机器人转弯控制方法、装置及洗地机器人与流程

1.本发明属于洗地机器人技术领域，尤其涉及一种机器人转弯控制方法、装置及洗地机器人。


背景技术：

2.随着科技的进步以及人们生活水平的提高，人们越来越热衷于使用机器来代替简单机械，重复性的工作。其中，洗地机是一种集扫地、洒水、洗地、拖地、吸干于一体的清洁设备，具有环保、节能、高效等优点，在社会各个领域的使用已经非常普遍，特别是一些码头、机场、车间、仓库、学校、医院、饭店、物业、停车场等具有广阔地面的场所，以机械代替人力的清洁理念已深入人心。
3.目前市场上的洗地机主要由底部设置拖布进行洗地，并在洗地机后部设置吸水耙将拖布留在地板上的水渍吸干，但是，现有的洗地机由于自身尺寸较大，拖布和吸水耙之间的距离较大，当扫地机急转弯时，例如在狭窄的转弯通道中穿行时，洗地机急转弯会导致吸水耙不能完全覆盖拖布经过的区域，如图1所示，图中圆圈a至圆圈c之间的区域为洗地机原地急转弯时拖布覆盖的区域，圆圈b至圆圈c之间的区域为吸水耙覆盖的区域，当洗地机急转弯时吸水耙不能完全覆盖拖布所经过的区域，导致洗地机清洗过的区域存在污水水渍残留，出现漏水、漏扫现象，清扫效果差。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种机器人转弯控制方法，旨在解决洗地机器人急转弯时出现水渍残留、漏扫的问题。
5.本发明实施例是这样实现的，一种机器人转弯控制方法，方法包括如下步骤：
6.采集机器人待通过的转弯通道的通道环境；
7.根据通道环境以及机器人的转弯参数进行规划，生成对应转弯通道的转弯路径；
8.控制机器人根据转弯路径移动通过转弯通道，以使机器人通过转弯通道时的转弯半径满足机器人急转弯时的转弯半径的预设倍数。
9.第二方面，本申请还提供一种机器人转弯控制装置，装置包括：
10.环境采集单元，用于采集机器人待通过的转弯通道的通道环境；
11.路径规划单元，用于根据通道环境以及机器人的转弯参数进行规划，生成对应转弯通道的转弯路径；
12.通过控制单元，用于控制机器人根据转弯路径移动通过转弯通道，以使机器人通过转弯通道时的转弯半径满足机器人急转弯时的转弯半径的预设倍数。
13.第三方面，本申请还提供一种洗地机器人，洗地机器人包括如上述的机器人转弯控制装置。
14.本申请实施例通过获取待通过的转弯通道的通道环境信息确定转弯通道的尺寸大小，从而规划机器人的转弯路径，控制机器人根据转弯路径执行转弯操作通过该转弯通
道，使得机器人通过该转弯通道时的转弯半径等于机器人急转弯时的转弯半径的预设倍数，通过增大机器人的转弯半径变使得吸水耙能完全覆盖拖布的清洗范围，避免出现污水、水渍残留及漏扫的情况，能有效提高洗地机器人的清洗效果。
附图说明
15.图1是现有技术提供的机器人急转弯时的轨迹示意图；
16.图2是本申请机器人转弯控制方法一个实施例的基本流程示意图；
17.图3是本申请机器人转弯控制方法一个实施例规划第一转弯路径的流程示意图；
18.图4是本申请机器人转弯控制方法一个实施例规划交叉转弯路径的基本流程示意图；
19.图5是本申请机器人转弯控制方法一个实施例判断转弯通道是否可以通过的基本流程示意图；
20.图6是本申请机器人转弯控制方法一个实施例标记转弯通道的基本流程示意图；
21.图7是本申请机器人转弯控制装置一个实施例的模块结构示意图；
22.图8是本申请机器人转弯控制装置一个实施例路径规划单元的模块结构示意图；
23.图9是本申请机器人转弯控制装置另一个实施例路径规划单元的模块结构示意图；
24.图10是本申请机器人转弯控制装置一个实施例判断转弯通道是否能通过的模块结构示意图；
25.图11是本申请机器人转弯控制装置一个实施例标记转弯通道的模块结构示意图；
26.图12是现有技术提供的机器人通过转弯通道时的轨迹示意图；
