[发明专利]一种机器人的导航方法

说明书

本发明公开一种机器人的导航方法，首先所述机器人启动时在工作空间内框定一个虚拟清洁分区，再在清扫该虚拟清洁分区过程中标记导航边界的边界特征信息，构建局部边界地图；然后将所述局部边界地图的数据转换到全局坐标系上；清扫完所述虚拟清洁分区后，移动到未清扫区域，并框定下一个虚拟清洁分区，继续标记所述边界特征信息，如此循环反复，当清扫完整个工作空间时，退出循环，完成所述全局边界地图构建；最后选择选择所述导航边界作为导航路径进行导航。本发明通过构建所述局部边界地图和所述全局边界地图的方法，在保留所述边界特征信息的条件下，实现机器人快速导航，同时节省系统内存，提高机器人导航的灵活性和高效性。

技术领域

本发明涉及机器人室内导航和智能控制技术领域，具体涉及一种全局边界地图的构建方法及其导航方法。

背景技术

基于惯性导航的机器人越来越普及，代表性比较强的是家庭扫地清洁机器人。扫地机器人结合陀螺仪、加速度跟轮子里程计的数据，实现室内环境即时定位跟建图，再根据建立的地图实现定位导航。基于惯性导航的机器人是基于全局的栅格地图进行导航回充电座的，在实际的家庭环境下实现基于陀螺仪的惯性导航时，因为比较复杂的家庭环境存在各种未知条件，所以随着时间的推移，轮子打滑、陀螺仪漂移等产生的误差会积累越来越大，导致机器打滑，从而使得构建的地图出现比较大的偏差，如果继续使用全局地图进行导航就会机器人与目标点的偏差拉大。

而在实际应用中主要采用栅格地图将机器人的工作环境(环境信息包括但不限于环境的温度，湿度，光强等)划分成一系列的栅格，其中每一个栅格都分配一个概率值，表示该栅格被障碍物占据的可能性大小。栅格地图易于创建和维护，对某个栅格的感知信息可以直接与环境中的某个区域对应，适于处理超声测量数据。然而用栅格表示的环境地图，环境空间的分辨率与栅格尺寸的大小有关，增加分辨率将要增加运算的时间和空间复杂度。如果想要获得精准的栅格地图必须要付出相当高的成本，比如要使用激光传感器或者是图像传感器，而且需要具备比较充裕计算资源，导致对CPU的存储空间要求比较高，不利于产品的低成本化。为了减少CPU使用的资源和提高机器人导航的成功率，需要提供一种新全局地图给机器人进行导航。

中国发明专利CN100449444提出移动机器人在未知环境中同时定位与地图构建的方法，通过构建全局线段特征地图和全局占用栅格地图实现高精度的定位导航，但是地图中匹配线段特征和栅格地图更新的算法对处理器的性能要求高，对线段特征匹配的计算量较大；中国专利CN107121142中使用拓扑地图的方法，通过结合机器人当前环境特征判断是否进行子区域的划分和如何划分，再融合传感器数据进行路径规划，但是子区域的划分受到激光传感器探测范围的影响。有必要开发一种对于存储空间和计算资源要求小，适用于室内条件下机器人的快速导航。

发明内容

本发明基于构建全局地图的导航技术，在机器人运动过程中，为了节省导航地图内存，通过记录清洁区域内导航边界的边界特征信息构建起全局边界地图，使得机器人选择合适的边界路径进行导航运动。本发明的技术方案如下：

一种全局边界地图的构建方法，其特征在于，所述全局边界地图的构建过程包括如下步骤：

步骤S1：机器人启动时在工作空间内框定一个虚拟清洁分区，再在清扫该虚拟清洁分区的过程中标记导航边界的边界特征信息，构建局部边界地图，并进入步骤S2；

步骤S2：将所述虚拟清洁分区内所述局部边界地图的数据进行坐标系转换，加入到全局坐标系中，并进入步骤S3；

步骤S3：清扫完所述虚拟清洁分区后，移动到未清扫区域，重复步骤S1～步骤S2，直到清扫完整个工作空间，得到所述全局边界地图；

其中，所述边界特征信息包括导航边界的起点坐标、导航边界的终点坐标和所述机器人沿导航边界行走的旋转角度。