一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及障礙物分布圖的構(gòu)建，特別是指一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，人們對(duì)機(jī)器人的要求不斷提高，服務(wù)機(jī)器人作為機(jī)器人應(yīng)用中的重要分支，其在生產(chǎn)生活中的重要性也逐漸體現(xiàn)出來。機(jī)器人要在室內(nèi)完成某項(xiàng)任務(wù)，首先要構(gòu)建室內(nèi)障礙物分布圖，室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建是機(jī)器人研宄中最基礎(chǔ)，同時(shí)也是最重要的問題，如何使得機(jī)器人快速探明室內(nèi)邊界，如何避免機(jī)器人在遇到障礙物時(shí)迅速轉(zhuǎn)出來，如何在非規(guī)則的室內(nèi)建立障礙物分布圖是本領(lǐng)域的技術(shù)人員需要繼續(xù)研宄的問題。
[0003]目前，清潔機(jī)器人大都采用直行清掃方式，無法直行就隨機(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)，這種盲目的隨機(jī)清掃方式的清掃效率是很難令人滿意的。
[0004]所以，本發(fā)明旨在機(jī)器人清掃之前探索障礙物的分布圖，并且將該信息存儲(chǔ)于云平臺(tái)。機(jī)器人下次探索障礙物分布的時(shí)候，可以利用以前的信息，進(jìn)而提高障礙物分布圖的構(gòu)建速度和精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制解決了現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人很難快速探明邊界，遇到障礙物不能從一個(gè)有三面障礙物的地方轉(zhuǎn)出來，不能對(duì)非規(guī)則的室內(nèi)建立障礙物分布圖的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制，包括以下步驟:
[0007]步驟一:將室內(nèi)區(qū)域看作由很多基本柵格元組成，所述柵格元為正方形，柵格元的大小為u ;柵格元越小，分布圖越精確，柵格單元大小大于等于機(jī)器人方向的誤差，柵格單元大小可以設(shè)為5cm或10cm。
[0008]步驟二:將機(jī)器人前進(jìn)步長(zhǎng)設(shè)置為s，s = n*u，其中η彡1，η為整數(shù)；
[0009]步驟三:設(shè)定機(jī)器人的出發(fā)點(diǎn)，機(jī)器人每前進(jìn)一步探測(cè)前方是否有障礙物；機(jī)器人遇到障礙物，將柵格元的屬性狀態(tài)設(shè)置為有障礙物；機(jī)器人沒有遇到障礙物，將柵格元的屬性狀態(tài)設(shè)置為無障礙物。
[0010]由于機(jī)器人第一次無法獲悉整個(gè)室內(nèi)的邊沿所在，所以，目標(biāo)室內(nèi)障礙物的整體分布是在不斷地修正過程中，包括室內(nèi)的邊沿，即在探索過程中室內(nèi)地圖會(huì)變得完整。
[0011]進(jìn)一步，所述概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制還包括步驟四，根據(jù)上一次的探測(cè)結(jié)果確定機(jī)器人下一次的出發(fā)點(diǎn):選擇上一次探索結(jié)果中的最大未知區(qū)域的中心位置作為出發(fā)點(diǎn)，重復(fù)步驟三。
[0012]進(jìn)一步，所述概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制還包括步驟五:機(jī)器人回到原點(diǎn)或者機(jī)器人所走步長(zhǎng)達(dá)到預(yù)設(shè)值，探索則結(jié)束。
[0013]進(jìn)一步，將柵格元的屬性狀態(tài)設(shè)置為O或1，其中O表示無障礙物，其中I表示有障礙物。機(jī)器人不斷地探索，每次探索的結(jié)果和之前的分布圖進(jìn)行比較，不斷地刷新分布圖中柵格元的屬性，或添加帶屬性的柵格元，其屬性可能是O也可能是I。那么，經(jīng)過很多次探索過程后，室內(nèi)的邊沿，以及障礙物分布情況會(huì)得到確認(rèn)，從而構(gòu)建完整的室內(nèi)障礙物分布圖。