27.图13是本申请机器人转弯控制方法一个实施例第一转弯轨迹的示意图；
28.图14是本申请机器人转弯控制方法一个实施例第二转弯轨迹的示意图；
29.图15是本申请机器人转弯控制方法一个实施例规划交叉转弯轨迹的示意图。
具体实施方式
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.现有的洗地机器人在急转弯时，容易出现水渍残留、漏扫等现象。本申请能控制洗地机器人在转弯时加大转弯半径，以使吸水耙覆盖拖布的清洗范围，避免出现水渍残留、漏扫的情况，清洗效果好。
32.实施例一
33.在一些可选实施例中，请参照图2，图2是本申请一种机器人转弯控制方法一个实施例的流程示意图。
34.如图2所示，本申请第一方面提供一种机器人转弯控制方法，方法包括以下步骤：
35.s1100、采集机器人待通过的转弯通道的通道环境；
36.在一些实施例中，如图12所所示，转弯通道包括弯道外圈和弯道内圈，图12中d1和d2分别表示弯道外圈和弯道内圈，t1和t2分别表示现有机器人沿弯道外圈和弯道内圈进行
沿边的路径，当机器人通过该转弯通道时，可以沿弯道外圈沿边通过，也可以沿弯道内圈进行沿边通过，但是，机器人沿弯道内圈沿边或者沿弯道外圈沿边都是采用急转弯方式通过转弯通道，会导致水渍残留、漏扫现象。为了克服机器人通过弯道时采用急转弯的方式导致水渍残留及漏扫的问题，本申请提供一种机器人转弯控制方法，首先，先采集转弯通道的通道环境，具体地，洗地机器人在清洗过程中会一边移动一边清扫，当洗地机器人移动到转弯通道前并欲通过转弯通道时，可以通过激光雷达或摄像头等方式采集转弯通道的通道环境。
37.s1200、根据通道环境以及机器人的转弯参数进行规划，生成对应转弯通道的转弯路径；
38.s1300、控制机器人根据转弯路径移动通过转弯通道，以使机器人通过转弯通道时的转弯半径满足机器人急转弯时的转弯半径的预设倍数。
39.转弯参数是机器人自身的属性参数，转弯参数包括但不限于机器人的机身尺寸、前后轮的距离以及原地急转弯时的转弯半径参数等，在一些实施例中，转弯参数由机器人生产厂商进行设置，生产厂商在机器人生产过程中完成了机器人的机身尺寸、前后轮的距离以及原地急转弯时的转弯半径的检测，并将转弯参数存储于机器人内部存储器中。转弯通道包括弯道内圈和弯道外圈，通过计算弯道内圈和弯道外圈之间的距离和转弯角度，并与机器人的转弯参数相结合，规划生成机器人的转弯路径，在实施时，当转弯通道的转弯角度大于预设角度阈值时，例如大于110
°
时，机器人通过该转弯通道不需要进行急转弯，可以直接根据弯道内圈和弯道外圈规划机器人进行沿边的转弯路径，则机器人进行弯道内圈沿边或者进行弯道外圈沿边通过转弯通道时，机器人的转弯半径均满足机器人急转弯时的转弯半径的预设倍数，此时，机器人的吸水耙能完全覆盖拖布的区域，不会出现水渍残留、漏扫现象。预设倍数是系统中预先设置的数值范围，转弯半径的预设倍数表征机器人的转弯半径能使吸水耙覆盖拖布所经过的区域，在一些实施例中，预设倍数也可以由机器人生产厂商或者用户进行设置，例如机器人生产厂商通过一定次数(例如1千次、1万次或者10万次)的实验测试，从而检测出能使机器人正常工作又能使机器人的吸水耙完全覆盖拖布区域的转弯半径，进而确定预设倍数的数值。
