一种机器人的室内循迹归位方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
本发明涉及自动控制方法，特别是针对自动扫地机器人的一种室内循迹归位方法。
[0002]
【背景技术】
目前市场中存在的自动扫地机的自动充电是通过充电基座不断发出信号，然后自动扫地机顶部的接收器接收到信号，最终找到“回家”的路，但是在某些情况下会出现无法导航，无法回到基座而搁浅在“半路上”的情况发生。自动机器人吸尘器的返航充电，有多种技术原理，有采用红外线定位的、有采用蓝牙定位的、有雷达定位的。
[0003]在清扫机器人领域主要是利用这3种定位技术，目前市面上70%左右的机型都是采用红外线定位。但是这种形式会有很多弊端:红外线定位虽然精度较高，但由于是这种光线无法穿透物体，使得红外线只能够在视距范围内定位，就像我们的电视机遥控器用的红外线一样，如果有东西遮挡就失去了信号。对于智能吸尘器而言，它经常工作在灰尘噗噗的环境中，一些尘埃碎屑很容易对机身上的红外线接收窗产生干扰，并且红外线在传输过程中容易受到室内荧光灯干扰，所以会出现智能吸尘器无法找到充电基座的情况发生。
[0004]另外一种自动扫地机是采用超声波定位来寻找充电基座,超声波主要通过反射式测距来定位物体，类似于蝙蝠通过三角定位来计算物体和自己的距离，超声波测距受多径效应和非视距传播影响很大，对电路的制造成本要求较高，目前很少有机器人吸尘器是采用这种原理。
[0005]还有一种就是蓝牙技术了，蓝牙通过测量型号的强度来定位，它的功率比较低，通过蓝牙制造的定位系统体积比较小、非常容易集成在自动扫地机电路中，采用这种技术，它不容易受视距的影响，可是该技术只能在直线距离内实现定位。
[0006]上述3种方式都无法达到复杂室内环境情况下的100%的回归成功率。
[0007]
【发明内容】
为了达到上述目的，本发明提出了一种机器人的室内循迹归位方法。
[0008]本发明实施例的目的是提供一种机器人的室内循迹归位方法，使其能够在复杂室内环境条件下实现自动归位的功能。
[0009]根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人的室内循迹归位方法，应用于室内自主移动机器人，所述自动归位方法包括:
1)当机器人因为某些原因触发归位要求时，控制器发出归位命令；
2)控制器调取存储器中存储的机器人本次工作过程的位置信息，该位置信息是由实时记录的若干点位置信息组成的，即将机器人看成质点，实时记录其与对接单元的相对位置信息，包括距离和方位角信息，此距离信息赋值为S1、S2> S3......，此方位角信息赋值为
α 1> α 2> α 3......；
3)控制器根据上述路径信息进行室内环境建模，即由上述位置信息构建室内的边界模型；
4)根据上述边界模型选取归位路径，确定归位路径的方向；
5)机器人沿归位路径行走，对接单元开始发射红外信号，机器人开始搜寻红外信号； 6)当机器人搜寻到红外信号时，即表示对接单元以在机器人视野内，进入对接模式，调整机器人姿态以使其与对接单元正对，开始对接；
7)对接完成后删除存储器中所储存的位置信息。
[0010]上述信息获取与存储单元包括:
里程计，配置为获取与对接单元的距离信息；
角度计，配置为获取与对接单元的方位角信息；
存储器，配置为存储上述距离信息和方位角信息。
[0011]上述的位置信息采样频率为0.2s,即每次记录位置信息的时间间隔为0.2s。
[0012]上述一种机器人的室内循迹归位方法，其特征在于:所述步骤3)具体步骤为:
a.将存储器中的位置信息的极坐标转换为对接单元中心坐标系下的笛卡尔坐标；
b.根据所储存的位置信息的笛卡尔坐标，建立边界模型。
[0013]上述一种机器人的室内循迹归位方法，其特征在于:所述步骤4)具体步骤为:
a.将机器人的即时位置信息转换为对接单元中心坐标系下的笛卡尔坐标(A，B)；
b.从存储器中的位置信息里随机选取若干点，构成从机器人即时位置(A，B)到对接单元(0,0)的N条路径，该路径方向均由(A, B)指向(0,0)；
c.将上述N条路径中相邻的位置信息两两绝对距离相加得到每条路径长度，通过计算比较上述N条路径，以得到最短路径。
[0014]上述的里程计和角度计，设置为低精度的里程计和低精度的角度计。
[0015]【附图说明】:
图1为本发明归位方法原理示意图；图2为本发明归位实施例中位置信息示意图。图中I表示机器人，2表示对接单元；图3为本发明归位实施例中路径示意图。图中I表示机器人，2表示对接单元。
【具体实施方式】
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现结合附图对本发明做进一步描述。
