一种无人驾驶扫地机路径规划方法与流程

本发明属于路径规划，尤其涉及一种无人驾驶扫地机路径规划方法。

背景技术：

1、扫地机分为家用和商用两类，家用扫地机包括单吸口、v刷等多种结构设计的扫地机机器人，商用扫地机包括手推式扫地机、工业型扫地机等繁多种类。扫地机凭借着强大的自动化清洁能力、便捷的处理方式和优异的工作效率，逐步取代传统的人工清洁，且随着智能化程度的提高，扫地机逐步朝向无人化、智能化发展。

2、无人驾驶扫地机采用环保新能源蓄电池为动力源，在小型车辆底盘上加装风机、电机，是采用边刷、滚刷、扫吸结合的清扫机械，主要在工业厂房、商场、办公楼、车站、机场、地下停车场等环境使用。

3、现有的路径规划方法无法对全局环境建立精准栅格地图，障碍物的位置及轮廓难以精准获取，导致扫地机无法精准的对地面进行清扫，并且在复杂多变的环境中，无法对地图实时更新，不仅容易造成碰撞，而且无法对无人驾驶扫地机进行快速的路径引导和避障，降低清扫效率和质量。因此，为解决上述问题，现提出一种无人驾驶扫地机路径规划方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种无人驾驶扫地机路径规划方法，旨在解决现有的无人驾驶扫地机清扫覆盖率低，无法对无人驾驶扫地机进行快速的路径引导和避障，清扫效率低的问题。

2、本发明是这样实现的，一种无人驾驶扫地机路径规划方法，包括以下步骤：

3、确定无人驾驶扫地机的起始点，以起始点对环境空间建立坐标系，结合坐标系构建全局环境的栅格地图；

4、获取全局环境的栅格地图，根据全局环境，将栅格地图划分为若干个工作区，生成各工作区对应的子栅格地图和任务数据集；

5、获取无人驾驶扫地机在坐标系下的位姿数据和车辆数据，根据位姿数据和车辆数据，为无人驾驶扫地机匹配任务数据集；

6、基于无人驾驶扫地机的位姿数据，获取至少一条无人驾驶扫地机经实时占用栅格到达工作区的路径，并筛选耗时最少的路径作为无人驾驶扫地机的行进路径；

7、预设无人驾驶扫地机进行弓字形清扫的相邻路径的重叠宽度，根据车辆参数、相邻路径的重叠宽度和有向距离，生成至少一条与行进路径连续的弓字形路径，筛选耗时最少的路径作为工作区的清扫路径，所述清扫路径覆盖子栅格地图内的空闲栅格。

8、优选的，所述全局环境的栅格地图的构建步骤如下：

9、在环境空间中，选定无人驾驶扫地机的起始位置，在起始位置上标定起始点，以起始点建立坐标系，并在坐标系内建立一个覆盖全局环境的栅格网络；

10、获取无人驾驶扫地机的车辆参数以及无人驾驶扫地机与起始点之间的偏转角，根据偏转角确定无人驾驶扫地机的初始路径，所述初始路径呈弓字形覆盖整个栅格网络；

11、无人驾驶扫地机根据初始路径行驶，并获取周围的环境信息和二维栅格，当无人驾驶扫地机周围出现障碍物时，识别障碍物并获取障碍物的测量数据；

12、根据障碍物的识别结果、测量数据获取障碍物占用的二维格栅，根据测量数据和车辆参数，对障碍物占用的二维栅格进行分割，分割至障碍物外轮廓所在的最小占用栅格，生成障碍物的占用信息；

13、获取无人驾驶扫地机周围空闲的二维栅格，根据障碍物的识别结果，对障碍物进行绕行、绕离或避让，遍历一次全局环境后，将获取的环境信息、空闲的二维栅格、最小空闲栅格以及最小占用栅格组合为栅格地图。

14、优选的，所述全局环境的栅格地图的构建步骤还包括：获取坡面的高度数据，对坡面的占用栅格存储高度数据，生成高度栅格地图。

15、优选的，还包括：根据障碍物的占用信息和车辆参数，对障碍物近距离的栅格存储有向距离，为无人驾驶扫地机提供碰撞预测和转向预测。

16、优选的，还包括：根据无人驾驶扫地机匹配的任务数据集，在工作区内选择目标点，以目标点作为无人驾驶扫地机进行清扫任务的起始位置。

17、优选的，还包括：实时获取无人驾驶扫地机的车辆数据，清扫任务完成或车辆数据达到预警值时，根据无人驾驶扫地机实时的位姿数据，生成至少一条到达起始位置的路径，并筛选耗时最少的路径作为无人驾驶扫地机的回归路径。

