[发明专利]一种基于物联网技术的家居机器人路径规划系统及规划方法

权利要求书

1.一种基于物联网技术的家居机器人路径规划系统，其特征在于，包括：主控系统、电源模块、激光雷达、摄像头模块、传感器模块、RFID感应器模块、手柄控制模块、显示模块、光电编码器、驱动电机模块和电源模块；电源模块用于给各个模块供电，激光雷达用于家居机器人的建立环境地图和障碍物位置信息的判断，摄像头模块用于物品识别和路径规划，传感器模块包括三轴传感器、三轴加速器和三轴磁力计，用于避障和定位，驱动电机模块用于控制家居机器人行动，光电编码器将机械量转换为数字量，显示模块用于机器人端手动添加指令，手柄控制模块通过蓝牙使用手柄遥控家居机器人，RFID感应器模块用于家居机器人的有线或无线通讯，主控系统控制各个模块。

2.如权利要求1所述的基于物联网技术的家居机器人路径规划系统，其特征在于，基于物联网技术的家居机器人路径规划系统还包括安全保护模块，用于工作中发生意外情况下能及时切断电源，防止驱动电机模块被烧毁。

3.一种如权利要求1所述的基于物联网技术的家居机器人路径规划系统的规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、构建家居环境地图；针对室内家居的复杂环境，室内环境的模型经常更新，实时调整地图；

步骤2、静态路径规划；家居机器人采用栅格建模的策略将环境分成若干网格区域，采用蚁群算法进行全局路径规划，采用拓展树随机优化方法对蚁群算法进行优化，进而实现家居机器人的全局静态路径规划；

步骤3、动态避障；移动家居机器人采用融合社会力模型和卡尔曼滤波的轨迹预测方案，对移动障碍物进行轨迹预测，实现对于局部路径规划中动态障碍物的避障和路径规划。

4.如权利要求3所述的基于物联网技术的家居机器人路径规划方法，其特征在于，步骤1中，构建家居环境地图具体包括如下步骤：

步骤11、机器人循着家居环境边界一周，采用激光雷达和摄像头建立起家居环境边界模型；

步骤12、将室内的障碍物进行几何化处理，将其近似为几何多边形的形状；

步骤13、建立环境栅格地图，将所有的障碍物在栅格地图根据不同障碍物的属性：固定障碍物、移动障碍物，初始点，目标点进行划分表示。

5.如权利要求3所述的基于物联网技术的家居机器人路径规划方法，其特征在于，步骤2中，家居机器人采用栅格建模的策略将环境分成若干网格区域具体步骤为：家居机器人将整体家居环境分成若干网格区域并对环境地图进行栅格建模，包含对整个工作区域中不规则障碍物进行规则化处理，根据障碍物的尺寸的大小，设置一个栅格占有率参数，将部分占据栅格转化为自由栅格和完全占据栅格进而完成上述规则化操作：

式中occupancy表示当前栅格占比，即障碍物占栅格面积的比例；Ratio为自定义的栅格占有率参数；

采用栅格法进行建模，把机器人的工作空间分解成一系列具有二值信息的网格单元，建立的栅格被分为自由栅格和障碍栅格，无障碍物的栅格被称为自由栅格，而包含障碍物则称为障碍栅格，通过这些栅格表示是否有障碍物。