本发明专利技术公开了一种基于骨架图的快速找座方法、系统和芯片，本发明专利技术所述的方法通过对表示全局地图连通性的骨架图上的空旷点和边界点进行排序，使得移动机器人可以有序地探索地图；通过空旷点进行移动，使得移动机器人避免不必要的碰撞，提高移动效率；通过边界点进行回座信号检测，且同一集合内的边界点不重复检测，使得移动机器人提高了找座效率。使得移动机器人提高了找座效率。使得移动机器人提高了找座效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于骨架图的快速找座方法、系统和芯片
[0001]本专利技术涉及智能机器人领域，具体涉及一种基于骨架图的快速找座方法、系统和芯片。
技术介绍
[0002]移动机器人，诸如扫拖机器人、消毒机器人或宠物机器人等都配置有充电电池，在电池电量耗光之前，机器人必须回到充电座进行充电。目前，机器人一般采用自动找座的方法回座，常见的找座方法有随机找座、沿墙找座和RRT（快速扩展随机树算法）找座等。但是，上述找座方法不仅找座速度慢，还容易产生碰撞以及卡死的情况。比如，当通过沿墙方法找座时，机器人需要在整个空间的边沿移动，大大增加了移动距离，而且不可避免地会遇上位于墙边的障碍物。因此，需要对现有的找座方法进行改进。
技术实现思路
[0003]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于骨架图的快速找座方法、系统和芯片，可以在地图上没有记录充电座的信息，也没有充电座的信号的情况下，有序且快速地探索地图以实现回座。本专利技术的具体技术方案如下：一种基于骨架图的快速找座方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，移动机器人生成表示全局地图连通性的骨架图，然后找出骨架图上的边界点和空旷点并生成无向图；其中，移动机器人储存有全局地图步骤S2，基于所述无向图生成多叉树，然后遍历所述多叉树，得到待探索点序列；步骤S3，移动机器人移动到离其最近的空旷点，然后判断与待探索点序列中未探索的第一个边界点是否直线可达，若直线不可达则进入步骤S4，若直线可达则移动到该边界点检测回座信号，如果检测到回座信号则回座，如果没有检测到回座信号则进入步骤S5；步骤S4，移动机器人判断与待探索点序列中未探索的第一个边界点的前一个点是否直线可达，若否则继续对前一个点进行判断直至找到可以直达的点并移动到该点处，然后返回步骤S3；步骤S5，移动机器人将满足预设条件的边界点划分为同一个集和并对该集合中的全部边界点设置已探索标记，然后再次执行步骤S3直至回座或骨架图中所有的边界点都设置有已探索标记。与现有技术相比，本技术方案通过对骨架图上的空旷点和边界点进行排序，使得移动机器人可以有序地探索地图；通过空旷点进行移动，使得移动机器人避免不必要的碰撞，提高移动效率；通过边界点进行回座信号检测，且同一集合内的边界点不重复检测，使得移动机器人提高了找座效率。
[0004]进一步地，所述步骤S1中生成表示全局地图连通性的骨架图的方法具体包括：步骤S11，提取全局地图中障碍物的边缘点并进行判断，如果所述边缘点的八邻域内没有其它边缘点，则将该边缘点视为孤立点并删除，保留剩余的边缘点并进入步骤S12；步骤S12，基于步骤S11中剩余的边缘点构建 Delaunay 三角网，然后生成Delaunay 三角网中每个三角形每条边的中垂线；步骤S13，以所述中垂线为边、中垂线的交点为顶点构建泰森多边形，删除Delaunay 三角网后即可得到所述骨架图。删除孤立点，可以使地图变得尽量简单，方便
后续找出空旷点和边界点；所述骨架图可以体现连通域信息。
[0005]进一步地，所述步骤S1中找出骨架图上的边界点和空旷点并生成无向图的方法具体包括：步骤S14，将所述骨架图叠加到全局地图上，然后依次以骨架图中的像素点为中心，判断作为中心的像素点的八邻域内像素变换次数是否为0，若是则将作为中心的像素点设置为空旷点，若否则将作为中心的像素点设置为边界点；其中，所述空旷点和边界点包含该点的地图坐标信息以及与该点连通的空旷点和/或边界点信息；步骤S15，根据所述空旷点和边界点的连通性进行连线，即可生成所述无向图；其中，所述连线为无向图的边。作为中心的像素点的八邻域内像素变换次数不为0，说明作为中心的像素点靠近障碍物，有可能是充电座，因此将其设置为边界点进行探索。
[0006]进一步地，所述步骤S14中判断像素变换次数的方法具体包括：步骤S141，将骨架图叠加到全局地图上后，遍历骨架图中的一个像素点的八邻域上的所有点，其中，遍历起点为任意一个点，遍历终点与遍历起点相同；步骤S142，遍历过程中，如果相邻两个点的颜色不一致则记录一次像素变换，遍历结束后即可得到该像素点像素变换的次数；其中，所述全局地图上使用不同的颜色标记空旷区域和障碍物区域。使用不同的颜色标记可通行区域和障碍物区域，使得不同位置的像素点具有不同的像素变换次数，便于区分和使用。
[0007]进一步地，所述步骤S2中基于所述无向图生成多叉树的方法具体包括：将无向图中距离移动机器人最近的空旷点设置为根茎节点，放置于树状结构的最顶层，将与该空旷点直接相连的点放置于树状结构的第二层，将与第二层中的点直接相连的点放置于树状结构的第三层，以此类推，即可生成所述多叉树。将无向图转换成多叉树的形式，方便后续对空旷点和边界点进行排序。
[0008]进一步地，所述步骤S2中，移动机器人使用深度优先搜索算法遍历所述多叉树。内存占用少，且能找出多叉树中所有的节点。
