清潔 機(jī)器人中心點(diǎn)的位置坐標(biāo)，這樣就可以大致描述出清掃環(huán)境的輪廓及靠墻障礙物的分布情 況。當(dāng)障礙物離墻壁很近清潔機(jī)器人無(wú)法從它們中間通過(guò)時(shí)，清潔機(jī)器人會(huì)將該障礙物視 為靠墻障礙物進(jìn)行處理。如圖2所示黑色區(qū)域?yàn)榭繅φ系K物，白色區(qū)域?yàn)榭汕鍜邊^(qū)域，網(wǎng)格區(qū)為機(jī)器人充 電座所在的位置，優(yōu)選的，機(jī)器人每次清掃以充電座為原點(diǎn)，沿逆時(shí)針?lè)较蜷_(kāi)始沿邊學(xué)習(xí)， 通過(guò)沿邊學(xué)習(xí)后可建立起清掃環(huán)境邊界的局部環(huán)境模型。采用沿邊學(xué)習(xí)探測(cè)方式有以下幾 方面的優(yōu)點(diǎn)(1)降低了對(duì)紅外線傳感器的要求，不需要有很大的視覺(jué)探測(cè)范圍。而且紅外線傳 感器有較高的精度和速度，可以使紅外線傳感器的性能得到充分的利用。(2)清潔機(jī)器人在進(jìn)行清掃前，所有的區(qū)域都是未知的，選定任意方向清掃都涉及 到空白區(qū)域和障礙物坐標(biāo)值的求解問(wèn)題。通過(guò)沿邊學(xué)習(xí)可以避免清潔機(jī)器人盲目的選定方向進(jìn)行清掃，也可以減少系統(tǒng)的計(jì)算量。同時(shí)，沿邊學(xué)習(xí)后建立起的輪廓地圖也為下一步遍 歷清掃提供了導(dǎo)航的作用。(3)雖然沿邊學(xué)習(xí)會(huì)消耗清潔機(jī)器人一些清掃時(shí)間，但它其實(shí)也是一種清掃行為， 而且對(duì)墻邊這類灰塵比較多地方先進(jìn)行一次預(yù)清掃可以使清掃任務(wù)達(dá)到比較好的效果。在沿邊學(xué)習(xí)的過(guò)程中，是通過(guò)紅外線傳感器結(jié)合碰撞傳感器，增強(qiáng)了獲取信息的 可靠性和穩(wěn)定性。再加上根據(jù)機(jī)器人定位信息就可以以“地圖”的形式來(lái)表征清掃環(huán)境的 特征。除了沿邊學(xué)習(xí)的形式，如果探測(cè)儀的性能優(yōu)良，可以采用超聲回波等其他探測(cè)方式。本步驟中構(gòu)建地圖的方法可以用拓?fù)鋱D表示、幾何信息表示或者柵格表示。拓?fù)鋱D表示是一種緊湊的表示方法，當(dāng)環(huán)境大而簡(jiǎn)單時(shí)這種方法可將環(huán)境表示為 一張拓?fù)湟饬x中的圖。但拓?fù)鋱D的分辨率決定于環(huán)境的復(fù)雜度，當(dāng)環(huán)境中存在兩個(gè)很相似 的地方時(shí)，拓?fù)鋱D的方法將很難確定這是否為同一節(jié)點(diǎn)。幾何信息表示是將機(jī)器人提取的傳感器信息抽象成幾何表示，如直線、曲線等，這 種表示方法形象、緊湊且方便位置估計(jì)和目標(biāo)識(shí)別，但是它提高了對(duì)傳感器采集信息的要 求、需要額外的算法處理、并且需要一定數(shù)量的感知數(shù)據(jù)才能得到結(jié)果。柵格化處理是將整個(gè)環(huán)境分為若干相同大小的柵格，對(duì)于每個(gè)柵格指出其中是否 存在障礙物。柵格地圖很容易創(chuàng)建和維護(hù)，清潔機(jī)器人所了解的每個(gè)柵格的信息直接與環(huán) 境中某區(qū)域?qū)?yīng)，使用超聲波或紅外線這樣的廉價(jià)傳感器即可獲得創(chuàng)建地圖的信息并加入 地圖中，借助于該地圖，可以方便地進(jìn)行自定位和路徑規(guī)劃。所以，本實(shí)施方式中采用柵格 化處理的地圖。地圖采用網(wǎng)格化即將坐標(biāo)的離散化，通過(guò)清掃的實(shí)際面積與網(wǎng)格面積的映射來(lái)實(shí) 現(xiàn)實(shí)際物理清掃區(qū)域的離散化表示。在地圖中，被障礙物完全或部分占據(jù)的網(wǎng)格記為不可清掃區(qū)域，完全沒(méi)有障礙物 的網(wǎng)格被視為可清掃區(qū)域。每一個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)一個(gè)三位的狀態(tài)量，它是描述了這一區(qū)域情況 的數(shù)據(jù)，S卩(i，j，k)其中(i，j)表示了網(wǎng)格的位置，所述預(yù)設(shè)規(guī)則中，k為0代表了未知的 區(qū)域，k為1代表了可清掃的區(qū)域，k為2代表墻壁或者沿墻障礙物信息，k為3代表孤立障 礙物信息。