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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810551502.1 (22)申请日 2018.05.31 (71)申请人 杭州晶一智能科技有限公司 地址 310013 浙江省杭州市西湖区天目山 路248号华鸿大厦2号楼六层256号 (72)发明人 刘瑜 (51)Int.Cl. A47L 9/28(2006.01) (54)发明名称 一种自动吸尘机器人的最佳路径选择方法 (57)摘要 公开了一种自动吸尘机器人的最佳路径选 择方法， 所述的自动吸尘机器人包括两个驱动 轮、 两个驱动电机， 所述的驱动电机上安装编码 器， 。
2、还包括一个支撑轮和障碍物检测装置， 所述 的驱动电机、 编码器和障碍物检测装置与控制器 连接， 所述的控制器内部设置最佳路径选择方 法， 所述的最佳路径选择方法包括以下步骤： (1)、 记录当前点Pi的坐标 （Xi， Yi） ， 然后直线前 进； (2)、 检测到障碍物， 记录当前点Pi+1的坐标 （Xi+1， Yi+1） ， 随机选择一个旋转方向， 并直线前 进； (3)、 检测到障碍物， 记录当前点Pi+2的坐标 （Xi+2， Yi+2） ； (4)、 计算Pi和Pi+1两点之间的距离 L0， Pi+1和Pi+2两点之间的距离L1， Pi+2和Pi两点之 间距离L2； (5)、 比较L0，。
3、 L1和L2的大小， 选择最大 的距离方向作为新的行进方向， 并通过最短路径 进入清扫路径。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 108784524 A 2018.11.13 CN 108784524 A 1.一种自动吸尘机器人的最佳路径选择方法， 所述的自动吸尘机器人包括两个驱动 轮、 与所述驱动轮连接的两个驱动电机， 所述的驱动电机上安装编码器， 还包括一个支撑 轮， 以安装在所述的自动吸尘机器人前部的障碍物检测装置， 所述的驱动电机、 编码器和障 碍物检测装置与控制器连接， 所述的控制器通过分别设置两个所述的驱动轮的速度和方向 来实现所述的自动吸尘机器人的自由运动， 并且根据所述。
4、的编码器的信号可以计算所述的 自动吸尘机器人的相对移动距离和旋转方向， 以起始位置为坐标原点， 可计算当前位置的 坐标 （X， Y） ， 其特征在于： 所述的控制器内部设置最佳路径选择方法， 所述的最佳路径选择 方法包括以下步骤： (1)、 所述的自动吸尘机器人记录当前点Pi的坐标 （Xi， Yi） ， 然后以直线运动方式前进， 并且不断检测障碍物； (2)、 所述的自动吸尘机器人检测到障碍物， 记录当前点Pi+1的坐标 （Xi+1， Yi+1） ， 随机选 择一个旋转方向， 并以直线运动方式前进， 并且不断检测障碍物； (3)、 所述的自动吸尘机器人检测到障碍物， 记录当前点Pi+2的坐标 。
5、（Xi+2， Yi+2） ； (4)、 计算Pi和Pi+1两点之间的距离L0=(Xi-Xi+1)2+(Yi-Yi+1)2)1/2， Pi+1和Pi+2两点之间的 距离L1=(Xi+1-Xi+2)2+(Yi+1-Yi+2)2)1/2， Pi+2和Pi两点之间距离L2=(Xi-Xi+2)2+(Yi-Yi+2)2)1/2； (5)、 比较L0， L1和L2的大小： 如果L0最大， 则选择从点Pi+2到中点Pm(i,i+1)方向为新的行进方向， 中点Pm(i,i+1)为 点Pi和Pi+1之间的中点， 中点Pm(i,i+1)的坐标为(Xi+Xi+1)/2， (Yi+Yi+1)/2)， 则计算Pi+2Pm。
6、 (i,i+1)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当前行进方 向角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转角度 - ， 然后以直线运动方式前进， 遇到障碍物以后返回步骤1； 如果L1最大， 则选择从点Pi到中点Pm(i+1,i+2)方向为新的行进方向， 中点Pm(i+1,i+2) 为点Pi+1和Pi+2之间的中点， 中点Pm(i+1,i+2)的坐标为 （(Xi+1+Xi+2)/2， (Yi+1+Yi+2)/2） ， 则计 算PiPm(i+1,i+2)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当 前行进方向角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转 角度180。