40.在另一些实施例中，当转弯通道的转弯角度小于上述的预设角度阈值时，系统根据转弯通道和机器人的转弯参数规划转弯路径，例如规划生成由弯道内圈转向弯道外圈或者由弯道外圈转向弯道内圈的转弯路径，当机器人沿弯道内圈沿边至拐角时，控制机器人向弯道外圈方向移动并转弯通过转弯通道，或者当机器人沿弯道外圈沿边至拐角时，控制机器人向弯道内圈方向移动并转弯通过转弯通道，从而加大转弯空间以增大机器人的转弯半径满足急转弯半径的预设倍数。在一些实施例中，以预设倍数为1.5为例，当机器人由弯道内圈向弯道外圈转向时，通过延长机器人转向的距离，如图13所示，机器人由弯道内圈a1点转向弯道外圈b1点的转弯半径小于1.5倍的急转弯半径，此时通过延长至弯道外圈b1’点，以使转弯路径的半径大于等于1.5倍的急转弯半径，使得机器人沿该转弯路径通过转弯半径时，机器人的吸水耙能完全覆盖拖布所经过的区域，同理，当弯道内圈和弯道外圈之间的距离固定而机器人机身尺寸变化时，例如机器人机身尺寸较大时，也可以控制机器人由弯道内圈a1点转向弯道外圈b1’点以增大机器人的转弯半径。
41.本申请通过获取待通过的转弯通道的通道环境信息确定转弯通道的尺寸大小，从
而规划机器人的转弯路径，控制机器人根据转弯路径执行转弯操作通过该转弯通道，使得机器人通过该转弯通道时的转弯半径等于机器人急转弯时的转弯半径的预设倍数，通过增大机器人的转弯半径变使得吸水耙能完全覆盖拖布的清洗范围，避免出现水渍残留、漏扫的情况，清洗效果好。
42.实施例二
43.在一些可选实施例中，请参阅图3，图3是本申请一个实施例规划第一转弯路径的流程示意图。
44.如图3所示，根据通道环境以及机器人的转弯参数进行规划，生成对应转弯通道的转弯路径的步骤包括如下步骤：
45.s1210、获取弯道内圈的内圈尺寸和弯道外圈的外圈尺寸，其中，转弯通道包括弯道内圈和弯道外圈；
46.s1220、根据内圈尺寸、外圈尺寸和转弯参数进行规划，生成由弯道内圈转向弯道外圈的第一转弯路径。
47.在实施时，可以通过激光雷达及摄像头生成转弯通道的三维点云，并将三维点云的地图做平面规划确定弯道内圈和弯道外圈的位置，进而计算出内圈尺寸、外圈尺寸和弯道内圈和弯道外圈之间的距离等弯道参数。然后通过内圈尺寸、外圈尺寸和转弯参数规划生成第一转弯路径，该第一转弯路径表征机器人在转弯时由弯道内圈向弯道外圈移动的轨迹。以机器人的转弯半径需要达到急转弯半径的两倍才能使吸水耙完全覆盖拖布的区域为例，当机器人由弯道内圈转向弯道外圈时，以机器人脱离弯道内圈为起始点，以弯道外圈上的一个点为动点，通过不断调整动点的位置，直至起始点和动点之间组成的圆弧的半径为机器人急转弯半径的两倍，将该动点位置设置为终点，并将起始点和终点之间的圆弧作为第一转弯路径，当控制机器人根据第一转弯路径执行转弯操作通过转弯通道时，机器人的转弯半径为急转弯半径的两倍，从而使得机器人上的吸水耙能完全覆盖拖布经过的区域，避免拖布清洗过的区域残留水渍或者污水，清洗效果好。
48.同理，在一些实施例中，还可以规划由弯道外圈转向弯道内圈的转弯路径，以使机器人清洗覆盖转弯通道的全部区域，请参阅图4，图4是本申请一个实施例规划交叉转弯路径的流程示意图。
49.如图4所示，生成由弯道内圈转向弯道外圈的第一转弯路径的步骤之后，本申请提供的机器人转弯控制方法还包括如下步骤：
50.s1230、根据内圈尺寸、外圈尺寸和转弯参数进行规划，生成由弯道外圈转向弯道内圈的第二转弯路径；
51.在实施时，第一转弯路径表征机器人在转弯时由弯道外圈向弯道内圈移动，还是以上述机器人的转弯半径需要达到急转弯半径的两倍才能使吸水耙完全覆盖拖布的区域为例，当机器人由弯道外圈转向弯道内圈时，通过采集通道环境和机器人的位姿，位姿包括机器人的位置和朝向等信息，然后根据机器人的位姿和通道环境确定速度参数(v，θ)其中v为速度，θ为机器人的前偏向轮的角度，当θ不为0时，机器处于转弯状态，当机器人沿弯道外圈进行沿边靠近拐角时，可以控制机器人提前转向，转向完成，机器人沿弯道内圈进行沿边，在实施时，记录机器人从弯道外圈转向的起始点，以弯道内圈上的一个点为动点，通过不断调整动点的位置，直至起始点和动点之间组成的圆弧的半径为机器人急转弯半径的两