清潔機(jī)器人在進(jìn)行沿邊學(xué)習(xí)的時(shí)候，控制系統(tǒng)會(huì)在每個(gè)采樣周期都從定位系統(tǒng) 中獲取一個(gè)實(shí)時(shí)的位置參數(shù)，χ坐標(biāo)，y坐標(biāo)，并進(jìn)行記錄。行走完一周后對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理，提取出^iax, xfflin, yfflax, Yfflin從而可以將任意形狀的清掃環(huán)境定義為一個(gè)長(zhǎng)為XmaxImin,寬 為y__ymin的矩形模型。清潔機(jī)器人在進(jìn)行迂回式清掃時(shí)即沿矩形模型較長(zhǎng)邊的方向進(jìn)行 清掃。以下式子可以表示出實(shí)際位置參數(shù)(χ，y)和網(wǎng)格位置參數(shù)(i，j)之間的相互關(guān)系。
/= χ /
~ ( 1 )式中X，y——控制系統(tǒng)計(jì)算出的位置參數(shù)；s——單位網(wǎng)格的邊長(zhǎng)，一般為清潔機(jī)器人機(jī)身直徑的長(zhǎng)度。公式(1)將清掃地面進(jìn)行了離散化處理，生成了矩形網(wǎng)格。沿邊學(xué)習(xí)時(shí)開(kāi)始柵格 化地圖如圖3所示。柵格的大小根據(jù)機(jī)器人的尺寸設(shè)定，本實(shí)施方式中柵格的大小是0.2m，即s = 0. 2，在沿邊學(xué)習(xí)建立環(huán)境地圖框架之前先初始化環(huán)境地圖，即把柵格信息都置為0，即都設(shè) 為未知地圖信息，根據(jù)需要讓機(jī)器人沿邊走一圈，根據(jù)傳感器信息和融合算法計(jì)算定位信息，然后根據(jù)定位信息計(jì)算柵格的具體信息(i，j，k)，因?yàn)榇藭r(shí)是沿墻走，所以沿墻一圈的 柵格k值都設(shè)為2，沿邊走一圈后，地圖邊界就已建立了，如圖4所示，圖中虛線所在的框格 k值就為2，也就是墻壁信息。200.以預(yù)設(shè)遍歷方式在所述地圖邊界內(nèi)進(jìn)行首次遍歷，若遇到孤立障礙物則環(huán)繞 該孤立障礙物獲取其位置和輪廓數(shù)據(jù)，并利用該位置和輪廓數(shù)據(jù)以及所述邊界數(shù)據(jù)，在所 述地圖邊界中標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；本步驟中預(yù)設(shè)遍歷方式可以是包圍式遍歷，也可以是迂回式遍歷。包圍式遍歷是在一個(gè)基本區(qū)域內(nèi)清潔機(jī)器人首先沿該區(qū)域邊界的內(nèi)側(cè)行走一圈， 然后逐次向該區(qū)域中心行走，完成對(duì)該區(qū)域的覆蓋。因?yàn)榘鼑奖闅v對(duì)定位精度和運(yùn)動(dòng)控 制精度要求較高，所以優(yōu)選直線迂回形式，實(shí)現(xiàn)過(guò)程是若當(dāng)前位置數(shù)據(jù)符合所述邊界數(shù)據(jù) 或者所述孤立障礙物的輪廓數(shù)據(jù)，則旋轉(zhuǎn)180°同時(shí)移動(dòng)一個(gè)機(jī)身的距離。如圖5所示。300.在所述首次遍歷的同時(shí)或之后，按照預(yù)設(shè)方式進(jìn)行首輪清掃，并根據(jù)清掃的 路徑在所述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域；為了便于使用者了解清潔機(jī)器人目前的清掃狀況，增加以下步驟將標(biāo)識(shí)出所述 可清掃區(qū)域和未清掃區(qū)域后的地圖以無(wú)線形式發(fā)送至顯示裝置，這便于觀察清掃的過(guò)程。步驟300在步驟200之后進(jìn)行，作為該清潔方法的第一種實(shí)施方式，即，清潔機(jī)器 人先在地圖邊界里全覆蓋的遍歷一遍，在地圖邊界中標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；然后按照預(yù)設(shè)方式 清掃該可清掃區(qū)域，并標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域。該清潔方法的第二種實(shí)施方式，是步驟300與步驟200同時(shí)進(jìn)行，即，清潔機(jī)器人 邊清掃邊在地圖邊界中標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域，還同時(shí)根據(jù)清掃路徑在可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)未清掃 區(qū)域。