18、优选的，还包括：无人驾驶扫地机沿行进路径、清扫路径和回归路径行驶过程中，获取路径周围的环境信息和占用信息，识别障碍物并判断占用信息是否发生变化，对发生变化的障碍物重新生成占用信息和有向距离，优化全局环境的栅格地图和子栅格地图。

19、优选的，还包括：根据重新生成的占用信息和有向距离，重新规划行进路径、清扫路径、回归路径或生成绕行路径、绕离路径、避让路径。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1、本发明通过在全局环境建立坐标系和栅格地图，对全局环境进行工作区划分，基于各工作区的占用信息，根据无人驾驶扫地机的位姿数据，生成连续的行进路径、清扫路径，进行快速的路径规划和行驶引导；

22、2、本发明通过在坐标系内建立大范围的弓字形路径覆盖，通过无人驾驶扫地机在行进中识别周围的障碍物，根据测量数据，对障碍物占用的二维栅格进行分割，直至障碍物轮廓占用栅格为最小，能够获得更加准确的障碍物外轮廓位置，能够有效地获得全局环境中各处固定障碍物和临时障碍物的具体位置，在遍历一次全局环境后，能够获得更加精准的栅格地图，并且在路径规划中，实现多条可行有效的路径筛选，实现无人驾驶扫地机的路径快速规划；

23、3、本发明通过在路径中对周围环境信息识别，获得障碍物的变化，根据障碍物的变化对栅格地图进行更新优化，对清洁路径进行实时更新，能够根据环镜变化，确保无人驾驶扫地机在工作中，获知实时的栅格地图和车辆数据，并对工作区进行覆盖清洁，并确保无人驾驶扫地机安全行驶和工作，无需人工进行路径干预，工作效率更高。

技术特征：

1.一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于：所述全局环境的栅格地图的构建步骤如下：

3.如权利要求2所述的一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于：所述全局环境的栅格地图的构建步骤还包括：获取坡面的高度数据，对坡面的占用栅格存储高度数据，生成高度栅格地图。

4.如权利要求3所述的一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于：还包括：根据障碍物的占用信息和车辆参数，对障碍物近距离的栅格存储有向距离，为无人驾驶扫地机提供碰撞预测和转向预测。

5.如权利要求1所述的一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于，还包括：根据无人驾驶扫地机匹配的任务数据集，在工作区内选择目标点，以目标点作为无人驾驶扫地机进行清扫任务的起始位置。

6.如权利要求1所述的一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于，还包括：实时获取无人驾驶扫地机的车辆数据，清扫任务完成或车辆数据达到预警值时，根据无人驾驶扫地机实时的位姿数据，生成至少一条到达起始位置的路径，并筛选耗时最少的路径作为无人驾驶扫地机的回归路径。

7.如权利要求6所述的一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于，还包括：无人驾驶扫地机沿行进路径、清扫路径和回归路径行驶过程中，获取路径周围的环境信息和占用信息，识别障碍物并判断占用信息是否发生变化，对发生变化的障碍物重新生成占用信息和有向距离，优化全局环境的栅格地图和子栅格地图。

8.如权利要求7所述的一种无人驾驶扫地机路径规划方法，其特征在于，还包括：根据重新生成的占用信息和有向距离，重新规划行进路径、清扫路径、回归路径或生成绕行路径、绕离路径、避让路径。

技术总结本发明适用于路径规划技术领域，提供了一种无人驾驶扫地机路径规划方法，包括以下步骤：确定无人驾驶扫地机的起始点，以起始点对环境空间建立坐标系，结合坐标系构建全局环境的栅格地图；获取全局环境的栅格地图，根据全局环境，将栅格地图划分为若干个工作区，生成各工作区对应的子栅格地图和任务数据集；获取无人驾驶扫地机在坐标系下的位姿数据和车辆数据，根据位姿数据和车辆数据，为无人驾驶扫地机匹配任务数据集；本发明通过在全局环境建立坐标系和栅格地图，对全局环境进行工作区划分，基于各工作区的占用信息，根据无人驾驶扫地机的位姿数据，生成连续的行进路径、清扫路径，进行快速的路径规划和行驶引导。技术研发人员：刘学峰,张朝昆受保护的技术使用者：合肥酷尔环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29