公共清扫机器人路径规划系统及控制方法与流程

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种公共清扫机器人路径规划系统及控制方法。

背景技术：

目前市场上的智能清扫机器人体积较小，主要是针对家庭环境进行清扫，并且一般采用“弓”字形的清扫模式进行清扫，若在较大区域进行清扫，由于面积较大、行走路线较长，机器人在直线行走的过程中有可能偏离行走路线，并且在较大区域采用单“弓”字形行走方式有可能存在清扫不彻底的缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种公共清扫机器人路径规划系统及控制方法，将较大区域分成若干小区域，并采用双“弓”字形行走方式，达到全面清扫、清扫彻底的效果，并且采用线激光的激光束信号，既满足远距离导向的要求，能够在较远的距离控制公共清扫机器人以较小的直线误差直线运动，提高工作效率。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种公共清扫机器人路径规划系统，包含公共清扫机器人和激光发射器组，所述公共清扫机器人包括机体，本体上设有控制单元、行走单元、行走激光接收器和位置变换接收器，所述控制单元根据所述行走激光接收器和所述位置变换接收器接收到的信号控制行走单元动作，带动所述机体移动；所述激光发射器组包括：设置在公共清扫机器人第一作业区域横向边缘的第一行走激光发射器组和第二行走激光发射器组，所述第一行走激光发射器组与第二行走激光发 射器组相对设置，所述第一行走激光发射器组包括n个第一行走激光发射器，所述第二行走激光发射器组包括n-1个第二行走激光发射器，并且每一个第一行走激光发射器与每一个第二行走激光发射器交错设置；其中，每一个第二行走激光发射器为双向激光发射器；所述激光发射器组还包括多个位置激光发射器，每一个作业区域设置两个位置激光发射器，并且位于公共清扫机器人每一个作业区域纵向的边缘；其中，所述第一行走激光发射器组中两端的第一激光发射器分别设有信号检测装置和控制信号发射装置，当所述第一激光发射器被触发时，所述控制信号发射装置按照每一个作业区域的顺序，控制每一个作业区域内，远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器打开；在每一个作业区域内远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器上设有触碰开关，控制与第一行走激光发射器组相近位置上的激光发射器打开；公共清扫机器人在作业区域内按照激光发射器组发射的激光信号行走作业。

更好地，所述行走激光接收器根据所述第一行走激光发射器组和第二行走激光发射器组，引导公共清扫机器人在工作区域内直线行走；所述位置变换接收器引导公共清扫机器人转向。

更好地，每一个第一行走激光发射器与每一个第二行走激光发射器之间的横向距离为公共清扫机器人机体的一个身位宽度。

更好地，所述激光发射器组中的每一个激光发射器，为线激光束发射器，其发射的激光信号为线激光束信号。

更好地，每一个第一行走激光发射器和每一个位置激光发射器为单向激光发射器。

更好地，所述行走激光接收器设置在沿公共清扫机器人行走方向机体中心线上；所述位置变换接收器的数量为两个，并且以该行走激光接收器为中心线对称设置。

更好地，所述行走激光接收器和位置变换接收器为全向激光接收器。

本发明还提供一种如上述的公共清扫机器人路径规划系统的控制方法，该控制方法包括如下步骤：

s1：设置在公共清扫机器人第一作业区域边缘的第一行走激光发射器组、第二行走激光发射器组和位置激光发射器发射激光信号；

s2：行走激光接收器和位置变换接收器接收到激光信号，按照激光信号的引导，公共清扫机器人的控制单元通过控制其行走单元，在第一作业区域内行走作业；

s3：公共清扫机器人按照第一行走激光发射器组中的最后一个激光发射器发射的激光信号，行走出第一作业区域并走向第二作业区域；

s4：设置在第二作业区域边缘的位置激光发射器开启并发射激光信号，公共清扫机器人接收第一行走激光发射器组、第二行走激光发射器组和位置激光发射器发出的激光信号，并根据该激光信号在第二作业区域内行走作业。

更好地，在s1中，当公共清扫机器人位于第一行走激光发射器组中的第一个行走激光发射器位置时，在该第一个行走激光发射器上设置的信号检测装置被触发，并向控制信号发射装置发出信号，所述控制信号发射装置发出控制信号使远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器打开。