7、 到- 方向上， 并返回到中点Pm(i+1,i+2)， 旋转角度 + 到 方向上， 然后以直线运 动方式前进， 遇到障碍物以后返回步骤1； 如果L2最大， 则选择从点Pi+1到中点Pm(i,i+2)方向为新的行进方向， 中点Pm(i,i+2)为 点Pi和Pi+2之间的中点， 中点Pm(i,i+2)的坐标为(Xi+Xi+2)/2， (Yi+Yi+2)/2)， 则计算Pi+1Pm (i,i+2)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当前行进方向 角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转角度 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 108784524 A 2 180 到- 方向。
8、上， 并返回到点Pi+1， 旋转角度 + 到 方向上， 然后以直线运动方式前进， 遇到 障碍物以后返回步骤1。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 108784524 A 3 一种自动吸尘机器人的最佳路径选择方法 技术领域 0001 本发明涉及一种自动吸尘机器人的最佳路径选择方法， 属于智能家用电器控制技 术领域。 背景技术 0002 随着人们生活节奏的加快， 以及要求生活内容越来越丰富， 促使智能家电走进了 我们的生活。 其中， 自动吸尘机器人给了我们很大的帮助。 家庭的清洁工作非常繁重， 并且 非常频繁。 自动吸尘机器人可以对家庭地板自动进行清扫。 它利用自身携带的可充电电池 给各种。
9、电器供电， 其中吸尘电机在自动吸尘机器人内部形成足够的真空， 通过条形吸口将 地面的垃圾吸入内部的灰尘盒， 而驱动电机和驱动轮可以实现自动吸尘机器人的自由行 走。 自动吸尘机器人通过自身的行走过程就实现了对地面的清洁。 0003 因为目前自动吸尘机器人还不具备非常精确的定位和规划能力， 因此其清扫路径 的效率就成为非常重要而困难的课题。 目前常用的策略是随机的路径， 自动吸尘机器人在 地面随机行走， 放弃任何规划方法， 因此清扫效率低， 经常会出现某个区域多次反复清扫， 而其他区域还没有进入。 如果在现有硬件基础上， 自动吸尘机器人能基于近期位置数据影 响或者决定下一次的清扫路径， 将会有助于。
10、清扫效率的提高。 发明内容 0004 本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处， 采用基于近期位置数据， 寻找 空旷区域进行清扫的策略， 在现有硬件条件下实现更高效率的清扫效率。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种自动吸尘机器人的最佳路径选择方法， 所述的自动吸尘机器人包括两个驱动轮、 与所述驱动轮连接的两个驱动电机， 所述的驱动电机上安装编码器， 还包括一个支撑轮， 以 安装在所述的自动吸尘机器人前部的障碍物检测装置， 所述的驱动电机、 编码器和障碍物 检测装置与控制器连接， 所述的控制器通过分别设置两个所述的驱动轮的速度和方向来实 现所述的自动吸尘机器人的自由运动，。
11、 并且根据所述的编码器的信号可以计算所述的自动 吸尘机器人的相对移动距离和旋转方向， 以起始位置为坐标原点， 可计算当前位置的坐标 （X， Y） ， 所述的控制器内部设置最佳路径选择方法， 所述的最佳路径选择方法包括以下步 骤： (1)、 所述的自动吸尘机器人记录当前点Pi的坐标 （Xi， Yi） ， 然后以直线运动方式前进， 并且不断检测障碍物； (2)、 所述的自动吸尘机器人检测到障碍物， 记录当前点Pi+1的坐标 （Xi+1， Yi+1） ， 随机选 择一个旋转方向， 并以直线运动方式前进， 并且不断检测障碍物； (3)、 所述的自动吸尘机器人检测到障碍物， 记录当前点Pi+2的坐标 （。
