[发明专利]一种概率式室内障碍物分布图的构建机制

说明书

技术领域

本发明涉及障碍物分布图的构建，特别是指一种概率式室内障碍物分布图的构建机制。

背景技术

随着机器人的应用越来越广泛，人们对机器人的要求不断提高，服务机器人作为机器人应用中的重要分支，其在生产生活中的重要性也逐渐体现出来。机器人要在室内完成某项任务，首先要构建室内障碍物分布图，室内障碍物分布图的构建是机器人研究中最基础，同时也是最重要的问题，如何使得机器人快速探明室内边界，如何避免机器人在遇到障碍物时迅速转出来，如何在非规则的室内建立障碍物分布图是本领域的技术人员需要继续研究的问题。

目前，清洁机器人大都采用直行清扫方式，无法直行就随机转一角度继续直行，该方法算法简单，硬件结构简易，但效率比较低。相关资料表明：随机规划通常第一遍可覆盖清洁区域的65％，第二遍覆盖85％，第三遍覆盖92％，第四遍覆盖98％，不惜时间的话可以趋向100％。但实际上，由于清洁机器人自带电池，电量有限，结合能量消耗和清洁重置率等参数，这种盲目的随机清扫方式的清扫效率是很难令人满意的。

所以，本发明旨在机器人清扫之前探索障碍物的分布图，并且将该信息存储于云平台。机器人下次探索障碍物分布的时候，可以利用以前的信息，进而提高障碍物分布图的构建速度和精度。

发明内容

本发明提出一种概率式室内障碍物分布图的构建机制解决了现有技术中机器人很难快速探明边界，遇到障碍物不能从一个有三面障碍物的地方转出来，不能对非规则的室内建立障碍物分布图的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种概率式室内障碍物分布图的构建机制，包括以下步骤：

步骤一:将室内区域看作由很多基本栅格元组成，所述栅格元为正方形，栅格元的大小为u；栅格元越小，分布图越精确，栅格单元大小大于等于机器人方向的误差，栅格单元大小可以设为5cm或10cm。

步骤二:将机器人前进步长设置为s，s＝n*u,其中n≥1，n为整数；

步骤三:设定机器人的出发点，机器人每前进一步探测前方是否有障碍物；机器人遇到障碍物，将栅格元的属性状态设置为有障碍物；机器人没有遇到障碍物，将栅格元的属性状态设置为无障碍物。

由于机器人第一次无法获悉整个室内的边沿所在，所以，目标室内障碍物的整体分布是在不断地修正过程中，包括室内的边沿，即在探索过程中室内地图会变得完整。

进一步，所述概率式室内障碍物分布图的构建机制还包括步骤四，根据上一次的探测结果确定机器人下一次的出发点：选择上一次探索结果中的最大未知区域的中心位置作为出发点，重复步骤三。

进一步，所述概率式室内障碍物分布图的构建机制还包括步骤五：机器人回到原点或者机器人所走步长达到预设值，探索则结束。

进一步，将栅格元的属性状态设置为0或1，其中0表示无障碍物，其中1表示有障碍物。机器人不断地探索，每次探索的结果和之前的分布图进行比较，不断地刷新分布图中栅格元的属性，或添加带属性的栅格元，其属性可能是0也可能是1。那么，经过很多次探索过程后，室内的边沿，以及障碍物分布情况会得到确认，从而构建完整的室内障碍物分布图。

进一步，控制系统控制机器人的行进路线为折线，设置机器人的出发点为原点，将机器人的位置坐标设定为D＝(x，y)，x、y的单位均为u，机器人往正前方前进一个步长，则x加1，y保持不变；往正后方前进一个步长，则x减1，y保持不变；往正左方前进一个步长，则x保持不变，y加1；往正右方前进一个步长，则x保持不变，y减1，机器人在行进过程中记录的信息为I＝{(x，y)＝0∪(x，y)＝1}，I存储在云平台，然后根据I计算出障碍物分布图；同时，该分布图也存储于云平台，后续的探索可以从中学习到知识，进而提高障碍物分布图构建的速度和精度。

进一步，所述机器人由四轮驱动，通过控制系统控制机器人朝四个方向前进或者转动。

进一步，控制系统控制机器人每转动一次转动90°。

进一步，设定n＝1，机器人前进距离大于0.5u，栅格元的属性状态设置为无障碍物。

进一步，设置控制系统控制机器人遇到障碍物时顺时针旋转90°的概率为p，其中p>0.5。

进一步，控制系统控制机器人朝一个方向行进，直到遇到障碍物逆时针或顺时针旋转90°。