一种自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的方法与流程

1.本发明涉及扫地机器人技术领域，具体涉及一种自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的方法。


背景技术：

2.扫地机器人通过感知墙面，获取工作边界的距离信息实现定位和全覆盖遍历。床上是个复杂的环境，边界是落差悬崖，床面不像地面是个平整面，不能通过传统的测距方式感知边距信息，定位困难。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供了一种自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的方法；通过一定的路径规划实现清洁装置在床面全覆盖遍历；自行走清洁装置前部或尾部安装悬崖检测传感器，用来检测床沿为边界点；以床面中心位置或在任一起始位置为原点，以射线方式规划路线，直线行走到边界点，然后再回到起始点；通过在起始点改变行进的角度，实现床面环境下全覆盖遍历。
4.本发明自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的方法是通过以下技术方案来实现的：具体方法包括以下步骤：
5.步骤一、自行走清洁装置主体在床面中心位置或任一起始位置直线行走，一直到检测到床沿或障碍物，然后回到起始点；通过顺时针或逆时针改变行进方向角，直线行走，一直到检测到床沿或障碍物，然后回到起始点；通过n次改变行进角度，实现床面全覆盖遍历；
6.步骤二、自行走清洁装置主体在床面上任一起始位置直线行走，检测到床沿或障碍物，然后180度转向直线行走，检测到新床沿或障碍物后计算床沿到另外一边床沿或障碍物距离，回到该测量距离的中间点位置；在中间点位置，改变行进方向，测量新方位线上一边床沿到另外一边床沿或障碍物距离，回到新方向线的中心点；通过n次改变行进角度，实现床面全覆盖遍历；
7.步骤三、自行走清洁装置主体在床角落位置起始行走，垂直一个床沿基准线，以弓字形行走方式实现全覆盖遍历。
8.作为优选的技术方案，自行走清洁装置主体在床面任一起始位置为参考点，以射线方式路径规划，以360度均等角度方法改变射线角度实现遍历；覆盖率与转向角度成反比，角度越小，覆盖率越高。
9.作为优选的技术方案，自行走清洁装置主体以360度均等角度方法改变行进角度后，以随机角度产生新的行进角度后，再以360度等角度的方法改变角度，实现全覆盖遍历。
10.作为优选的技术方案，自行走清洁装置主体以随机角度非均等方法实现方位角改变，实现全覆盖遍历。
11.本发明的有益效果是：通过一定的路径规划实现清洁装置在床面全覆盖遍历；自
行走清洁装置前部或尾部安装悬崖检测传感器，用来检测床沿为边界点；以床面中心位置或在任一起始位置为原点，以射线方式规划路线，直线行走到边界点，然后再回到起始点；通过在起始点改变行进的角度，实现床面环境下全覆盖遍历。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本发明自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的床面中心位置寻找方法的示意图；
14.图2为本发明自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的床面角落位置寻找方法的示意图；
15.图3为本发明自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的路径规划方法一的示意图；
16.图4为本发明自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的路径规划方法二的示意图
17.图5为本发明自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的路径规划方法三的示意图。
具体实施方式
18.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
19.本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
22.本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两
个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.如图1和图2所示，本发明的一种自行走清洁装置在床面上全覆盖遍历的方法，包括包括床沿检测系统；具体方法包括以下步骤：
25.步骤一、自行走清洁装置主体在床面中心位置或任一起始位置直线行走，一直到检测到床沿或障碍物，然后回到起始点；通过顺时针或逆时针改变行进方向角，直线行走，一直到检测到床沿或障碍物，然后回到起始点；通过n次改变行进角度，实现床面全覆盖遍历；