12、Xi+2， Yi+2） ； (4)、 计算Pi和Pi+1两点之间的距离L0=(Xi-Xi+1)2+(Yi-Yi+1)2)1/2， Pi+1和Pi+2两点之间的 距离L1=(Xi+1-Xi+2)2+(Yi+1-Yi+2)2)1/2， Pi+2和Pi两点之间距离L2=(Xi-Xi+2)2+(Yi-Yi+2)2)1/2； 说 明 书 1/4 页 4 CN 108784524 A 4 (5)、 比较L0， L1和L2的大小： 如果L0最大， 则选择从点Pi+2到中点Pm(i,i+1)方向为新的行进方向， 中点Pm(i,i+1)为 点Pi和Pi+1之间的中点， 中点Pm(i,i+1)的坐标为(Xi+Xi。
13、+1)/2， (Yi+Yi+1)/2)， 则计算Pi+2Pm (i,i+1)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当前行进方 向角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转角度 - ， 然后以直线运动方式前进， 遇到障碍物以后返回步骤1； 如果L1最大， 则选择从点Pi到中点Pm(i+1,i+2)方向为新的行进方向， 中点Pm(i+1,i+2) 为点Pi+1和Pi+2之间的中点， 中点Pm(i+1,i+2)的坐标为(Xi+1+Xi+2)/2， (Yi+1+Yi+2)/2)， 则计 算PiPm(i+1,i+2)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当前 行进方向角 为； 所述的自。
14、动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转 角度180 到- 方向上， 并返回到中点Pm(i+1,i+2)， 旋转角度 + 到 方向上， 然后以直线运 动方式前进， 遇到障碍物以后返回步骤1； 如果L2最大， 则选择从点Pi+1到中点Pm(i,i+2)方向为新的行进方向， 中点Pm(i,i+2)为 点Pi和Pi+2之间的中点， 中点Pm(i,i+2)的坐标为(Xi+Xi+2)/2， (Yi+Yi+2)/2)， 则计算Pi+1Pm (i,i+2)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当前行进方向 角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转角度180 到- 方向上， 并返回到点P。
15、i+1， 旋转角度 + 到 方向上， 然后以直线运动方式前进， 遇到障碍 物以后返回步骤1。 0006 实施本发明的积极效果是： 1、 通过清扫路径的选择实现更高的清扫效率； 2、 工作 方式灵活， 易于实现， 不增加硬件成本。 附图说明 0007 图1是自动吸尘机器人的结构示意图； 图2是自动吸尘机器人的路径规划方法一； 图3是自动吸尘机器人的路径规划方法二； 图4是自动吸尘机器人的路径规划方法三。 具体实施方式 0008 现结合附图对本发明作进一步说明： 参照图1-4， 一种自动吸尘机器人的最佳路径选择方法， 所述的自动吸尘机器人包括两 个驱动轮1、 与所述驱动轮1连接的两个驱动电机2， 。
16、所述的驱动电机2上安装编码器， 还包括 说 明 书 2/4 页 5 CN 108784524 A 5 一个支撑轮3， 所述的支撑轮3起到支撑的作用， 不用于驱动。 其中， 所述驱动电机2和编码器 与控制器连接。 所述的控制器通过分别设置两个所述的驱动轮1的速度和方向来实现所述 自动吸尘机器人的自由运动， 并且根据所述的编码器的信号可以计算所述的自动吸尘机器 人的相对移动距离和旋转方向， 以起始位置为坐标原点， 可计算当前位置的坐标 （X， Y） 。 由 于机械间隙， 计算误差以及地面打滑等因素， 坐标 （X， Y） 会存在累计误差， 也就是说， 随着时 间的推移， 误差会越来越大， 但是在一段。
17、时间之内， 坐标 （X， Y） 还是具有利用价值。 0009 还包括安装在所述的自动吸尘机器人前部的障碍物检测装置， 同样与所述控制器 连接。 所述的障碍物检测装置可以采用超声波、 红外或者是激光雷达等传感器或者两种或 者多种传感器的集合。 0010 所述自动吸尘机器人在行走过程中， 同时进行了清洁工作， 因此行走路径的选择 直接决定清洁效率的高低， 处于非常重要的地位。 0011 所述的控制器内部设置最佳路径选择方法， 所述的最佳路径选择方法包括以下步 骤： (1)、 所述的自动吸尘机器人记录当前点Pi的坐标 （Xi， Yi） ， 然后以直线运动方式前进， 并且不断检测障碍物； (2)、 所。
