一种基于远距离传感器的环境边界构建方法及移动机器人技术

本发明专利技术公开一种基于远距离传感器的环境边界构建方法及移动机器人，该环境边界构建方法包括：步骤1、启动移动机器人后，控制移动机器人进行旋转，使得移动机器人利用远距离传感器的感测距离信息标记出探索边界；步骤2、移动机器人结束旋转后，在移动机器人按照预设规划方向前进时，利用移动机器人的同一侧面上的远距离传感器的感测距离标记出局部边界；其中，预设规划方向是从所有标记出的探索边界的走向中选择配置的；步骤3、将局部边界与探索边界围成移动机器人的有效测距区域的环境边界；其中，移动机器人的机体侧面至少安装一个远距离传感器。本发明专利技术不需要激光雷达旋转扫描就能提前获取到房间轮廓。

【技术实现步骤摘要】
一种基于远距离传感器的环境边界构建方法及移动机器人
本专利技术涉及机器人导航测距的
，特别是一种基于远距离传感器的环境边界构建方法及移动机器人。
技术介绍
具有自动行动的机器人，这几年发展迅速，例如常见的家居清洁类扫地机。目前常见的slam技术有视觉导航、激光导航、惯性导航。其中，激光导航的用户体验较好，主要是在于它能够提前把房间轮廓扫描出来，呈现在用户界面中，比较直观。它的缺点是需要一个旋转的激光机构，成本相对比较高，在模具上需要镂空或者凸起。
技术实现思路
本专利技术在不需要激光雷达旋转扫描环境轮廓的基础上，只使用机器人侧面的远距离传感器感测并标记的物理边界信息，就可以达到提前获取到房间轮廓的效果。具体的技术方案如下：一种基于远距离传感器的环境边界构建方法，包括：步骤1、启动移动机器人后，控制移动机器人进行旋转，使得移动机器人利用远距离传感器的感测距离信息标记出探索边界；步骤2、移动机器人结束旋转后，在移动机器人按照预设规划方向前进时，利用移动机器人的同一侧面上的远距离传感器的感测距离标记出局部边界；其中，预设规划方向是从所有标记出的探索边界的走向中选择配置的；步骤3、将局部边界与探索边界构建围成移动机器人的有效测距区域的环境边界；其中，移动机器人的机体侧面至少安装一个远距离传感器。与现有技术相比，本技术方案不需要在机器人前进过程中使用机体顶面安装的可旋转的激光机构去扫描标记周围的环境边界，而是使用侧面安装远距离传感器去逐步标记局部边界，再配合初始位置处的远距离传感器旋转获得的探索边界，组合围成移动机器人的当前测距有效区域的环境边界，而不是移动机器人实际活动区域的边界，实现提前获取室内未遍历房间区域的轮廓的技术效果。进一步地，在所述步骤3之后，还包括：当判断到所述步骤3围成的环境边界与历史地图的相同区域处的轮廓边界不符合预设地图重合度时，则调用这个相同区域处的轮廓边界的位姿信息去调整通过旋转平移所述步骤3围成的环境边界来将所述步骤3围成的环境边界调整得与历史地图的相同区域处的轮廓边界符合预设地图重合度，以在环境边界的基础上添补上所述远距离传感器的距离探测盲区的边界；其中，距离探测盲区是超出所述远距离传感器的有效检测距离的区域；其中，历史地图是移动机器人预先在相同的有效测距区域内标记围成的环境边界的栅格地图。该技术方案使用已知的历史地图来补齐因为远距离传感器的探测距离限制而检测不到的探测盲区的边界，增强移动机器人即时构建的地图环境区域的尺寸形状信息的可靠性。进一步地，所述预设地图重合度包括预设位姿差值，所述步骤3围成的环境边界与历史地图的相同区域处的轮廓边界不符合预设地图重合度时，所述步骤3围成的环境边界的位姿与历史地图的相同区域处的轮廓边界的位姿的差值大于预设位姿差值。该技术方案根据移动机器人侧面的远距离传感器标记出的环境边界与历史地图的相对应边界的位姿差值去判断地图的重合程度，减少地图匹配误差。进一步地，在所述步骤1和所述步骤2之间，还包括：若移动机器人在从所述步骤1中通过旋转标记的探索边界中选择出一个探索子边界，则在移动机器人结束步骤1所述的旋转操作后，控制移动机器人沿着这个探索子边界的走向延伸方向前进，其中，移动机器人在所述步骤2中的预设规划方向与这个探索子边界的延伸方向平行；其中，探索边界包括探索子边界，这个探索子边界是用于规划移动机器人的行走方向而选择出来的。该技术方案在移动机器人开始沿着所述预设规划方向行走工作之前，从远距离传感器旋转获得的测距信息中选择一探索子边界，为机器人提供标准工作路径方向的引导信息，从而利用所述探索子边界所包括的局部环境测距信息去纠正移动机器人在所述步骤2中的预设规划方向，进而纠正移动机器人在预设规划方向上行走标记出的局部边界。