以下沿襲步驟100對(duì)地圖的描述，以步驟300與步驟200同時(shí)進(jìn)行的情形，介紹在 清掃過(guò)程中的避障處理和地圖信息的更新掃地沿邊走一圈記錄墻壁信息后回到充電座所在位置，然后開(kāi)始遍歷房間，遍歷 的同時(shí)更新地圖信息，記錄機(jī)器人走過(guò)的區(qū)域柵格信息k為1，1表示未被障礙物和墻壁占 據(jù)的柵格。在遍歷途中如果紅外傳感器或碰撞傳感器檢測(cè)到前方有未知障礙，機(jī)器人利用定 位信息查詢?cè)跂鸥竦貓D中的位置，然后判斷前方柵格的信息，因?yàn)闁鸥袷?. 2米的分辨率， 機(jī)器人前方障礙和機(jī)器人所處位置可能是同一柵格，也為了給定位誤差留有余量，因此在 查詢前方障礙信息時(shí)，既查詢機(jī)器人當(dāng)前障礙信息也查詢機(jī)器人前方障礙信息，如果兩個(gè) 柵格信息里有顯示是墻壁信息的柵格，那么機(jī)器人就判斷前方遇到了墻壁，此時(shí)機(jī)器人再 查詢左右兩個(gè)柵格，如果右方柵格信息k為0，即顯示右方是未知區(qū)域，那么機(jī)器人則先后 退一段距離然后以機(jī)器人右輪為旋轉(zhuǎn)中心，向右旋轉(zhuǎn)180度，這樣就在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中移動(dòng) 了 一個(gè)機(jī)身的距離，轉(zhuǎn)到了未知區(qū)域再繼續(xù)開(kāi)始遍歷。前面講到的是機(jī)器人前方的紅外或碰撞傳感器檢測(cè)到前方是墻壁信息(k值為 2)，經(jīng)過(guò)柵格地圖查詢出前方是墻壁后的路徑規(guī)劃。如果查詢到前方柵格不是墻壁信息(k 值為0)，那就判斷為是障礙物，然后記下此時(shí)的坐標(biāo)信息，即遇到障礙物的初始坐標(biāo)信息 (x。bsta。le，y。bsta。J，這個(gè)坐標(biāo)信息加上繞障礙物時(shí)角位移傳感器的坐標(biāo)信息可以聯(lián)合起來(lái)判 斷是否繞障礙物一周。遇到障礙物后啟動(dòng)繞障礙程序，沿逆時(shí)針?lè)较蚶@障礙物走一圈，繞障礙物走一圈可以判斷障礙物的形狀和大小，為地圖信息和路徑規(guī)劃提供更多有用的信息， 圖6為機(jī)器人查詢到前方是未知障礙后的路徑規(guī)劃。在繞障礙物走的同時(shí)也建立障礙物柵格地圖信息，這樣障礙物在柵格地圖里的位 置和大小信息就能具體表現(xiàn)出來(lái)了，先利用坐標(biāo)信息查詢機(jī)器人當(dāng)前在柵格中的位置，即 計(jì)算出(i，j，k)中的i，j，然后把對(duì)應(yīng)的k值置為3，代表當(dāng)前柵格被障礙物占據(jù)，繞障礙 物走一圈后地圖更新?tīng)顟B(tài)如圖7所示，圖中網(wǎng)格狀表示當(dāng)前柵格為孤立障礙物。在繞障礙 物過(guò)程中可以計(jì)算障礙物邊界的極值，障礙物坐標(biāo)的最大值和最小值Iin，yfflin, xfflax, ymax，這 些信息可以給以后的路徑規(guī)劃提供一定的參考價(jià)值，從圖7中可以看出這樣建立地圖信息 后障礙物大小被放大，這樣可以給之后機(jī)器人點(diǎn)到點(diǎn)的路徑規(guī)劃留有余量，而且這樣也在 一定程度上彌補(bǔ)了機(jī)器人定位造成的誤差對(duì)路徑規(guī)劃造成的影響。400.對(duì)所述未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃。補(bǔ)掃有兩種形式第一種，是在清掃過(guò)程中對(duì)清掃了一半的孤立障礙物遮擋的另一半進(jìn)行補(bǔ)掃，即， 若當(dāng)前位置數(shù)據(jù)符合所述孤立障礙物的輪廓數(shù)據(jù)，則先采用所述直線迂回形式清掃該孤立 障礙物的一側(cè)，見(jiàn)圖8，然后繞到該孤立障礙物另一側(cè)的未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃，見(jiàn)圖9。以步 驟200和步驟300同時(shí)進(jìn)行為例清掃機(jī)器人繞孤立障礙物行走一圈回到之前的坐標(biāo)(x。bsta。