18、述的自动吸尘机器人检测到障碍物， 记录当前点Pi+1的坐标 （Xi+1， Yi+1） ， 随机选 择一个旋转方向， 并以直线运动方式前进， 并且不断检测障碍物； (3)、 所述的自动吸尘机器人检测到障碍物， 记录当前点Pi+2的坐标 （Xi+2， Yi+2） ； 通过步骤1-3所述的自动吸尘机器人探索出一个三角区域， 如图2-4所示。 0012 (4)、 计算Pi和Pi+1两点之间的距离L0=(Xi-Xi+1)2+(Yi-Yi+1)2)1/2， Pi+1和Pi+2两点之 间的距离L1=(Xi+1-Xi+2)2+(Yi+1-Yi+2)2)1/2， Pi+2和Pi两点之间距离L2=(Xi-Xi+2。
19、)2+(Yi-Yi+2 )2)1/2； 通过两点之间的距离计算， 可以分析所述的自动吸尘机器人所处的环境状况： 距离越 大， 所对应区域越宽敞； 相反， 对应区域越狭窄。 在路径选择的时候， 所述的自动吸尘机器人 应该选择间距大的方向进行清扫。 0013 (5)、 比较L0， L1和L2的大小： 如果L0最大， 则选择从点Pi+2到中点Pm(i,i+1)方向为新的行进方向， 中点Pm(i,i+1) 为点Pi和Pi+1之间的中点， 中点Pm(i,i+1)的坐标为 （(Xi+Xi+1)/2， (Yi+Yi+1)/2） ， 则计算Pi+2 Pm(i,i+1)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当前。
20、行进方 向角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转角度 - ， 然后以直线运动方式前进， 遇到障碍物以后返回步骤1； 如图2所示， Pi和Pi+1两点之间的距离L0最大， 因此所述的自动吸尘机器人选择Pi+2Pm (i,i+1)的方向作为新的清扫方向。 0014 如果L1最大， 则选择从点Pi到中点Pm(i+1,i+2)方向为新的行进方向， 中点Pm(i+ 1,i+2)为点Pi+1和Pi+2之间的中点， 中点Pm(i+1,i+2)的坐标为 （(Xi+1+Xi+2)/2， (Yi+1+Yi+2)/ 说 明 书 3/4 页 6 CN 108784524 A 6 2） ， 则计算。
21、PiPm(i+1,i+2)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机 器人当前行进方向角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实 现旋转角度180 到- 方向上， 并返回到中点Pm(i+1,i+2)， 旋转角度 + 到 方向上， 然后以 直线运动方式前进， 遇到障碍物以后返回步骤1； 如图3所示， Pi+1和Pi+2两点之间的距离L1最大， 因此所述的自动吸尘机器人选择PiPm (i+1,i+2)的方向 作为新的清扫方向， 并且为了避免再次遇到障碍物， 选择从当前位置Pi+2 直接经过直线到中点Pm(i+1,i+2)位置， 然后再将角度调整到 方向。 0015 如果L2最大， 则选择从点P。
22、i+1到中点Pm(i,i+2)方向为新的行进方向， 中点Pm(i,i +2)为点Pi和Pi+2之间的中点， 中点Pm(i,i+2)的坐标为 （(Xi+Xi+2)/2， (Yi+Yi+2)/2） ， 则计算 Pi+1Pm(i,i+2)的方向角 为， 而所述的自动吸尘机器人当前行 进方向角 为； 所述的自动吸尘机器人控制所述的驱动电机， 实现旋转角 度180 到- 方向上， 并返回到点Pi+1， 旋转角度 + 到 方向上， 然后以直线运动方式前进， 遇 到障碍物以后返回步骤1。 0016 如图4所示， Pi+2和Pi两点之间距离L2， 因此所述的自动吸尘机器人选择Pi+1Pm(i, i+2)的方向 作为新的清扫方向。 实现过程同步骤。 0017 综上所述， 自动吸尘机器人通过清扫方向的选择增加进入空旷区域的概率， 从而 减少碰撞次数， 从而有效提高清扫效率， 该方案不需要增加任何硬件成本， 并且工作方式灵 活而可靠， 易于实现。 说 明 书 4/4 页 7 CN 108784524 A 7 图1 图2 图3 说 明 书 附 图 1/2 页 8 CN 108784524 A 8 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 9 CN 108784524 A 9 。