[发明专利]清洁机器人室内场景地图建模方法及机器人

说明书

技术领域

本发明涉及室内清洁机器人的场景地图建模方法，特别涉及一种基于超声波传感器的室内环境下清洁机器人进行地图建模的方法。

背景技术

智能清洁机器人是家用服务机器人的一种，具有扫地省时、省力，功能多样化，轻便小巧等特点，可大大减轻人的劳动负担，正成为机器人研究的热点，它具有较高的科研价值。同时，智能清扫机器人作为智能移动机器人的一个特殊的应用，继承了智能移动机器人的若干关键性技术，比如传感器技术、定位技术等等；同时也有其自身的特殊性，如无需理解三维环境，需要全部路径的覆盖等新的特点。能够代替重复性的体力劳动，降低人工劳动强度，广泛应用于家庭、公共场所、学校等诸多复杂环境，因此具有广阔的市场前景。

虽然目前国内在清洁机器人方面的研究已经取得一定的成果，但仍然有很多关键性技术值得研究，定位技术就是其中之一。为了最大范围内的清扫室内地面，需要机器人能够自主感知场景地图，确定墙壁、障碍物以及自身在室内的位置信息，在建立室内场景地图后，才能在不触碰障碍物的前提下最大范围的清扫地面，从而提高清扫效率。现有的清洁机器人多采用以下两种方法：一、利用机器人自身携带的激光雷达随机在室内环境移动，由于激光雷达返回值较精确、误差小，经过一段时间后，就能准确建立起室内场景地图。二、在室内墙壁及障碍物上标记，通过机器人携带的红外传感器等感测装置来感知障碍物的位置，以此来建立室内场景地图。第一种方法优点是所建立的场景地图较精确，误差较小；缺点是激光雷达价格昂贵，难以普及普通家庭。第二种方法优点是成本较低，能够粗略建立起室内环境模型；缺点是需要人为设置标记，使用不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁机器人室内场景地图建模方法及机器人，以解决低成本室内场景地图建模的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种清洁机器人室内场景地图建模方法，包括如下步骤：

步骤S1，清洁机器人在室内沿室内边界绕行一周，以获得室内边界位置信息；以及

步骤S2，通过清洁机器人随机行走，获得孤岛障碍物信息；

步骤S3，建立室内场景地图。

进一步，所述步骤S1中清洁机器人在室内沿室内边界绕行一周获得室内边界位置信息的方法包括：

步骤S101，先确定室内场景坐标系，即，根据机器人起始位置及起始朝向确定所述室内场景坐标系的原点位置及X轴、Y轴；

步骤S102，通过航位推测法推算清洁机器人在绕行时，所述清洁机器人的中心点在室内场景坐标系的坐标位置及当前清洁机器人的朝向，并根据该坐标位置、朝向及清洁机器人的自身坐标系计算出位于清洁机器人的且斜向分布的超声波传感器所对应的边界测量点在室内场景坐标系的位置坐标；所述清洁机器人在室内沿室内边界绕行一周，以获得相对于室内场景坐标系的室内边界位置信息。

进一步，在步骤S102中根据坐标位置、朝向及清洁机器人的自身坐标系计算出位于清洁机器人的且斜向分布的超声波传感器所对应的边界测量点在室内场景坐标系的位置坐标的方法包括：

设边界测量点的位置坐标E(X₁，Y₁)；

其中，X₁＝X₀+(D+a)×sin(Th+θ)；

Y₁＝Y₀+(D+a)×cos(Th+θ)；

式中，X₀、Y₀为清洁机器人的中心点在室内场景坐标系的坐标位置，D为超声波传感器与所述边界测量点的直线距离，a为所述中心点到超声波传感器的距离，Th为所述自身坐标系中X’轴与室内场景坐标系X轴的夹角，所述θ为所述超声波传感器的斜向夹角，即相对于所述自身坐标系中Y’轴的安装夹角。

进一步，所述步骤S2中还包括孤岛障碍物的判断方法包括：

当遇到障碍物时，根据所述室内边界位置信息判断是否是边界；

若为边界，则转180°后，再次随机移动；

若不为边界，则判断其为孤岛障碍物；并采用与所述室内边界位置信息相同的方法记录该孤岛障碍物的边界位置信息。