le，yobstacle)后繼續(xù)遍 歷，遍歷過(guò)程中傳感器感知到障礙物時(shí)，按照之前提到的查詢方法查詢前方柵格是墻壁(k 值為2)、未知障礙(k值為0)、還是孤立障礙(k值為3)，如果是墻壁(k值為2)則按前面 提到的路徑規(guī)劃方法繼續(xù)；如果是未知障礙(k值為0)，那么啟動(dòng)繞障礙一圈程序，然后更 新地圖；如果是孤立障礙(k值為3)，則繼續(xù)遍歷。當(dāng)縱坐標(biāo)超過(guò)障礙物最高或最低點(diǎn)時(shí)停 下來(lái)，走回到(χ obstacle ‘ ^max^ ^^ ^obstacle ‘ Yfflin)處，如圖8所示。然后對(duì)該孤立障礙物另一側(cè) 的未清掃區(qū)域以迂回方式進(jìn)行補(bǔ)掃；再遇到未知障礙信息時(shí)按照以上提到的方向繼續(xù)循環(huán) 壁障，完成遍歷后的地圖狀態(tài)如圖9所示。該補(bǔ)掃形式的優(yōu)點(diǎn)在于可以繞開(kāi)障礙物連續(xù)遍 歷，縮短遍歷時(shí)間，大大提高清掃效率。第二種，先是僅按直線迂回的方式清掃、再對(duì)清掃過(guò)程中形成的多個(gè)未清掃區(qū)域 一一進(jìn)行補(bǔ)掃，見(jiàn)圖10。以步驟200和步驟300同時(shí)進(jìn)行為例清掃機(jī)器人繞孤立障礙物走一圈回到之前的坐標(biāo)(x。bsta。le，yobstacle)后繼續(xù)以原方 式迂回遍歷，而不繞孤立障礙物的另一側(cè)，在孤立障礙物的另一側(cè)與邊界形成的未清掃區(qū) 域只能等到清掃完成以后，再進(jìn)行補(bǔ)掃。該補(bǔ)掃形式的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于有較多障礙物，或者 障礙物形狀較復(fù)雜情況下，仍然具有較低的漏掃率。在執(zhí)行上述任一步驟，都實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電量，若當(dāng)前電量低于預(yù)設(shè)閾值，則返回預(yù)設(shè)的 充電位置進(jìn)行充電。以下結(jié)合圖11，對(duì)本方法的最佳實(shí)施例進(jìn)行描述；501.找充電座；502.沿墻清掃，建立地圖邊界；503.是否沿墻掃完；是則執(zhí)行步驟504 ；否則執(zhí)行步驟502 ；504.迂回清掃；505.是否遇到障礙物；是則執(zhí)行步驟506 ；否則執(zhí)行步驟504 ；506.所述障礙物是否是孤立障礙物；是則記住孤立障礙物位置，繞孤立障礙物清掃一圈；否則執(zhí)行步驟507;507.繼續(xù)迂回清掃；508.檢查縱坐標(biāo)是否到達(dá)之前標(biāo)記障礙物的點(diǎn)；是則回到標(biāo)記為障礙物的點(diǎn)；否 則執(zhí)行步驟507 ；509.是否電量不足；是則繼續(xù)清掃；否則執(zhí)行步驟501 ；510.是否掃完；是則結(jié)束；否則跳轉(zhuǎn)步驟504。見(jiàn)圖12，一種清潔機(jī)器人，包括探測(cè)器、碰撞傳感器、定位模塊；與該探測(cè)器、碰 撞傳感器和定位模塊連接的地圖邊界模塊、可清掃標(biāo)識(shí)模塊、未清掃標(biāo)識(shí)模塊、補(bǔ)掃模塊； 與地圖邊界模塊、可清掃標(biāo)識(shí)模塊、未清掃標(biāo)識(shí)模塊、補(bǔ)掃模塊連接的電量監(jiān)控單元；與可 清掃標(biāo)識(shí)模塊、未清掃標(biāo)識(shí)模塊、補(bǔ)掃模塊連接的迂回遍歷單元；與可清掃標(biāo)識(shí)模塊、未清 掃標(biāo)識(shí)模塊連接的通訊單元和EPROM(ErasabIe Programmable ROM，可擦除可編程ROM)。探測(cè)儀用于獲取探測(cè)信息；碰撞傳感器用于感知碰撞；定位模塊用于獲取當(dāng)前位 姿數(shù)據(jù)；地圖邊界模塊用于獲取墻或靠墻的障礙物的邊界數(shù)據(jù)生成所述地圖的邊界；可清掃標(biāo)識(shí)模塊用于以預(yù)設(shè)遍歷方式在所述地圖邊界內(nèi)進(jìn)行首次遍歷，獲取該首 次遍歷途中遇到的孤立障礙物的位置和輪廓數(shù)據(jù)，利用該位置和輪廓數(shù)據(jù)以及所述邊界數(shù) 據(jù)在所述地圖邊界內(nèi)標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；未清掃標(biāo)識(shí)模塊用于在所述首次遍歷的同時(shí)或之后，按照預(yù)設(shè)方式進(jìn)行首輪清 掃，并根據(jù)清掃的路徑在所述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域；補(bǔ)掃模塊用于發(fā)出移動(dòng)到所述未清掃區(qū)域、以及對(duì)該未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃的指 令。