进一步地，当所述探索子边界是直线边界时，控制移动机器人沿着直线边界的延伸方向前进，使得所述步骤2的所述预设规划方向成为直线方向，；然后控制移动机器人在步骤2中按照这直线方向前进，并通过移动机器人的同一侧面上安装的远距离传感器的感测距离去标记出这直线方向的固定一侧上的局部边界；其中，移动机器人按照这直线方向前进的过程中，远距离传感器的探测方向是唯一固定的；其中，直线边界的延伸方向是直线方向。该技术方案控制移动机器人沿着一条直线边界的方向行走，利用远距离传感器在预设规划方向的单侧标记出来一片“探索区域”，这片区域可以是机器人不需要工作遍历的区域。进一步地，当所述预设圆域子环境探索子边界是曲线边界时，控制移动机器人沿着曲线边界的走向前进，则进入使得所述步骤2后，的所述预设规划方向是一曲线方向，使得然后控制移动机器人按照这一曲线方向前进并通过移动机器人的同一侧面上安装的远距离传感器的感测距离去标记出这一曲线方向的固定一侧上的局部边界；其中，移动机器人按照这一曲线方向前进的过程中，远距离传感器的探测方向不是唯一的；其中，曲线边界的延伸方向是曲线方向。在该技术方案中，移动机器人可以获取多个不同的方向上的测距信息，相对于移动机器人直走只获得固定一侧的测距信息的方式，可以逐渐补充完整周围的边界点的测距信息，扫描出较为完整的环境轮廓，也便于根据这个环境轮廓信息进行更智能的路径规划。进一步地，在移动机器人按照所述预设规划方向前进的过程中，若所述远距离传感器没有感测到有效检测距离内的障碍物的距离信息，则所述步骤2标记出的所述局部边界的走向与所述预设规划方向平行，其中，移动机器人标记出所述局部边界所行走过的路径与所述局部边界的线间距等于有效检测距离，且移动机器人标记出所述局部边界所行走过的路径在所述局部边界上的投影与所述局部边界重合。该技术方案根据远距离传感器的有效检测距离标记出最远的边界点，进而扫描出用于描述移动机器人当前前进路径的轨迹特征的环境边界。进一步地，在移动机器人按照所述预设规划方向前进的过程中，若所述远距离传感器感测到有效检测距离内的障碍物的距离信息，则所述步骤2标记出的所述局部边界是这个障碍物的相对应一侧的轮廓线，这个障碍物的相对应一侧是反射所述远距离传感器的探射信号的一侧面；其中，移动机器人的机体中心与实时标记的所述局部边界的边界点之间的直线距离小于或等于所述有效检测距离。该技术方案所述远距离传感器标记到的障碍物轮廓的测距信息，用来建立与移动机器人当前位置对应标记的栅格相对应一侧投影平行的障碍物边界，从而让机器人主动感知当前行走区域内的障碍物的外围轮廓信息。进一步地，所述局部边界标记在移动机器人的即时构建的栅格地图后，控制移动机器人通过无线/有线信号向可视化的移动终端传输已标记好所述局部边界的栅格地图，使得这个可视化的移动终端向用户显示所述局部边界所包围的区域范围。该技术方案将所有标记出的局部边界标记在同一栅格地图上，并能够以界面的显示给用户，提升用户体验。一种移动机器人，包括处理单元，移动机器人的机体侧面至少安装一个远距离传感器，处理单元用于执行所述环境边界构建方法对应的程序。相对于激光传感器通过激光旋转扫描获取环境边界轮廓信息，本技术方案降低机器人的制造成本，容易实施，可扩展性好。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于远距离传感器的环境边界构建方法，其特征在于，包括：/n步骤1、启动移动机器人后，控制移动机器人进行旋转，使得移动机器人利用远距离传感器的感测距离信息标记出探索边界；/n步骤2、移动机器人结束旋转后，在移动机器人按照预设规划方向前进时，利用移动机器人的同一侧面上的远距离传感器的感测距离标记出局部边界；其中，预设规划方向是从所有标记出的探索边界的走向中选择配置的；/n步骤3、将局部边界与探索边界构建围成移动机器人的有效测距区域的环境边界；/n其中，移动机器人的机体侧面至少安装一个远距离传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于远距离传感器的环境边界构建方法，其特征在于，包括：
步骤1、启动移动机器人后，控制移动机器人进行旋转，使得移动机器人利用远距离传感器的感测距离信息标记出探索边界；
步骤2、移动机器人结束旋转后，在移动机器人按照预设规划方向前进时，利用移动机器人的同一侧面上的远距离传感器的感测距离标记出局部边界；其中，预设规划方向是从所有标记出的探索边界的走向中选择配置的；
步骤3、将局部边界与探索边界构建围成移动机器人的有效测距区域的环境边界；
其中，移动机器人的机体侧面至少安装一个远距离传感器。


