離。β是由Th和Θ相加得到的，是線段EO與室內(nèi)場景坐標(biāo)系Y軸的夾角。
[0041]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種清潔機器人室內(nèi)場景地圖建模方法，包括如下步驟:
[0042]步驟SI，清潔機器人在室內(nèi)沿室內(nèi)邊界繞行一周，以獲得室內(nèi)邊界位置信息；以及
[0043]步驟S2，通過清潔機器人隨機行走，獲得孤島障礙物信息；
[0044]步驟S3，建立室內(nèi)場景地圖。
[0045]進一步，所述步驟SI中清潔機器人在室內(nèi)沿室內(nèi)邊界繞行一周獲得室內(nèi)邊界位置信息的方法包括:
[0046]步驟S101，先確定室內(nèi)場景坐標(biāo)系，即，根據(jù)機器人起始位置及起始朝向確定所述室內(nèi)場景坐標(biāo)系的原點位置及X軸、Y軸；
[0047]步驟S102，通過航位推測法推算清潔機器人在繞行時，所述清潔機器人的中心點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置及當(dāng)前清潔機器人的朝向，并根據(jù)該坐標(biāo)位置、朝向及清潔機器人的自身坐標(biāo)系計算出位于清潔機器人的且斜向分布的超聲波傳感器(圖1、圖2中傳感器dl或d3)所對應(yīng)的邊界測量點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)；所述清潔機器人在室內(nèi)沿室內(nèi)邊界繞行一周，以獲得相對于室內(nèi)場景坐標(biāo)系的室內(nèi)邊界位置信息。
[0048]進一步，所述步驟S102中根據(jù)所述坐標(biāo)位置、朝向及清潔機器人的自身坐標(biāo)系計算出位于所述超聲波傳感器所對應(yīng)的邊界測量點在的室內(nèi)場景坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)的方法包括:
[0049]設(shè)邊界測量點的位置坐標(biāo)E (X1, Y1)；
[0050]其中，X1= X ?+ (D+a) Xsin (Th+ Θ )；
[0051 ] Y1= Y0+ (D+a) X cos (Th+ θ )；
[0052]式中，X0, Ytl為清潔機器人的中心點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置，D為超聲波傳感器與所述邊界測量點的直線距離，a為所述中心點到超聲波傳感器的距離，Th為所述自身坐標(biāo)系中X軸與室內(nèi)場景坐標(biāo)系X軸的夾角，所述Θ為所述超聲波傳感器的斜向夾角，即相對于所述自身坐標(biāo)系中Y’軸的安裝夾角。
[0053]進一步，所述步驟S2中還包括孤島障礙物的判斷方法包括:
[0054]當(dāng)遇到障礙物時，根據(jù)所述室內(nèi)邊界位置信息判斷是否是邊界；
[0055]若為邊界，則轉(zhuǎn)180°后(轉(zhuǎn)向后)，再次隨機移動；
[0056]若不為邊界，則判斷其為孤島障礙物；并采用與所述室內(nèi)邊界位置信息相同的方法記錄該孤島障礙物的邊界位置信息。
[0057]實施例2
[0058]在實施例1基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種適于自主室內(nèi)場景地圖建模的清潔機器人，包括:
[0059]呈圓餅形的機器人本體，沿所述機器人本體的前半圓周均勻分布有至少5個超聲波傳感器，且一個位于于正前方(d2)，兩個對稱斜向分布(dl和d3)，以及兩個分別位于機器人本體的兩側(cè)(d0和d4);所述各超聲波傳感器分別與處理器模塊相連；所述處理器模塊適于控制清潔機器人沿室內(nèi)邊界繞行一周，以獲得室內(nèi)邊界位置信息；以及還控制清潔機器人通過隨機行走，獲得孤島障礙物信息，以建立室內(nèi)場景地圖。
[0060]進一步，所述室內(nèi)邊界位置信息的建立包括:
[0061 ] 先確定室內(nèi)場景坐標(biāo)系，即，根據(jù)機器人起始位置及起始朝向確定所述室內(nèi)場景坐標(biāo)系的原點位置及X軸、Y軸；
[0062]再獲取一斜向分布的超聲波傳感器所對應(yīng)的邊界測量點在所述室內(nèi)場景坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)E (XI，Yl)；
[0063]其中，X1= X ?+ (D+a) Xsin (Th+ θ )；
[0064]Y1= Y0+ (D+a) X cos (Th+ θ )；
[0065]式中，X0、Y0為清潔機器人的中心點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置，D為超聲波傳感器與所述邊界測量點的直線距離，a為中心點到超聲波傳感器的距離，Th為所述自身坐標(biāo)系中X軸與室內(nèi)場景坐標(biāo)系X軸的夾角，所述Θ為超聲波傳感器相對于所述自身坐標(biāo)系中Y’軸的安裝夾角。
[0066]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項】