迂回遍歷單元用于在當(dāng)前位置數(shù)據(jù)符合所述邊界數(shù)據(jù)或者所述孤立障礙物的輪 廓數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出旋轉(zhuǎn)180°同時(shí)移動(dòng)一個(gè)機(jī)身的距離的指令；電量監(jiān)控單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電量，在當(dāng)前電量低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，發(fā)出返回預(yù)設(shè)的 充電位置進(jìn)行充電的指令；與顯示裝置和連接的通訊單元，用于將標(biāo)識(shí)出所述可清掃區(qū)域和未清掃區(qū)域后的 地圖發(fā)送至顯示裝置；為了保證斷電狀態(tài)下地圖不丟失，采用EPROM實(shí)時(shí)存儲(chǔ)地圖。以上僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而 理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種清潔機(jī)器人清掃方法，其特征在于，基于獲取的探測(cè)數(shù)據(jù)和當(dāng)前位姿數(shù)據(jù)執(zhí)行 以下步驟將預(yù)設(shè)點(diǎn)確定為地圖的原點(diǎn)，獲取墻或靠墻的障礙物的邊界數(shù)據(jù)生成所述地圖的邊界；以預(yù)設(shè)遍歷方式在所述地圖邊界內(nèi)進(jìn)行首次遍歷，若遇到孤立障礙物則環(huán)繞該孤立障 礙物獲取其位置和輪廓數(shù)據(jù)，并利用該位置和輪廓數(shù)據(jù)以及所述邊界數(shù)據(jù)，在所述地圖邊 界中標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；在所述首次遍歷的同時(shí)或之后，按照預(yù)設(shè)清掃方式進(jìn)行清掃，并根據(jù)清掃的路徑在所 述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域；對(duì)該未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清掃方法，其特征在于，所述邊界數(shù)據(jù)的獲得采用沿著墻或 靠墻的障礙物行走一周的沿邊學(xué)習(xí)方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清掃方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的遍歷方式采用直線迂回 形式，若當(dāng)前位置數(shù)據(jù)符合所述邊界數(shù)據(jù)或者所述孤立障礙物的輪廓數(shù)據(jù)，則旋轉(zhuǎn)180°同 時(shí)移動(dòng)一個(gè)機(jī)身的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清掃方法，其特征在于，若當(dāng)前位置數(shù)據(jù)符合所述孤立障礙 物的輪廓數(shù)據(jù)，則先采用所述直線迂回形式清掃該孤立障礙物的一側(cè)，然后繞到該孤立障 礙物另一側(cè)的未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清掃方法，其特征在于，還包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電量，若當(dāng)前電量 低于預(yù)設(shè)閾值，則返回預(yù)設(shè)的充電位置進(jìn)行充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清掃方法，其特征在于，對(duì)所述地圖進(jìn)行柵格化后對(duì)所述柵 格按照預(yù)設(shè)規(guī)則標(biāo)識(shí)為所述可清掃區(qū)域或所述未清掃區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清掃方法，其特征在于，將標(biāo)識(shí)出所述可清掃區(qū)域和未清掃 區(qū)域后的地圖發(fā)送至顯示裝置。
