自主移動(dòng)機(jī)器人和用于操作自主移動(dòng)機(jī)器人的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠系統(tǒng)地導(dǎo)航雜亂地板區(qū)域的自主移動(dòng)機(jī)器人，以及用于操作這樣的機(jī)器人的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于處理地板的已知的自主移動(dòng)機(jī)器人、例如機(jī)器人真空清潔器可能在至少在一些程度上被諸如家具和其它雜物等的障礙、阻礙性物體覆蓋的地板區(qū)域上導(dǎo)航具有困難。為獲得雜亂地板區(qū)域的合適的覆蓋，一些機(jī)器人采用牽涉到隨機(jī)或簡(jiǎn)單的重復(fù)性(例如，之字形)移動(dòng)樣式的途徑。在執(zhí)行所選定的移動(dòng)樣式時(shí)，機(jī)器人可能維持將正被處理的地板區(qū)域分成相對(duì)粗略的單元的地圖。被機(jī)器人覆蓋的或者不能到達(dá)的單元可以被相應(yīng)地標(biāo)記，并且導(dǎo)航和覆蓋可以持續(xù)著，直到?jīng)]有可達(dá)到的未被覆蓋的單元留下為止。
[0003]這樣的途徑的缺點(diǎn)是一般情況下不系統(tǒng)并因此效率不高。歸因于移動(dòng)和被覆蓋距離的過量，機(jī)器人的位置追蹤系統(tǒng)還可能顯示出逐漸增加的位置誤差，這可能引起機(jī)器人松開其軸承并獲取錯(cuò)誤定位，這可能不可避免地導(dǎo)致差的地板覆蓋性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠系統(tǒng)且高效地導(dǎo)航和覆蓋雜亂地板區(qū)域的自主移動(dòng)機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠操作自主移動(dòng)機(jī)器人的方法，其中所述方法使得雜亂地板區(qū)域的導(dǎo)航能夠系統(tǒng)和高效。
[0006]因此，本發(fā)明的第一方面指向于自主移動(dòng)機(jī)器人。機(jī)器人可以包括用于推進(jìn)機(jī)器人跨越地板區(qū)域的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、用于檢測(cè)阻礙性物體的至少一個(gè)感知器以及可操作地連接至驅(qū)動(dòng)器和感知器兩者的控制器?？刂破骺梢耘渲贸筛鶕?jù)地板覆蓋策略來控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以便使機(jī)器人跨越地板區(qū)域移動(dòng)，地板覆蓋策略可以包括:基于地板區(qū)域的拓?fù)涞貓D，指定當(dāng)前單元的定位，其中所述當(dāng)前單元由主邊界在空間上劃界。地板覆蓋策略還可以包括從所述當(dāng)前單元的主邊界處的進(jìn)入點(diǎn)開始執(zhí)行進(jìn)入到當(dāng)前單元內(nèi)的初始雙行程，并且隨后，指定布置在所述當(dāng)前單元內(nèi)、優(yōu)選地在初始雙行程的路徑上的分岔點(diǎn)，并且從所述分岔點(diǎn)開始在當(dāng)前單元內(nèi)執(zhí)行若干附加的、角分布的雙行程。地板覆蓋策略還進(jìn)一步包括:借助于所述至少一個(gè)感知器，在雙行程的執(zhí)行期間將當(dāng)前單元內(nèi)的阻礙性物體映射到障礙地圖上，并且接著從所述障礙地圖確定與當(dāng)前單元相關(guān)聯(lián)的副邊界。副邊界可以將當(dāng)前單元的被所執(zhí)行的雙行程覆蓋的區(qū)域的至少一部分包圍，并且在阻礙性物體所在的副邊界部分與沒有阻礙性物體所在的副邊界部分之間進(jìn)行區(qū)分。地板覆蓋策略進(jìn)一步包括將當(dāng)前單元的確定出的副邊界添加至地板區(qū)域的拓?fù)涞貓D。