26.步骤二、自行走清洁装置主体在床面上任一起始位置直线行走，检测到床沿或障碍物，然后180度转向直线行走，检测到新床沿或障碍物后计算床沿到另外一边床沿或障碍物距离，回到该测量距离的中间点位置；在中间点位置，改变行进方向，测量新方位线上一边床沿到另外一边床沿或障碍物距离，回到新方向线的中心点；通过n次改变行进角度，实现床面全覆盖遍历；
27.步骤三、自行走清洁装置主体在床角落位置起始行走，垂直一个床沿基准线，以弓字形行走方式实现全覆盖遍历。
28.本实施例中，自行走清洁装置主体在床面任一起始位置为参考点，以射线方式路径规划，以360度均等角度方法改变射线角度实现遍历；覆盖率与转向角度成反比，角度越小，覆盖率越高。
29.本实施例中，自行走清洁装置主体以360度均等角度方法改变行进角度后，以随机角度产生新的行进角度后，再以360度等角度的方法改变角度，实现全覆盖遍历。
30.本实施例中，自行走清洁装置主体以随机角度非均等方法实现方位角改变，实现全覆盖遍历。
31.具体技术方案如下：
32.步骤一、床沿检测系统通过前部或前部尾部以倾斜角度方式安装测距传感器或红外反射型传感器，通过测量清洁装置与床面的高度或设置一定阈值的距离开关量信息，感知床面高度的落差，识别清洁装置是否安全在床面上行走；
33.步骤二、定位测量，自行走清洁装置的驱动轮安装测速码盘，通过测速码盘可以实现距离测量；或者通过加速度传感器，积分距离信息s＝vot 1/2at^2，融合码盘信息获取行走距离。方向采用磁阻传感器，测量与地球磁场的方位角，确认行走的航向角。航向角的测量可以融合角速度积分，实现角度的精确控制。有了方位和距离信息，实现了自行走装置的定位；
34.步骤三、床面参考点的寻找。
35.本实施例中，如图1所示：自行走清洁装置从床面任一位置为起始点，直线行走，一直到检测到悬崖；180度转身继续直线行走，找到新的悬崖或障碍物；测量两个悬崖的距离或悬崖到障碍物的距离，以两个悬崖点的直线距离的中间点为新的起点；在新的起点，转向一个角度，直线行走，找到悬崖点或障碍物，180度转身再直线行走，再发现新的悬崖点或障碍物后，测量两个点的直线距离，以这个距离的中心点为重置起点；通过类似n次的起始点重置，逐步逼近方法找到床面中心位置，实现位置a
‑
b
‑
c；如图2所示：自行走清洁装置以任一位置为起始点，直线行走，直至发现悬崖。自行走清洁装置安装量两个或以上悬崖传感
器，通过检测悬崖传感器检测到床沿的时间，计算出自行走装置与床沿的航向夹角；通过调整航向角度，使悬崖传感器同时发现床沿，这样自行走装置的航向角垂直于床沿；转90度航向角，直线行走，一直找到新的悬崖点或障碍物，这个点就是床角落位置,实现位置a
‑
b
‑
c
36.如图3所示，本实施例中，自行走清洁装置以床中心点为起始点或任一位置为起始点，通过行走驱动轮码盘等速控制和角速度方位控制，实现直线行走，一直行走到悬崖点。由于悬崖点是危险区域，自行走装置通过后退方式选速摆脱危险区域，180度转身，重新回到起始点；在起始点，改变航向角，角度值360/n均等分，或者随机产生航向角，重新直线行走，一直找到新的悬崖点后，重新回到起始点；类似抹布动作，通过n次改变航向角度，实现床面全覆盖遍历。
37.如图4所示，本实施例中，自行走清洁装置以任一位置为起始点开始，直线行走，检测到悬崖点后，180度转身直线行走，一直找到新的悬崖点或障碍物；以两点的距离中间点为新的起点，改变航向角，角度值360/n均等分，或者随机产生航向角，重新直线行走；找到悬崖点或障碍物后，180度转身再直线行走，重新找到悬崖点或障碍物，计算两点距离的中间点为新的起点；改变航向角n次后，实现床面全覆盖遍历。
38.如图5所示，本实施例中，自行走清洁装置以床面角落为起始点，航向角垂直床沿为参考方向，以弓字形方式行走，机器宽度为移动宽度，实现全覆盖遍历。
39.本发明的有益效果是：通过前部或尾部以倾斜角度方式安装测距传感器或红外反射型传感器，通过测量清洁装置与床面的高度或设置一定阈值的距离开关量信息，感知床面高度的落差，识别清洁装置是否安全在床面上行走。清洁装置直线自行走和方向控制通过左右独立的驱动轮，通过等速或差速的方法实现直线前进、后退，转弯；清洁装置驱动轮安装红外编码或霍尔脉冲检测，通过电机测速实现直线行走控制；清洁装置安装姿态传感器，如磁方位传感器、角速度传感器或加速度传感器，实现在床面上的方位精确控制。路径规划采用找到床的中心位置或任一位置为起始点，直线行走到床沿或障碍物，然后回到起始点，再改变行进方向现实现新的床沿到起始点的路径规划；通过多次改变行进方位角，以抹布动作的行走方式，实现床面全覆盖遍历。
40.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。