[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

说明书

本发明公开了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，装置包括：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；方法包括如下步骤：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；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；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。本发明能够实现合理的路径规划及动态避障。

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，尤其是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。

背景技术

随着社会经济发展，人口老龄化逐步加重。在此背景下，基于物联网技术的家居机器人的研究有着广阔的社会市场前景。家居机器人作为日常的辅助，主要致力于满足这类特殊人群的需求，帮助独居老人和残疾人更好地完成日常家居生活劳动工作。家居机器人可以在家庭中完成扫地、拖地、开门、取药等一系列的简单日常家庭的工作，将充分减少此类人群的日常生活的难度，切实提高老年人和残疾人的生活幸福指数。

中国专利号：CN202111269704.5，公开了一种基于双向爬虫的路径规划的移动机器人路径规划方法。该方法通过基于爬虫的路径规划方法确定关键点，基于以起始点为角点进行角度对比选择合适的关键点、终点依次连线后分别得到移动路径一和移动路径二。综合爬虫算法的优势和劣势，采用双爬虫模式，在降低一定计算优势的基础上，获得较优的移动路径。

中国专利号：CN201911304728.2，公开了一种机器人的全覆盖路径的规划方法。该方法获取区域的地图后将其栅格化并预设的路径的起点和终点；根据预设的权重赋予策略为所述地图中的每一个栅格赋予预设的权重；将所述栅格化后的地图中的路径的起点作为当前点，以当前点为中心点，利用八邻域遍历算法获取下一个点，将所述下一个点作为当前点，并返回执行所述以当前点为中心点，利用八邻域遍历算法获取下一个点的步骤，直至当前点到达终点；将从起点到终点之间的所有当前点组成的路径作为全覆盖路径。

上述专利自动化程度不高，行为模式较为单一，不能满足老年人和残疾人对于生活中各种复杂多变的实际需求。此外，上述的机器人工作环境简单，对于特殊复杂的家居环境不能进行有效的适配，不能满足当下迫切的实际需求。

家居环境之中，环境复杂且多变，时常搬运家具家电位置会带来的静态障碍物位置的变化，宠物在家里移动等因素机器人会面对动态障碍物的避障问题。因此，对于多变的环境需要设计出合理的环境建模更新策略以及对应复杂的动态障碍物需要设计出灵活的避障策略。因此，如何在无碰撞且满足客户需求的情况下，合理地进行地图更新、路径规划、动态避障都是尚未解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供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，能够实现合理的路径规划及动态避障。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于物联网技术的家居机器人路径规划系统，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。

优选的，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。

相应的，一种基于物联网技术的家居机器人路径规划方法，包括如下步骤：