[0014]進(jìn)一步，控制系統(tǒng)控制機(jī)器人的行進(jìn)路線為折現(xiàn)，設(shè)置機(jī)器人的出發(fā)點(diǎn)為原點(diǎn)，將機(jī)器人的位置坐標(biāo)設(shè)定為D = (x，y)，x、y的單位均為u，機(jī)器人往正前方前進(jìn)一個(gè)步長(zhǎng)，則X加I，y保持不變；往正后方如進(jìn)一個(gè)步長(zhǎng)，則X減I，y保持不變；往正左方如進(jìn)一個(gè)步長(zhǎng)，則X保持不變，y加I ;往正右方前進(jìn)一個(gè)步長(zhǎng)，則X保持不變，y減1，機(jī)器人在行進(jìn)過程中記錄的信息為I= {(X，y) =OU (X，y) = 1}，I存儲(chǔ)在云平臺(tái)，然后根據(jù)I計(jì)算出障礙物分布圖；同時(shí)，該分布圖也存儲(chǔ)于云平臺(tái)，后續(xù)的探索可以從中學(xué)習(xí)到知識(shí)，進(jìn)而提高障礙物分布圖構(gòu)建的速度和精度。
[0015]進(jìn)一步，所述機(jī)器人由四輪驅(qū)動(dòng)，通過控制系統(tǒng)控制機(jī)器人朝四個(gè)方向前進(jìn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0016]進(jìn)一步，控制系統(tǒng)控制機(jī)器人每轉(zhuǎn)動(dòng)一次轉(zhuǎn)動(dòng)90°。
[0017]進(jìn)一步，設(shè)定η = 1，機(jī)器人前進(jìn)距離大于0.5u，柵格元的屬性狀態(tài)設(shè)置為無障礙物。
[0018]進(jìn)一步，設(shè)置控制系統(tǒng)控制機(jī)器人遇到障礙物時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°的概率為P，其中 p>0.5。
[0019]進(jìn)一步，控制系統(tǒng)控制機(jī)器人朝一個(gè)方向行進(jìn)，直到遇到障礙物逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90° ο
[0020]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制適用于實(shí)際的工作環(huán)境，構(gòu)建方法簡(jiǎn)單宜行。通過控制系統(tǒng)控制機(jī)器人朝四個(gè)方向前進(jìn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)，每次朝一個(gè)方向，直到不能走為止。在此種模式下，機(jī)器人遇到障礙物后，改變90度，然后，沿著此方向繼續(xù)前進(jìn)。周而復(fù)始地進(jìn)行這個(gè)過程，可以快速地探明室內(nèi)的邊沿。為了避免機(jī)器人在一個(gè)三面有障礙物的地方轉(zhuǎn)圈而出不來，我們通過概率P來選擇轉(zhuǎn)向的方向。為了避免原地不動(dòng)，我們?cè)O(shè)P>0.5。對(duì)于非規(guī)則的室內(nèi)，采用類似于積分的思想，機(jī)器人前進(jìn)距離超過0.5u，即可認(rèn)為該柵格元無障礙物。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制一個(gè)實(shí)施例的方法流程圖；
[0023]圖2為本發(fā)明一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制構(gòu)建的一個(gè)實(shí)施例的室內(nèi)障礙物分布圖；
[0024]圖3為發(fā)明一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制中機(jī)器人方向向量的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]一種概率式室內(nèi)障礙物分布圖的構(gòu)建機(jī)制，包括以下步驟:
[0027]步驟一:將室內(nèi)區(qū)域看作由很多基本柵格元組成，所述柵格元為正方形，柵格元的大小為u ;柵格元越小，分布圖越精確，柵格單元大小大于等于機(jī)器人方向的誤差，柵格單元大小可以設(shè)為5cm或1cm ；
[0028]步驟二:將機(jī)器人前進(jìn)步長(zhǎng)設(shè)置為s，s = n*u，其中η彡1，η為整數(shù)；
[0029]步驟三:機(jī)器人每前進(jìn)一步探測(cè)前方是否有障礙物；機(jī)器人遇到障礙物，將柵格元的屬性狀態(tài)設(shè)置為有障礙物；機(jī)器人沒有遇到障礙物，將柵格元的屬性狀態(tài)設(shè)置為無障礙物。本實(shí)施例中，設(shè)定η= 1，機(jī)器人前進(jìn)距離大于0.5u，柵格元的屬性狀態(tài)設(shè)置為無障礙物。
[0030]由于機(jī)器人第一次無法獲悉整個(gè)室內(nèi)的邊沿所在，所以，目標(biāo)室內(nèi)障礙物的整體分布是在不斷地修正過程中，包括室內(nèi)的邊沿，即在探索過程中室內(nèi)地圖會(huì)變得完整。
[0031]步驟四，根據(jù)上一次的探測(cè)結(jié)果確定機(jī)器人下一次的出發(fā)點(diǎn):選擇上一次探索結(jié)果中的最大未知區(qū)域的中心位置作