[发明专利]智能机器人的栅格地图创建方法

说明书

一种智能机器人的栅格地图创建方法，包括：(1)控制机器人运动；(2)检测机器人当前位置是否为沿边行为及是否检测到障碍物，沿边行为但没有障碍物进入(3a)，沿边行为且有障碍物进入(3b)，不为沿边行为但有障碍物则入(3c)，不为沿边行为且没有障碍物进入(3d)；(3a)将地图上当前位置的栅格标记为沿边行为点并返回(1)；(3b)将地图上当前位置的栅格标记为沿边行为点，计算障碍物所处的栅格坐标并将地图上对应的栅格标记为障碍物点，返回(1)；(3c)将地图上当前位置的栅格标记为正常通过点，计算障碍物所处的栅格坐标并将对应的栅格标记为障碍物点，返回(1)；(3d)将地图上当前位置的栅格标记为正常通过点并返回(1)。

〖技术领域〗

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种智能机器人的栅格地图创建方法。

〖背景技术〗

智能机器人作为世界经济与产业增长方式转变过程中的关键因素，正在进入新的发展阶段。智能机器人是具有感知、决策、执行的制造装备、设备工具、服务消费品，用于生产过程与环境中的制造装备智能机器称为工业机器人，用于个人或家政服务的消费品智能机器称为家用服务机器人，用于特殊环境下作业与维护的设备工具智能机器称为特种服务机器人。

以家用的扫地机器人为例，其又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。

扫地机器人需要按照一定的路径规划来覆盖整个房间区域，完成遍历的目的。路径规划，有随机遍历和规划遍历两种。

随机遍历，是指机器人根据一定的移动算法，如三角形、五边形轨迹尝试性的覆盖作业区，如果遇到障碍，则执行对应的转向函数。这种方法是一种以时间换空间的低成本策略，如不计时间可以达到100％覆盖率。随机覆盖法不用定位、也没有环境地图，也无法对路径进行规划。当前iRobot的大多数扫地机器人采用的就是这种方法。

规划遍历，是指机器人行走过程中建立起环境地图，实时分析地图并完成新的路径规划，将房间全部进行清扫。这种方法效率高，在保证覆盖率的前提下，能够以最快的速度完成清扫。

其中规划清扫需要解决三个问题：

1、建立地图，并能够定位(确定机器人的位置)。

2、导航，从启始位置导航到目标位置，且在导航过程中能够实现自动避开障碍物。

3遍历整个房间的方法。

关于问题1有多种解决方法，栅格法，人工势场法，模板模型法，人工智能法等。

人工势场法，将机器人在周围环境中的运动设计成在一种势场中的运动，势能源有两种：斥力极和引力极。不希望进入的区域和障碍物属于斥力极,建议通过的区域为引力极。引力和斥力的合力作为机器人的加速力，来控制机器人的运动方向和计算机器人的位置。但此方法通常存在局部极小点和计算量过大的问题。

模板模型法，是基于先验知识和先前的环境地图遍历机器人让得到的环境信息来匹配事先定义的模板。它要求事先定义环境模型和模板的记忆，因此对于变化着的环境就不好处理了，比如在遍历机器人的工作过程中突然出现一个障碍等。

人工智能法，包括模糊控制算法，神经网络路径规划，遗传算法等。这些算法计算量大，且大都还在实验室研究阶段，实际运用的较少。

栅格法，使用大小相同的栅格划分机器人的工作空间，并用栅格数组来表示环境，每个栅格是两种状态之一，或者在自由空间中，或者在障碍物空间中。这种方法的特点是简单，易于实现，从而为路径规划的实现带来了很多方便，具有表示不规则障碍物的能力；其缺点是表示效率不高，存在着时空开销与精度之间的矛盾。栅格划分大了，环境信息存储量就小了，规划时间短，分辨率下降，在密集环境下发现路径的能力减弱；栅格划分小了，环境分辨率高，在密集环境下发现路径的能力强，但环境的存储量大。所以栅格的大小直接影响着控制算法的性能。