倍，将该动点位置设置为终点，如图14所示，机器人由弯道外圈a2点转向至弯道内圈b2点，其中，弯道外圈a2点为起始点，弯道内圈b2点为终点，并将a2点和b2点之间的圆弧作为第二转弯路径，当控制机器人根据第二转弯路径从弯道外圈沿边转向弯道内圈沿边以通过转弯通道时，机器人的转弯半径为急转弯半径的两倍，从而使得机器人上的吸水耙能完全覆盖拖布经过的区域，避免拖布清洗过的区域残留水渍或者污水，清洗效果好。
52.s1240、将第一转弯路径和第二转弯路径整合生成交叉转弯路径。
53.通过将第一转弯路径和第二转弯路径叠加组合成交叉转弯路径，如图15所示，在图15中，l1为第一转弯路径，l2为第二转弯路径，当机器人沿弯道内圈沿边进入转弯通道时，先控制机器人执行第一转弯路径l1转向弯道外圈进行沿边，完成第一次清扫任务；当机器人再次沿弯道外圈沿边进入转弯通道时，控制机器人执行第二转弯路径l2转向弯道内圈进行沿边，完成第二次清洗任务，通过第一转弯路径l1和第二转弯路径l2相结合以控制机器人交叉通过转弯通道，完成转弯通道全局清扫的同时，避免出现水渍残留、漏扫的情况。以上机器人通过转弯通道时的转弯半径与急转弯时的转弯半径的倍数不局限于上述举例说明中的倍数数值，且第一转弯路径和第二转弯路径不局限于呈圆弧状，在实施时，预设倍数还可以采用其他数值，且第一转弯路径和第二转弯路径也可以采用其他形状的曲线路径，能使吸水耙完全覆盖拖布经过的区域即可。
54.实施例三
55.在一些可选实施例中，请参阅图5，图5是本申请一个实施例判断转弯通道是否可以通过的流程示意图。
56.如图5所示，采集机器人待通过的转弯通道的通道环境的步骤之后，根据通道环境以及机器人的转弯参数进行规划的步骤之前，本申请提供的机器人转弯控制方法还包括如下步骤：
57.s1110、获取转弯通道的通道尺寸；
58.s1120、判断通道尺寸和机器人的机身尺寸是否符合预设的通过规则，当判断结果为是时，执行步骤s1200，当判断结果为否时，执行步骤s1130。
59.通道尺寸为转弯通道的弯道内圈和弯道外圈之间的距离，可以通过激光雷达及摄像头采集转弯通道的通道尺寸，然后判断通道尺寸和机身尺寸是否符合预设的通过规则，通过规则为通道尺寸是否大于机器人的机身尺寸，当通道尺寸大于机器人的机身尺寸时，即机器人可以通过该转弯通道，执行步骤s1200；而当通道尺寸不大于机器人的机身尺寸时，机器人无法通过该转弯通道，执行步骤s1130；
60.s1130、发出警报，并将预设的通行受阻信息发送至上位机和/或云端服务器。
61.当机器人无法通过转弯通道时，发出警报，例如通过蜂鸣、语音播报、响铃等方式拔出警报，以提醒用户通道无法通行。在一些实施例中，还可以将通行受阻信息发送至上位机，通行受阻信息是系统预先设置的表征机器人无法通过通道的信息，上位机为与机器人关联的智能终端设备，上位机包括但不限于智能手机、智能手表以及终端服务器，在另一些实施例中，还可以将通行受阻信息发送至云端服务器，由云端服务器将该通行受阻信息转发至与机器人关联的用户终端，提醒用户机器人无法通过该转弯通道。
62.实施例四
63.在一些可选实施例中，请参阅图6，图6是本申请一个实施例标记转弯通道的基本
流程示意图。
64.如图6所示，将预设的通行受阻信息发送至上位机和/或云端服务器的步骤之后，本申请提供的机器人转弯控制方法还包括如下步骤：
65.s1140、在机器人的内置地图中将转弯通道标记为禁止通行区域。
66.在实施时，可以通过三维导航图进行的路径规划识别转弯通道的位置，然后根据转弯通道的位置在机器人的内置地图中进行标记，内置地图是机器人进行路径规划生成的清扫路径地图，当机器人规划至转弯通道时，如果确定转弯通道太小而机器人无法通过时，在内置地图中将转弯通道标记为禁止通行区域，从而控制机器人不从该转弯通道通过，避免机器人出现卡在转弯通道无法动弹的情况。
67.实施例五