更好地，s2具体包括：

s21：公共清扫机器人以第一作业区域的第一边缘为起始位置，按照第一行走激光发射器组所发出的激光信号的引导，沿第一作业区域的第二边缘，在纵向上朝第三边缘直线行走；

s22：公共清扫机器人运动到第一作业区域的第三边缘，所述位置变化接收器接收到远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

其中，当公共清扫机器人第一次走到远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器时，触发设置在该位置激光发射器上的触碰开关，使设置在第一行走激光发射器组相近位置上的激光发射器打开；

s23：公共清扫机器人沿第三边缘在横向上对应平移，直到公共清扫机器人上的位置变换接收器接收到第二行走激光发射器组发出的激光信号后，停止并原地转向90°；

s24：公共清扫机器人按照第二行走激光发射器组发出的激光信号 的引导，在纵向上朝第一边缘直线行走；

s25：公共清扫机器人运动到第一作业区域的第一边缘，所述位置变化接收器接收到设置在第一行走激光发射器组相近位置上的激光发射器发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

s26：公共清扫机器人沿第一边缘在横向上对应平移，直到公共清扫机器人上的位置变换接收器接收到第一行走激光发射器组发出的激光信号后，停止并原地转向90°，返回s21；

s27：公共清扫机器人按照激光引导完成第一作业区域内的行走作业。

更好地，在s3中，当公共清扫机器人位于第一行走激光发射器组中的最后一个行走激光发射器位置时，在该行走激光发射器上设置的信号检测装置被触发，并向控制信号发射装置发出信号，所述控制信号发射装置发出控制信号，使第二工作区域内远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器打开，同时关闭第一工作区域内的位置激光发射器。

更好地，s4具体包括：

s41：公共清扫机器人以第二作业区域的第一边缘为起始位置，按照第一行走激光发射器组所发出的激光信号的引导，沿第二作业区域的第二边缘，在纵向上朝第三边缘直线行走；

s42：公共清扫机器人运动到第二作业区域的第三边缘，所述位置变化接收器接收到远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

其中，当公共清扫机器人第一次走到远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器时，触发设置在该位置激光发射器上的触碰开关，使设置在第一行走激光发射器组相近位置上的激光发射器打开；

s43：公共清扫机器人沿第三边缘在横向上对应平移，直到公共清扫机器人上的位置变换接收器接收到第二行走激光发射器组发出的激光信号后，停止并原地转向90°；

s44：公共清扫机器人按照第二行走激光发射器组发出的激光信号的引导，在纵向上朝第一边缘直线行走；

s45：公共清扫机器人运动到第二作业区域的第一边缘，所述位置变化接收器接收到设置在第一行走激光发射器组相近位置上的激光发射器发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

s46：公共清扫机器人沿第一边缘在横向上对应平移，直到公共清扫机器人上的位置变换接收器接收到第一行走激光发射器组发出的激光信号后，停止并原地转向90°，返回s21；

s47：公共清扫机器人按照激光引导完成第二作业区域内的行走作业。

更好地，所述s21和s24以及s41和s44中的直线行走，具体包括：当所述行走激光接收器接收到激光信号，则控制单元判定公共清扫机器人位于所述直线路径；否则，控制单元判定公共清扫机器人偏离所述直线路径，控制单元以公共清扫机器人的行走方向为基准进行向左或向右的转向行走调整，直到所述行走激光接收器重新接收到激光信号。

本发明的公共清扫机器人路径规划系统及控制方法，将较大区域分成若干小区域，并采用双“弓”字形行走方式，达到全面清扫、清扫彻底的效果，并且采用线激光的激光束信号，既满足远距离导向的要求，能够在较远的距离控制公共清扫机器人以较小的直线误差直线运动，提高工作效率。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人逻辑结构框图；

图2为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人俯视图；

图3为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人侧视图；

图4为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人在 每一个区域内的运动路径示意图；

图5为本发明控制方法步骤流程图；

图6为本发明公共清扫机器人运动过程图。

具体实施方式

图1为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人逻辑结构框图，图2为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人俯视图，图3为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人侧视图，如图1并参考图2-图3所示，本发明公共清扫机器人路径规划系统，包含公共清扫机器人和激光发射器组，所述公共清扫机器人包括机体1，本体1上设有控制单元3、行走单元2、行走激光接收器4和位置变换接收器5，所述行走激光接收器4设置在沿公共清扫机器人行走方向a机体1中心线上；所述位置变换接收器5的数量为两个，并且以该行走激光接收器4为中心线对称设置，并且为了达到更好的接收效果所述行走激光接收器4和位置变换接收器5为全向激光接收器；公共清扫机器人上设置的控制单元3根据所述行走激光接收器4和所述位置变换接收器5接收到的信号控制行走单元2动作，带动所述机体1移动。