2.根据权利要求1所述环境边界构建方法，其特征在于，在所述步骤3之后，还包括：
当判断到所述步骤3围成的环境边界与历史地图的相同区域处的轮廓边界不符合预设地图重合度时，则通过旋转平移所述步骤3围成的环境边界来将所述步骤3围成的环境边界调整得与历史地图的相同区域处的轮廓边界符合预设地图重合度，以在环境边界的基础上添补上所述远距离传感器的距离探测盲区的边界；
其中，距离探测盲区是超出所述远距离传感器的有效检测距离的区域；
其中，历史地图是移动机器人预先在相同的有效测距区域内标记围成的环境边界的栅格地图。


3.根据权利要求2所述环境边界构建方法，其特征在于，所述预设地图重合度包括预设位姿差值，所述步骤3围成的环境边界与历史地图的相同区域处的轮廓边界不符合预设地图重合度时，所述步骤3围成的环境边界的位姿与历史地图的相同区域处的轮廓边界的位姿的差值大于预设位姿差值。


4.根据权利要求3所述环境边界构建方法，其特征在于，在所述步骤1和所述步骤2之间，还包括：
若移动机器人从所述步骤1旋转标记的探索边界中选择出一个探索子边界，则在移动机器人结束步骤1所述的旋转操作后，控制移动机器人沿着这个探索子边界的延伸方向前进，其中，移动机器人在所述步骤2中的预设规划方向与这个探索子边界的延伸方向平行；
其中，探索边界包括探索子边界，这个探索子边界是用于规划移动机器人的行走方向而选择出来的。


5.根据权利要求4所述环境边界构建方法，其特征在于，当所述探索子边界是直线边界时，控制移动机器人沿着直线边界的延伸方向前进，使得所述步骤2的所述预设规划方向成为直线方向；然后控制移动机器人在步骤2中按照这直线方向前进，并通过移动机器人的同一侧面上安装的远距离传感器的感测距离去标记出这直线方向的固定一侧上的局部边界；
其中，移动机器人按照这直线方向前进的过程中，远距离传感器的探测方向是唯一固定的；
其中，直线边界的延伸方向是直线方向。


6.根据权利要求4所述环境边界构建方法，其特征在于，当所述探索子边界是曲线边界时，控制移动机器人沿着曲线边界的走向前进，使得所述步骤2的所述预设规划方向是曲线方向，然后控制移动机器人按照这曲线方向前进并通过移动机器人的同一侧面上安装的远距离传感器的感测距离去标记出这曲线方向的固定一侧上的局部边界；

【专利技术属性】
技术研发人员：赖钦伟，戴剑锋，肖刚军，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44