1.一種清潔機器人室內(nèi)場景地圖建模方法，包括如下步驟: 步驟Si，清潔機器人在室內(nèi)沿室內(nèi)邊界繞行一周，以獲得室內(nèi)邊界位置信息；以及 步驟S2，通過清潔機器人隨機行走，獲得孤島障礙物信息； 步驟S3，建立室內(nèi)場景地圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機器人室內(nèi)場景地圖建模方法，其特征在于，所述步驟SI中清潔機器人在室內(nèi)沿室內(nèi)邊界繞行一周獲得室內(nèi)邊界位置信息的方法包括: 步驟S101，先確定室內(nèi)場景坐標(biāo)系，即，根據(jù)機器人起始位置及起始朝向確定所述室內(nèi)場景坐標(biāo)系的原點位置及X軸、Y軸； 步驟S102，通過航位推測法推算清潔機器人在繞行時，所述清潔機器人的中心點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置及當(dāng)前清潔機器人的朝向，并根據(jù)該坐標(biāo)位置、朝向及清潔機器人的自身坐標(biāo)系計算出位于清潔機器人的且斜向分布的超聲波傳感器所對應(yīng)的邊界測量點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)；所述清潔機器人沿室內(nèi)邊界繞行一周，以獲得相對于室內(nèi)場景坐標(biāo)系的室內(nèi)邊界位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔機器人室內(nèi)場景地圖建模方法，其特征在于，所述步驟S102中根據(jù)所述坐標(biāo)位置、朝向及清潔機器人的自身坐標(biāo)系計算出位于所述位置坐標(biāo)的方法包括: 設(shè)邊界測量點的位置坐標(biāo)E(X1J1); 其中，X1= XQ+(D+a) Xsin(Th+Θ )； Y1= Y o+ (D+a) X cos (Th+ θ )； 式中，\、Ytl為清潔機器人的中心點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置，D為超聲波傳感器與所述邊界測量點的直線距離，a為所述中心點到超聲波傳感器的距離，Th為所述自身坐標(biāo)系中X’軸與室內(nèi)場景坐標(biāo)系X軸的夾角，所述Θ為所述超聲波傳感器的斜向夾角，即相對于所述自身坐標(biāo)系中Y’軸的安裝夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的清潔機器人室內(nèi)場景地圖建模方法，其特征在于，所述步驟S2中還包括孤島障礙物的判斷方法包括: 當(dāng)遇到障礙物時，根據(jù)所述室內(nèi)邊界位置信息判斷是否是邊界； 若為邊界，則轉(zhuǎn)180°后，再次隨機移動； 若不為邊界，則判斷其為孤島障礙物；并采用與所述室內(nèi)邊界位置信息相同的方法記錄該孤島障礙物的邊界位置信息。
5.一種適于自主室內(nèi)場景地圖建模的清潔機器人，其特征在于，包括: 呈圓餅形的機器人本體，沿所述機器人本體的前半圓周均勻分布有至少5個超聲波傳感器，且一個位于正前方，兩個對稱斜向分布，以及兩個分別位于機器人本體的兩側(cè)； 所述各超聲波傳感器分別與處理器模塊相連； 所述處理器模塊適于控制清潔機器人沿室內(nèi)邊界繞行一周，以獲得室內(nèi)邊界位置信息；以及 還控制清潔機器人通過隨機行走，獲得孤島障礙物信息，以建立室內(nèi)場景地圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的清潔機器人，其特征在于，所述室內(nèi)邊界位置信息的建立包括: 先確定室內(nèi)場景坐標(biāo)系，即，根據(jù)機器人起始位置及起始朝向確定所述室內(nèi)場景坐標(biāo)系的原點位置及X軸、Y軸； 再獲取一斜向分布的超聲波傳感器所對應(yīng)的邊界測量點在所述室內(nèi)場景坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)E (XI，Yl)；其中，X1= X。+(D+a) X sin (Th+Θ )； Y1= Y ο+ (D+a) X cos (Th+ θ )； 式中，Χ0、YO為清潔機器人的中心點在室內(nèi)場景坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置，D為超聲波傳感器與所述邊界測量點的直線距離，a為中心點到超聲波傳感器的距離，Th為所述自身坐標(biāo)系中X’軸與室內(nèi)場景坐標(biāo)系X軸的夾角，所述Θ為超聲波傳感器相對于所述自身坐標(biāo)系中Y’軸的安裝夾角。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種清潔機器人室內(nèi)場景地圖建模方法及機器人，所述室內(nèi)場景地圖建模方法，包括如下步驟：步驟S1，清潔機器人在室內(nèi)沿室內(nèi)邊界繞行一周，以獲得室內(nèi)邊界位置信息；以及步驟S2，通過清潔機器人隨機行走，獲得孤島障礙物信息；步驟S3，建立室內(nèi)場景地圖。本發(fā)明通過清潔機器人自身攜帶的多傳感器陣列記錄室內(nèi)障礙物和墻壁位置信息，從而對簡單室內(nèi)場景進行地圖建模。
【IPC分類】G05D1-02
【公開號】CN104731101
【申請?zhí)枴緾N201510170591
【發(fā)明人】吳登峰, 梅志千, 李向國, 孫正康
【申請人】河海大學(xué)常州校區(qū)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月10日