[0007]本發(fā)明的第二方面指向于操作自主移動(dòng)機(jī)器人以使機(jī)器人跨越地板區(qū)域移動(dòng)的方法。方法可以包括根據(jù)地板覆蓋策略來控制機(jī)器人，地板覆蓋策略可以包括:基于地板區(qū)域的拓?fù)涞貓D，指定當(dāng)前單元的定位，其中所述當(dāng)前單元由主邊界在空間上劃界。地板覆蓋策略還可以包括:從所述當(dāng)前單元的主邊界處的進(jìn)入點(diǎn)開始,執(zhí)行進(jìn)入到當(dāng)前單元內(nèi)的初始雙行程，并且隨后，指定布置在所述當(dāng)前單元內(nèi)、優(yōu)選地位于初始雙行程的路徑上的分岔點(diǎn)，并且從所述分岔點(diǎn)開始在當(dāng)前單元內(nèi)執(zhí)行若干附加的、角分布的雙行程。地板覆蓋策略可以進(jìn)一步包括:優(yōu)選地在雙行程的執(zhí)行期間，將當(dāng)前單元內(nèi)的阻礙性物體映射到障礙地圖上，并且從所述障礙地圖確定與當(dāng)前單元相關(guān)聯(lián)的副邊界。副邊界可以將當(dāng)前單元的被所執(zhí)行的雙行程覆蓋的區(qū)域的至少一部分包圍，并且在阻礙性物體所在的副邊界部分與沒有阻礙性物體所在的副邊界部分之間進(jìn)行區(qū)分。地板覆蓋策略可以進(jìn)一步包括:將當(dāng)前單元的確定出的副邊界添加至地板區(qū)域的拓?fù)涞貓D。
[0008]用于諸如機(jī)器人真空清潔器(RVC)等的自主移動(dòng)機(jī)器人的本公開的地板覆蓋策略是基于待覆蓋的地板區(qū)域的一個(gè)單元接著一個(gè)單元的覆蓋。地板區(qū)域被分成的單元中的每一個(gè)都可以由主邊界在空間上劃界，并且不同的單元可以是全等的，使得它們的主邊界具有相同的形狀和大小。在覆蓋期間被稱作“當(dāng)前單元”的單個(gè)單元的區(qū)域的覆蓋可以發(fā)生在兩個(gè)階段中。
[0009]第一階段可以牽涉進(jìn)入到當(dāng)前單元內(nèi)的初始雙行程的執(zhí)行，其中雙行程可以從布置在當(dāng)前單元的主邊界上的進(jìn)入點(diǎn)開始。在本文中，術(shù)語“雙行程”可以解釋為是指機(jī)器人的來回移動(dòng)。于是，初始雙行程可以包括從當(dāng)前單元的進(jìn)入點(diǎn)朝向當(dāng)前單元的與進(jìn)入點(diǎn)相反的主邊界部分的向前行程或向前移動(dòng)，以及朝向進(jìn)入點(diǎn)返回的隨后的向后行程或向后移動(dòng)。向前和向后行程兩者都可以典型地是直線的，并且向后行程至少部分地使向前行程折回。初始雙行程的向后行程的長(zhǎng)度可以優(yōu)選地短于初始雙行程的向前行程的長(zhǎng)度，使得機(jī)器人可以在完成初始雙行程時(shí)位于當(dāng)前單元的內(nèi)部。
[0010]第二階段可以牽涉當(dāng)前單元內(nèi)的“分岔點(diǎn)”的指定。分岔點(diǎn)可以位于初始雙行程的路徑上，并且優(yōu)選地與其向后行程的結(jié)束點(diǎn)一致。從分岔點(diǎn)開始，機(jī)器人可以在當(dāng)前單元內(nèi)執(zhí)行若干附加的、角分布的雙行程。各附加雙行程可以包括朝向當(dāng)前單元的主邊界的向前行程以及返回至當(dāng)前單元內(nèi)的分岔點(diǎn)的隨后的向后行程。如初始雙行程一樣，附加雙行程的向后行程可以使相應(yīng)的向前行程折回。然而，和初始雙行程不一樣的是，附加雙行程的向前和向后行程的長(zhǎng)度可以優(yōu)選地相等。此外，任何雙行程都可以優(yōu)選地是唯一的，因?yàn)闆]有附加雙沖程與初始雙行程或者與另一附加雙行程完整地重疊。
[0011]一般情況下，包括初始和附加兩者的雙行程的執(zhí)行可以既用于系統(tǒng)地覆蓋當(dāng)前單元的區(qū)域，并且還用于便于其上任何障礙的檢測(cè)。關(guān)于該后一功能，在當(dāng)前單元內(nèi)執(zhí)行的雙行程可以被視為探索性的:在雙行程的執(zhí)行期間，機(jī)器人可以例如接著與至少一個(gè)感知器(例如，距離傳感器或碰撞傳感器)來檢測(cè)并定位在其周圍的障礙，并且將任何這樣發(fā)現(xiàn)的障礙映射到當(dāng)前單元的障礙地圖上。
[0012]一旦完成所有雙行程時(shí)，當(dāng)前單元的障礙地圖就可以被用于確定當(dāng)前單元的副邊界。副邊界可以典型地至少部分地在當(dāng)前單元的主邊界內(nèi)延伸、將當(dāng)前單元的被所執(zhí)行的雙行程實(shí)際覆蓋的區(qū)域包圍并且指示出該區(qū)域可能的入口和出口。為此，可以將副邊界的在阻礙性物體所在的部分與未發(fā)現(xiàn)阻礙性物體所在的部分區(qū)分、即不同地標(biāo)記出。包括了可橫穿的和不可橫穿的/被阻擋的副邊界部分的這些標(biāo)記的副邊界接著可以被添加至正被覆蓋的地板區(qū)域的拓?fù)涞貓D。