[发明专利]有效实现楼梯清洁机器人从楼梯到中间平台到楼梯过渡的方法

说明书

本申请是申请号：201410245199.4、申请日：2014.6.4、名称 “楼梯清洁机器人从楼梯到中间平台到楼梯的过渡方法”的分案申 请。

技术领域

本发明涉及一种机器人与智能控制领域，是清洁机器人从楼梯到 中间平台到楼梯的过渡与规划方法。

背景技术

当今世界人口激增，为了有效利用有限的地面空间，人们越来越 往高处发展，各种高楼大厦、阶梯教室、会议厅、体育场看台等包括 楼梯的建筑越来越常见，楼梯与楼道清洁的工作明显增加，这方面的 市场需求应运而生。另一方面，已走进人们日常生活的清洁机器人绝 大多数是室内平地清洁机器人，因此有必要研究开发楼梯清洁机器 人。楼梯清洁机器人不只是针对楼梯的清扫，还应设计合适的路径规 划算法以满足楼梯休息平台的清扫，并完成从楼梯到休息平台再到楼 梯的过渡。其中，当机器人处于楼梯时，从楼梯向中间平台过渡，需 要区别已到达中间平台或仍然是楼梯；到达中间平台后，中间平台的 遍历是机器人楼梯中间平台清扫是否完整的重要标志；机器人遍历完 中间平台，需要在结束点，判断前方是否是往下的楼梯，完成再向楼 梯的过渡。目前此类研究的相关知识产权尚未有成形，本发明有望填 补此类空白，因此该研究对于完整实现楼梯的清扫具有重大意义。

人们关于爬楼方法及其相关机构的研究已有较长的历史，先后提 出了各种各样的爬楼方法，主要包括：轮式、履带式、腿式、翻滚式。 其中履带式与翻滚式结构复杂，难以在楼梯上完成清扫任务，只是纯 粹的爬楼，实用性有限。轮式爬楼机器人较多采用行星轮或其它复合 轮式，结构庞大复杂，也很少兼顾楼梯清扫功能，实用性大打折扣。 腿式爬楼机器人较多采用仿人行走式，机构复杂，成本高，显得大材 小用，不利于向市场推广。因此，本发明针对体积相对较小且可在楼 梯踏步上来回移动的楼梯清洁机器人，这类机器人可在休息平台上灵 活转弯、掉头等，以便实现本发明提出的中间平台过渡与规划方法。

哈尔滨工程大学在2008年推出了一种基于阿基米德螺线三叶轮 的楼梯清洁机器人试制机。该楼梯清洁机器人可实现连续爬楼，爬楼 动作虽然平稳，但在平地上的转弯、掉头等反而不方便，因此未有该 机器人在楼梯中间平台上的相关过渡与规划方法报道。

台湾刘超中采用一种当前较流行的八轮脚结构设计楼梯清洁机 器人。其上下楼平稳，可适应不同高度的楼梯，但由于体积较庞大， 不方便在楼梯踏步上来回移动，与实际清洁要求差距较大，未有该机 器人实际投入使用的报道。因此也就没有该清洁机器人应对楼梯中间 平台方面的报道。

中间平台虽然是一种平地，但不同于一般的平地。首先，一般的 平地不存在与楼梯的过渡问题，所以自然也就没有与楼梯相关的判别 问题；其次，一般的平地路径规划算法，虽然可实现遍历，但遍历结 束点具有随机性，这不利于机器人寻找往下的楼梯，即便找到，整个 遍历与寻找过程必然耗时，造成能量浪费较大，或者需要给机器人配 备高端传感器，成本增大，不利于机器人的推广；再者，如果机器人 在中途就发现往下的楼梯，那么是否立即下楼，还是以后再下楼，以 后什么时候下楼，等等都是需要解决的问题。因此一般的平地路径规 划算法不能直接用于楼梯中间平台的规划，需要为楼梯中间平台的过 渡与遍历设计专门的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便有效实现楼梯清洁机器人从楼 梯到中间平台的过渡；中间平台的遍历过渡；中间平台到下一层楼梯 的过渡的方法，保证机器人能够完成一层楼梯清扫的连续性。

本发明的技术解决方案是：