[0016]根据本发明实施例的一个方面，将一个室内平面图设置为本发明的具体实施环境，机器人在自主移动过程中，存储器记录下实时的位置信息，在图2中以点表示。当机器人电量剩余不足8%时，控制器发出归位命令；控制器调取存储器中存储的机器人本次工作的路径信息；控制器根据上述路径信息进行室内环境建模，即由上述位置信息构建室内的边界模型，将存储器中的位置信息的极坐标转换为对接单元中心坐标系下的笛卡尔坐标，根据所储存的位置信息的笛卡尔坐标，建立边界模型。根据上述边界模型选取归位路径，确定归位路径的方向，将机器人的即时位置信息转换为对接单元中心坐标系下的笛卡尔坐标(A，B)，从存储器中的位置信息里选取若干点，构成从机器人即时位置(A，B)到对接单元(0,0)的路径，该路径方法由(A，B)指向(0，O)，将上述路径中相邻的位置信息两两绝对距离相加得到路径长度，通过计算优化上述路径，以得到最短路径，如图3所示。该路径并非理想最短路径，而是根据所储存的位置信息得到的相对最短路径。机器人沿归位路径行走，对接单元开始发射红外信号，机器人开始搜寻红外信号，当机器人搜寻到红外信号时，即表示对接单元以在机器人视野内，进入对接模式，调整机器人姿态以使其与对接单元正对，开始对接。对接完成后删除存储器中所储存的位置信息。
[0017]在本发明实施例中不需要精确的距离和方位信息，这样，根据本发明实施例的机器人中，并不需要采用具有高精度的里程计和角度计，显著降低了成本。并且，在存储容量受限的情况下，由于根据本发明实施例的方法只需要存储一次工作过程的位置信息，且对接完成后删除存储器中所储存的位置信息，如此可以节省存储空间，所以对存储空间的要求不大。
[0018]本发明已经参考具体实施例进行了详细说明。然而，很明显，在不背离本发明的精神的情况下，本领域技术人员能够对实施例执行更改和替换。换句话说，本发明用说明的形式公开，而不是被限制地解释。要判断本发明的要旨，应该考虑所附的权利要求。
【主权项】
1.一种机器人的室内循迹归位方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)当机器人因为某些原因触发归位要求时，控制器发出归位命令； 2)控制器调取存储器中存储的机器人本次工作过程的位置信息，该位置信息是由实时记录的若干点位置信息组成的，即将机器人看成质点，实时记录其与对接单元的相对位置信息，包括距离和方位角信息，此距离信息赋值为S1、S2> S3......，此方位角信息赋值为α 1> α 2> α 3......； 3)控制器根据上述路径信息进行室内环境建模，即由上述质点信息构建室内的边界模型； 4)根据上述边界模型选取归位路径，确定归位路径的方向； 5)机器人沿归位路径行走，对接单元开始发射红外信号，机器人开始搜寻红外信号； 6)当机器人搜寻到红外信号时，即表示对接单元以在机器人视野内，进入对接模式，调整机器人姿态以使其与对接单元正对，开始对接； 7)对接完成后删除存储器中所储存的位置信息。2.如权利要求书I所述的一种机器人的室内循迹归位方法，所述信息获取与存储单元包括: 里程计，配置为获取与对接单元的距离信息； 角度计，配置为获取与对接单元的方位角信息； 存储器，配置为存储上述距离信息和方位角信息。3.如权利要求书I所述的一种机器人的室内循迹归位方法，所述位置信息采样频率设置为0.2s,即每次记录位置信息的时间间隔为0.2s。4.如权利要求书I所述一种机器人的室内循迹归位方法，其特征在于:所述步骤3)具体步骤为: a.将存储器中的位置信息的极坐标转换为对接单元中心坐标系下的笛卡尔坐标； b.根据所储存的位置信息的笛卡尔坐标，建立边界模型。5.如权利要求书I所述一种机器人的室内循迹归位方法，其特征在于:所述步骤4)具体步骤为: a.将机器人的即时位置信息转换为对接单元中心坐标系下的笛卡尔坐标(A，B)； b.从存储器中的位置信息里随机选取若干点，构成从机器人即时位置(A，B)到对接单元(0,0)的N条路径，该路径方向均由(A, B)指向(0,0)； c.将上述N条路径中相邻的位置信息间两两绝对距离相加得到每条路径长度，通过计算比较上述N条路径，得到最短路径。6.如权利要求书2所述的里程计和角度计，设置为低精度的里程计和低精度的角度if ο
【专利摘要】本发明公开了一种室内自动归位方法，具体地说是一种机器人的室内循迹归位方法，包括：信息获取与存储单元、信息收发单元、控制器、红外感应器和对接单元。当控制器发出归位指令时，从信息存储单元调取所储存的位置信息由控制器进行室内环境建模，根据控制器所得的室内环境模型，确定归位路径并沿该路径回归，同时对接单元开始发射红外信号，红外感应器开始搜寻红外信号，待红外感应器搜寻到红外信号时，进入对接模式，开始调整机器人姿态进行对接，实现归位。根据本发明所述方法可以实现在复杂室内环境下自动归位的目的。
【IPC分类】G05D1/12, G05D1/02
【公开号】CN105511459
【申请号】CN201410500325
【发明人】赵天池, 陈波, 吴章栓
【申请人】常州峰成科技有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月26日