8.一種清潔機(jī)器人，其特征在于，包括探測(cè)器、感知碰撞的碰撞傳感器和獲取當(dāng)前位 姿數(shù)據(jù)的定位模塊，還包括以下與該探測(cè)器、碰撞傳感器和定位模塊連接的地圖邊界模塊，獲取墻或靠墻的障礙物的邊界數(shù)據(jù)生成所述地圖的邊界；可清掃標(biāo)識(shí)模塊，以預(yù)設(shè)遍歷方式在所述地圖邊界內(nèi)進(jìn)行首次遍歷，獲取該首次遍歷 途中遇到的孤立障礙物的位置和輪廓數(shù)據(jù)，利用該位置和輪廓數(shù)據(jù)以及所述邊界數(shù)據(jù)在所 述地圖邊界內(nèi)標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；未清掃標(biāo)識(shí)模塊，在所述首次遍歷的同時(shí)或之后，按照預(yù)設(shè)方式進(jìn)行首輪清掃，并根據(jù) 清掃的路徑在所述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域；補(bǔ)掃模塊，發(fā)出移動(dòng)到所述未清掃區(qū)域、以及對(duì)該未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃的指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的清潔機(jī)器人，其特征在于，還包括迂回遍歷單元，在當(dāng)前位置 數(shù)據(jù)符合所述邊界數(shù)據(jù)或者所述孤立障礙物的輪廓數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出旋轉(zhuǎn)180°同時(shí)移動(dòng)一個(gè) 機(jī)身的距離的指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的清潔機(jī)器人，其特征在于，還包括電量監(jiān)控單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 電量，在當(dāng)前電量低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，發(fā)出返回預(yù)設(shè)的充電位置進(jìn)行充電的指令。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的清潔機(jī)器人，其特征在于，還包括顯示裝置和通訊單元，將標(biāo)識(shí)出所述可清掃區(qū)域和未清掃區(qū)域后的地圖發(fā)送至所述顯示裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的清潔機(jī)器人，其特征在于，還包括實(shí)時(shí)存儲(chǔ)地圖的EPR0M。
全文摘要
提供一種清潔機(jī)器人以及清掃方法，其方法基于獲取的探測(cè)數(shù)據(jù)和當(dāng)前位姿數(shù)據(jù)執(zhí)行以下步驟將預(yù)設(shè)點(diǎn)確定為地圖的原點(diǎn)，獲取墻或靠墻的障礙物的邊界數(shù)據(jù)生成所述地圖的邊界；以預(yù)設(shè)遍歷方式在所述地圖邊界內(nèi)進(jìn)行首次遍歷，若遇到孤立障礙物則環(huán)繞該孤立障礙物獲取其位置和輪廓數(shù)據(jù)，并利用該位置和輪廓數(shù)據(jù)以及所述邊界數(shù)據(jù)，在所述地圖邊界中標(biāo)識(shí)可清掃區(qū)域；在所述首次遍歷的同時(shí)或之后，按照預(yù)設(shè)清掃方式進(jìn)行清掃，并根據(jù)清掃的路徑在所述可清掃區(qū)域中標(biāo)識(shí)出未清掃區(qū)域；對(duì)該未清掃區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)掃。上述清掃方法，較之目前盲目的清掃方式，大幅提高了清掃效率。
文檔編號(hào)A47L11/24GK102138769SQ20101010656
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者劉會(huì)芬, 宋章軍, 張建中, 張建偉, 胡穎 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院