图6为本发明公共清扫机器人运动过程图，如图6所示，所述激光发射器组包括：设置在公共清扫机器人第一作业区域横向边缘的第一行走激光发射器组6和第二行走激光发射器组7，所述第一行走激光发射器组6与第二行走激光发射器组7相对设置；为了使公共清扫机器人能够顺利地从第一工作区域移动到第二工作区域，所述第一行走激光发射器6组包括n个第一行走激光发射器，所述第二行走激光发射器7组包括n-1个第二行走激光发射器；每一个第一行走激光发射器与每一个第二行走激光发射器交错设置，并且每一个第一行走激光发射器与每一个第二行走激光发射器之间的横向距离为公共清扫机器人机体1的一个身位宽度。

所述激光发射器组还包括多个位置激光发射器8，每一个作业区域设置两个位置激光发射器8，并且位于公共清扫机器人每一个作业区 域纵向的边缘；其中，所述第一行走激光发射器组6中两端的第一激光发射器分别设有信号检测装置和控制信号发射装置(图中未示出)，当所述第一激光发射器被触发时，所述控制信号发射装置按照每一个作业区域的顺序，控制每一个作业区域内，远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器8打开；

在每一个作业区域内远离第一行走激光发射器组6设置的位置激光发射器8上设有触碰开关81，控制与第一行走激光发射器组6相近位置上的激光发射器8打开；公共清扫机器人在作业区域内按照激光发射器组发射的激光信号行走作业。在公共清扫机器人工作中，所述行走激光接收器4根据所述第一行走激光发射器组6和第二行走激光发射器组7，引导公共清扫机器人在工作区域内直线行走；所述位置变换接收器5引导公共清扫机器人转向。

为了使接收效果更好，所述激光发射器组中的每一个激光发射器，为线激光束发射器，其发射的激光信号为线激光束信号，并且每一个第一行走激光发射器和每一个位置激光发射器8为单向激光发射器，每一个第二行走激光发射器为双向激光发射器。

图4为本发明公共清扫机器人路径规划系统中公共清扫机器人在每一个区域内的运动路径示意图，图5为本发明控制方法步骤流程图，如图4所示，公共清扫机器人的运动路径为类“弓”字形状。公共清扫机器人的具体运动过程结合图5和图6所示，整体来说，第一行走激光发射器组6、第二行走激光发射器组7和多个位置激光发射器8将作业区域分成若干个小工作区域，公共清扫机器人按照激光信号的引导，在小工作区域完成行走作业后，自动移动到下一个小工作区域作业。

具体来说，包括如下步骤：

s1：设置在公共清扫机器人第一作业区域边缘的第一行走激光发射器组6、第二行走激光发射器组7和位置激光发射器8发射激光信号；

具体地说，当公共清扫机器人位于第一行走激光发射器组6中的第一个行走激光发射器位置时，在该第一个行走激光发射器上设置的信号检测装置61被触发，并向控制信号发射装置(图中未示出)发出 信号，所述控制信号发射装置发出控制信号使远离第一行走激光发射器组6设置的位置激光发射器8打开。

s2：行走激光接收器4和位置变换接收器5接收到激光信号，按照激光信号的引导，公共清扫机器人的控制单元3通过控制其行走单元2，在第一作业区域y内行走作业；

s3：公共清扫机器人按照第一行走激光发射器组6中的最后一个激光发射器发射的激光信号，行走出第一作业区域y并走向第二作业区域z；

具体地说，当公共清扫机器人位于第一行走激光发射器组6中的最后一个行走激光发射器位置时，在该行走激光发射器上设置的信号检测装置62被触发，并向控制信号发射装置(图中未示出)发出信号，所述控制信号发射装置发出控制信号，使第二工作区域z内远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器8打开，同时关闭第一工作区域y内的位置激光发射器8。

s4：设置在第二作业区域z边缘的位置激光发射器8开启并发射激光信号，公共清扫机器人接收第一行走激光发射器组6、第二行走激光发射器组7和位置激光发射器8发出的激光信号，并根据该激光信号在第二作业区域z内行走作业。