在該拓?fù)涞貓D中，策略點(diǎn)的在當(dāng)前單元內(nèi)的定位、諸如當(dāng)前單元的被副邊界包圍的實(shí)際覆蓋區(qū)域的幾何中心等可以被標(biāo)記為“行進(jìn)節(jié)點(diǎn)”或“航路點(diǎn)”;行進(jìn)節(jié)點(diǎn)表示具有一般良好行進(jìn)前景的定位，并且可以用于單元間行進(jìn)。在基于先前覆蓋的單元的可橫穿的副邊界部分的選定而指定了當(dāng)前單元的情況中，各個(gè)邊界部分可以被標(biāo)記為“已處理的”。接著，可以從拓?fù)涞貓D中選定新的尚未處理的副邊界部分。機(jī)器人可以經(jīng)由拓?fù)涞貓D中的行進(jìn)節(jié)點(diǎn)行進(jìn)至選定的未處理的副邊界部分，并且一旦到達(dá)了副邊界部分，或者用專業(yè)移動(dòng)攻克它并將其標(biāo)記為“已處理的”，或者指定出可以經(jīng)由選定的副邊界部分進(jìn)入的新的當(dāng)前單元并且如上所述覆蓋該新的當(dāng)前單元。應(yīng)該理解的是，地板覆蓋策略可以提供以下步驟的重復(fù)執(zhí)行:從拓?fù)涞貓D中選定未處理的副邊界部分、沿著拓?fù)涞貓D中登記的行進(jìn)節(jié)點(diǎn)行進(jìn)至選定的未處理的副邊界部分、指定當(dāng)前單元、通過初始和附加雙行程覆蓋當(dāng)前單元、確定當(dāng)前單元的副邊界并且擴(kuò)展/更新待覆蓋的地板區(qū)域的拓?fù)涞貓D。過程可以持續(xù)著，直到拓?fù)涞貓D中沒有留下未處理的副邊界部分為止。
[0013]如所提到的，包括初始和附加兩者的雙行程的執(zhí)行可以一般既用于系統(tǒng)地覆蓋當(dāng)前單元的地板區(qū)域，并且用于便于其上的任何障礙的檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，初始雙行程可以具有估算當(dāng)前單元的“縱深”的特定附加功能，以便使得能夠確定當(dāng)前單元的地板區(qū)域的通過附加雙行程進(jìn)行的覆蓋是否是可能的、并且如果能的話，期望多少這樣的附加雙行程以及根據(jù)什么樣的角分布。在優(yōu)選實(shí)施例中，附加的、角分布的雙行程的執(zhí)行可以以初始雙行程的向前行程的最小完成長(zhǎng)度為條件。也就是，如果初始雙行程的執(zhí)行歸因于其路徑的阻礙而必須被中止，則其向前行程的實(shí)際或已實(shí)現(xiàn)的長(zhǎng)度可以小于其最大長(zhǎng)度。如果向前行程的已完成長(zhǎng)度低于預(yù)定最小閾值，則當(dāng)前單元的縱深可能被保留得對(duì)于附加雙行程的有意義的執(zhí)行而言太淺，并且這樣的附加雙行程的執(zhí)行可以放棄。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，附加雙行程的數(shù)量可以與初始雙行程的向前行程的已完成長(zhǎng)度有關(guān)，使得所述向前行程的較大的已完成長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于較大數(shù)量的附加雙行程。
[0014]將從發(fā)明的某些實(shí)施例的以下詳細(xì)描述以及意在圖示但不限制發(fā)明的附圖中，更加完整地理解發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人真空清潔器的示例性實(shí)施例的示意性俯視圖布局；
[0016]圖2是圖1中示出的機(jī)器人真空清潔器的控制器可以被配置所執(zhí)行的用于覆蓋密集雜亂地板區(qū)域的示例性地板覆蓋策略的流程圖；
[0017]圖3A示意性地圖示了可以根據(jù)圖2中示出的地板覆蓋策略在當(dāng)前單元中執(zhí)行的初始和附加雙行程的路徑；
[0018]圖3B示意性地圖示了根據(jù)圖2和圖3A中示出的地板覆蓋策略由機(jī)器人在當(dāng)前單元中進(jìn)行的初始和附加雙行程的執(zhí)行；
[0019]圖3C示意性地圖示了作為在當(dāng)前單元的主邊界內(nèi)出現(xiàn)阻礙性物體的結(jié)果的非直線初始雙行程的執(zhí)行；
[0020]圖3D示意性地圖示了當(dāng)前單元的各種可能的單元縱深；
[0021]圖3E至圖3G示意性地圖示了當(dāng)前單元的副邊界的確定；并且
[0022]圖3H在俯視圖中示意性地圖示了由圖1中示出的機(jī)器人根據(jù)圖2中闡述的地板覆蓋策略進(jìn)行的地板區(qū)域的覆蓋。
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