離。β是由Th和Θ相加得到的，是線段EO與室內(nèi)場景坐標系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)場景坐標系的坐標位置及當前清潔機器人的朝向，并根據(jù)該坐標位置、朝向及清潔機器人的自身坐標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)場景坐標系的位置坐標；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)所述坐標位置、朝向及清潔機器人的自身坐標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)場景坐標系的位置坐標的方法包括:
[0049]設(shè)邊界測量點的位置坐標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)場景坐標系的坐標位置，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為所述自身坐標系中X軸與室內(nèi)場景坐標系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)場景坐標系的位置坐標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)場景坐標系的坐標位置，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為所述自身坐標系中X軸與室內(nèi)場景坐標系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)場景坐標系的坐標位置及當前清潔機器人的朝向，并根據(jù)該坐標位置、朝向及清潔機器人的自身坐標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)場景坐標系的位置坐標；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)所述坐標位置、朝向及清潔機器人的自身坐標系計算出位于所述位置坐標的方法包括: 設(shè)邊界測量點的位置坐標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)場景坐標系的坐標位置，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為所述自身坐標系中X’軸與室內(nèi)場景坐標系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)場景坐標系的位置坐標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)場景坐標系的坐標位置，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為所述自身坐標系中X’軸與室內(nèi)場景坐標系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