其中，s2具体包括如下步骤：

s21：公共清扫机器人以第一作业区域y的第一边缘m为起始位置，按照第一行走激光发射器组6所发出的激光信号的引导，沿第一作业区域y的第二边缘n，在纵向上朝第三边缘p直线行走；

s22：公共清扫机器人运动到第一作业区域y的第三边缘p，所述位置变化接收器5接收到远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器8发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

在这里需要说明的，当公共清扫机器人第一次走到远离第一行走激光发射器组6设置的位置激光发射器8时，触发设置在该位置激光发射器8上的触碰开关81，使设置在第一行走激光发射器组6相近位置上的激光发射器8打开；

s23：公共清扫机器人沿第三边缘p在横向上对应平移，直到公共 清扫机器人上的位置变换接收器5接收到第二行走激光发射器组7发出的激光信号后，停止并原地转向90°；

s24：公共清扫机器人按照第二行走激光发射器组7发出的激光信号的引导，在纵向上朝第一边缘m直线行走；

s25：公共清扫机器人运动到第一作业区域y的第一边缘m，所述位置变化接收器5接收到设置在第一行走激光发射器组6相近位置上的激光发射器8发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

s26：公共清扫机器人沿第一边缘m在横向上对应平移，直到公共清扫机器人上的位置变换接收器5接收到第一行走激光发射器6组发出的激光信号后，停止并原地转向90°，返回s21；

s27：公共清扫机器人按照激光引导完成第一作业区域y内的行走作业。

s4具体包括：

s41：公共清扫机器人以第二作业区域z的第一边缘a为起始位置，按照第一行走激光发射器组6所发出的激光信号的引导，沿第二作业区域z的第二边缘b，在纵向上朝第三边缘c直线行走；

s42：公共清扫机器人运动到第二作业区域z的第三边缘c，所述位置变化接收器5接收到远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器8发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

需要说明的是，当公共清扫机器人第一次走到远离第一行走激光发射器组设置的位置激光发射器8时，触发设置在该位置激光发射器8上的触碰开关81，使设置在第一行走激光发射器组6相近位置上的激光发射器8打开；

s43：公共清扫机器人沿第三边缘c在横向上对应平移，直到公共清扫机器人上的位置变换接收器5接收到第二行走激光发射器组7发出的激光信号后，停止并原地转向90°；

s44：公共清扫机器人按照第二行走激光发射器组7发出的激光信号的引导，在纵向上朝第一边缘a直线行走；

s45：公共清扫机器人运动到第二作业区域z的第一边缘a，所述 位置变化接收器5接收到设置在第一行走激光发射器组6相近位置上的激光发射器8发出的激光信号后，公共清扫机器人停止并原地转向90°；

s46：公共清扫机器人沿第一边缘a在横向上对应平移，直到公共清扫机器人上的位置变换接收器5接收到第一行走激光发射器组6发出的激光信号后，停止并原地转向90°，返回s21；

s47：公共清扫机器人按照激光引导完成第二作业区域z内的行走作业。

另外，为了达到更好的直线行走效果，在所述s21和s24以及s41和s44中的直线行走，具体包括：

当所述行走激光接收器4接收到激光信号，则控制单元3判定公共清扫机器人位于所述直线路径；

否则，控制单元3判定公共清扫机器人偏离所述直线路径，控制单元3以公共清扫机器人的行走方向为基准进行向左或向右的转向行走调整，直到所述行走激光接收器4重新接收到激光信号。

这里需要说明的是，公共清扫机器人为清扫机器人，也可以是擦玻璃机器人，公共清扫机器人重复上述方法步骤，继续按照“弓”字形清扫每一个被划分出的小工作区域，在这里不再赘述；另外，在本发明中的公共清扫机器人通过激光信号规划路径，还可以通过红外线或者超声波信号规划路径。

另外，按照本发明上述控制方法步骤，公共清扫机器人除了在小工作区域内按照“弓”字形行走外，在大区域内也是按照“弓”字形进行清扫工作，即采用双“弓”字行行走模式，这样的工作方式大大减小了卫生死角问题，清洁更彻底，更省时；另外，本发明公共清扫机器人路径规划系统采用线激光的激光束信号，既满足远距离导向的要求，能够在较远的距离控制公共清扫机器人以较小的直线误差直线运动，提高工作效率。