[发明专利]一种实现未知环境地图构建与路径规划的扫地机器人及其使用方法

说明书

本发明公开了一种实现未知环境地图构建与路径规划的扫地机器人，包括：第一获取模块，第二获取模块，运动控制模块和判断模块和路径规划模块，本发明也公开了扫地机器人的使用方法，主要包括：建立二维动态矩阵地图、记录所述二维动态矩阵地图的参数、扩展所述二维动态矩阵地图的宽度和长度和回溯；本发明采用动态矩阵算法，初次面对陌生环境可同时实现二维地图构建与全覆盖清扫，不需涉及交互平台，降低人工代价，本发明在构建地图完成后的路径规划中，采用沿边循迹和牛耕式覆盖相结合的方法进行子区域路径规划，有效降低重复率。

技术领域

本发明涉及扫地机器人领域，特别是涉及一种实现未知环境地图构建与路径规划的扫地机器人及其使用方法。

背景技术

目前，基于slam技术的扫地机器人在实现地图构建时，虽然构建地图的清晰度高，但一般需借助人机交互平台，添加人工信标实现机器人定位，人工代价高，设备成本昂贵，并不适应多变的陌生环境。

对于陌生环境建模，现有的基于slam的扫地机器人一般要借助人机交互平台完成，在实现机器人定位过程中往往要添加人工信标，人工成本高，独立性较差。

现有技术中，主流的扫地器人路径规划方法，一般在获取地图信息后，分割连通域，再遍历各个连通域实现全覆盖，而在遍历子连通域时往往会产生必要的回溯路径，使扫地机器人的清扫效率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现未知环境地图构建与路径规划的扫地机器人，能够解决现有技术中，在实现机器人定位过程中往往要添加人工信标，人工成本高，独立性较差的技术问题，能够实现在完全未知的陌生环境下，基于二维空间栅格地图建模并利用A*算法进行回溯，独立实现地图信息的全覆盖采集，降低了人工依赖，增强机器人构建地图的独立性。

本发明针对现有技术中，传统路径规划算法存在重复率高、运行效率低的技术问题，本发明进行了改进设计。在地图建模完成后的清扫中，一旦检测到封闭区域则优先处理，并采用沿边循迹和牛耕式覆盖相结合的方法进行子区域路径规划，有效减少了回溯路径总长，降低了路径重复率。

解决上述技术问题的具体技术方案为：一种实现未知环境地图构建与路径规划的扫地机器人，包括：

第一获取模块，用以通过扫地机器人的红外传感器获取环境数据与当前的位置坐标信息，生成二维动态矩阵地图；

第二获取模块，用以通过扫地机器人的红外传感器获取扫地机器人与障碍之间的距离数据以及扫地机器人原地转弯角度；

运动控制模块，用以根据设定的运动方向优先级，控制扫地机器人完成牛耕式运动；

判断模块，用以判断扫地机器人是否进入死点，是否完成全覆盖探测，及回溯路径的选择；

路径规划模块，用以扫地机器人的路径规划。

进一步的，所述第一获取模块包括：

第一获取单元，用以获取扫地机器人东、西、南、北四个方向上的红外传感器的距离数据；

第二获取单元，用以获取扫地机器人在当前二维动态矩阵地图中，实时移动的位置坐标信息；

判定单元，用以根据当前位置坐标信息与红外传感器获取的距离数据之间的数学关系，判定二维动态矩阵地图是否应当扩展；

建立单元，用以根据二维动态矩阵地图中的云点信息，建立最终地图模型；

标记单元，用以标记二维动态矩阵地图中可能存在的回溯点。

进一步的，所述第二获取模块包括：

获取单元,用以根据红外传感器获取到的扫地机器人与障碍之间的距离数据，一旦判定距离小于半个扫地机器人的半径，发出停止信号给所述运动控制模块；