68.在一些可选实施例中，请参阅图7，图7是本申请机器人转弯控制装置一个实施例的模块结构示意图。
69.如图7所示，本申请还提供一种机器人转弯控制装置，装置包括环境采集单元110、路径规划单元120以及通过控制单元130。
70.环境采集单元110，用于采集机器人待通过的转弯通道的通道环境；
71.路径规划单元120，用于根据通道环境以及机器人的转弯参数进行规划，生成对应转弯通道的转弯路径；
72.通过控制单元130，用于控制机器人根据转弯路径移动通过转弯通道，以使机器人通过转弯通道时的转弯半径满足机器人急转弯时的转弯半径的预设倍数。
73.在实施时，机器人要通过转弯通道时，先采集转弯通道的通道环境，包括弯道内圈和弯道外圈，然后根据通道环境和机器人的转弯参数进行规划生成机器人的转弯路径，在实施时，通过加大转弯空间以增大机器人的转弯半径，在实施时，当弯道内圈和弯道外圈之间的距离较小时，可以延长机器人转向的距离以增大机器人的转弯半径，使得吸水耙能完全覆盖拖布的清洗范围，避免出现水渍残留、漏扫的情况，清洗效果好。
74.在一些实施例中，如图8所示，本申请提供的机器人转弯控制装置的路径规划单元120包括：
75.尺寸采集子单元121，用于获取弯道内圈的内圈尺寸和弯道外圈的外圈尺寸，其中，转弯通道包括弯道内圈和弯道外圈；
76.第一路径规划子单元122，用于根据内圈尺寸、外圈尺寸和转弯参数进行规划，生成由弯道内圈转向弯道外圈的第一转弯路径。
77.在一些实施例中，如图9所示，本申请提供的机器人转弯控制装置的路径规划单元120还包括：
78.第二路径规划子单元123，用于根据内圈尺寸、外圈尺寸和转弯参数进行规划，生成由弯道外圈转向弯道内圈的第二转弯路径；
79.路径整合子单元124，用于将第一转弯路径和第二转弯路径整合生成交叉转弯路径。
80.在一些实施例中，如图10所示，本申请还提供的机器人转弯控制装置还包括：
81.通道尺寸获取单元111，用于获取转弯通道的通道尺寸；
82.通行判断单元112，用于判断通道尺寸和机器人的机身尺寸是否符合预设的通过
规则；
83.通行受阻控制单元113，用于当通道尺寸和机器人的机身尺寸不符合通过规则时，发出警报，并将预设的通道无法通过信息发送至上位机。
84.在一些实施例中，如图12所示，本申请还提供的机器人转弯控制装置还包括：
85.区域标记单元114，用于在机器人的内置地图中将转弯通道标记为禁止通行区域。
86.本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
87.第三方面，本申请还提供一种洗地机器人，洗地机器人包括如上述的机器人转弯控制装置。
88.洗地机器人的工作原理为：在将要通过转弯通道时，先采集转弯通道的通道环境，其中，转弯通道包括弯道内圈和弯道外圈，然后根据通道环境和机器人的转弯参数进行规划生成机器人的转弯路径，在实施时，系统获取预设的倍数以及机器人的转弯参数，转弯参数中包括机器人急转弯时的转弯半径，从而计算出机器人所需的转弯半径，然后根据该所需的转弯半径和转弯通道的大小计算出通过转弯通道的弧线的参数，包括该弧线的起点和终点，从而控制机器人从起点沿该弧线移动至终点通过转弯通道，该弧线对应的半径满足机器人急转弯时半径的预设倍数。本申请通过加大转弯空间以增大机器人的转弯半径，例如控制洗地机器人由弯道内圈转向弯道外圈进行转弯，或者控制洗地机器人由弯道外圈向弯道内圈进行转弯，机器人在转弯通道中交叉转弯以增大机器人的转弯半径，一方面，能完全覆盖转弯通道的范围，实现转弯通道的全局清洗功能，另一方面，增大洗地机器人的转弯半径能使吸水耙完全覆盖拖布的清洗范围，避免出现水渍残留、漏扫的情况，清洗效果好。
89.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。