[0009]进一步地，所述步骤S5中将满足预设条件的边界点划分为同一个集和的方法具体包括：步骤S51，移动机器人以当前所在边界点为中心，找出以预设长度为半径的圆内的边界点；步骤S52，判断所述圆内的边界点与处于中心的边界点是否直线可达，若不存在直线可达的边界点，则将处于中心的边界点单独划分为一个集和，若存在直线可达的边界点则进入步骤S33；步骤S53，判断直线可达的边界点中是否存在属于已有集和的点，若否则将所有直线可达的边界点和处于中心的边界点划分为同一个集和，若是则忽略属于已有集和的点并将剩余的直线可达的边界点和处于中心的边界点划分为同一个集和。将距离较为接近的边界点划分为同一个集和，可以减少移动机器人的移动距离和检测次数，提高找座效率。
[0010]进一步地，所述方法还包括：当所述全局地图上存在多个房间和/或区域时，先生成第一个房间或区域的无向图，然后执行所述步骤S2至步骤S5；按顺序依次对剩余的房间或区域执行前述相同的操作直至移动机器人回座或骨架图中所有的边界点都设置有已探索标记；其中，所述房间和/或区域是预先规划好的且具有相应的编号。按房间或区域进行移动和找座，可以大大减少移动机器人的行走距离，提高找座效率，也更符合人的思维。
[0011]一种基于骨架图的快速找座系统，包括一个具有检测回座信号的移动机器人和一个具有发射回座信号的充电座，所述系统用于实现所述基于骨架图的快速找座方法，所述移动机器人内部还包括：骨架图生成模块，用于生成表示全局地图连通性的骨架图，以得到空旷点和边界点；无向图生成模块，用于根据骨架图中的空旷点和边界点生成无向图；多叉
树生成模块，用于根据无向图生成多叉树，以方便进行深度优先遍历；深度优先遍历模块，用于遍历多叉树，实现空旷点和边界点的排序，以生成待探索点序列；边界点集和生成模块，用于将满足预设条件的边界点划分为同一个集和；回座模块，用于根据待探索点序列的顺序控制移动机器人在所述边界点处检测回座信号以实现回座；其中，移动机器人储存有全局地图。与现有技术相比，本技术方案使用深度优先遍历模块对骨架图上的空旷点和边界点进行排序，使得移动机器人可以有序地探索地图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于骨架图的快速找座方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，移动机器人生成表示全局地图连通性的骨架图，然后找出骨架图上的边界点和空旷点并生成无向图；其中，移动机器人储存有全局地图；步骤S2，基于所述无向图生成多叉树，然后遍历所述多叉树，得到待探索点序列；步骤S3，移动机器人移动到离其最近的空旷点，然后判断与待探索点序列中未探索的第一个边界点是否直线可达，若直线不可达则进入步骤S4，若直线可达则移动到该边界点检测回座信号，如果检测到回座信号则回座，如果没有检测到回座信号则进入步骤S5；步骤S4，移动机器人判断与待探索点序列中未探索的第一个边界点的前一个点是否直线可达，若否则继续对前一个点进行判断直至找到可以直达的点并移动到该点处，然后返回步骤S3；步骤S5，移动机器人将满足预设条件的边界点划分为同一个集和并对该集合中的全部边界点设置已探索标记，然后再次执行步骤S3直至回座或骨架图中所有的边界点都设置有已探索标记。2.根据权利要求1所述的一种基于骨架图的快速找座方法，其特征在于，所述步骤S1中生成表示全局地图连通性的骨架图的方法具体包括：步骤S11，提取全局地图中障碍物的边缘点并进行判断，如果所述边缘点的八邻域内没有其它边缘点，则将该边缘点视为孤立点并删除，保留剩余的边缘点并进入步骤S12；步骤S12，基于步骤S11中剩余的边缘点构建 Delaunay 三角网，然后生成Delaunay 三角网中每个三角形每条边的中垂线；步骤S13，以所述中垂线为边、中垂线的交点为顶点构建泰森多边形，删除Delaunay 三角网后即可得到所述骨架图。3.根据权利要求1所述的一种基于骨架图的快速找座方法，其特征在于，所述步骤S1中找出骨架图上的边界点和空旷点并生成无向图的方法具体包括：步骤S14，将所述骨架图叠加到全局地图上，然后依次以骨架图中的像素点为中心，判断作为中心的像素点的八邻域内像素变换次数是否为0，若是则将作为中心的像素点设置为空旷点，若否则将作为中心的像素点设置为边界点；其中，所述空旷点和边界点包含该点的地图坐标信息以及与该点连通的空旷点和/或边界点信息；步骤S15，根据所述空旷点和边界点的连通性进行连线，即可生成所述无向图；其中，所述连线为无向图的边。4.根据权利要求3所述的一种基于骨架图的快速找座方法，其特征在于，所述步骤S14中判断像素变换次数的方法具体包括：步骤S141，将骨架图叠加到全局地图上后，遍历骨架图中的一个像素点的八邻域上的所有点，其中，遍历起点为任意一个点，遍历终点与遍历起点相同；步骤S142，遍历过程中，如果相邻两个点的颜色不一致则记录一次像素变换，遍历结束后即可得到该像素点像素变换的次数；其中，所述全局地图上使用不同的颜色标记空旷区域和...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零五D一零二，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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