清扫机器人路径规划方法及相关系统、可读存储介质与流程

本发明涉及计算机技术领域。更具体地，涉及一种清扫机器人路径规划方法及相关系统、可读存储介质。

背景技术：

目前，多清扫机器人清扫路径规划方法通常为采用对待清扫区域的平均分配法。其只是简单等面积划分区域后进行全覆盖路径规划，从而进行全面清扫而不论各区域位置是否需要清扫。该方法无法识别具有清扫需求的区域位置并针对其进行路径规划及清扫，清扫效率低且浪费能耗。

因此，需要提供一种新的清扫机器人路径规划方法及相关系统、可读存储介质。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种清扫机器人路径规划方法及相关系统、可读存储介质，以解决现有技术存在的问题中的至少之一。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种清扫机器人路径规划方法，包括：

构建待清扫区域地图，并对待清扫区域地图进行等面积栅格划分，获取可清扫栅格；

为多个清扫机器人分配等数量的可清扫栅格，得到对应各清扫机器人的清扫区域；

获取待清扫区域的图像，对所述图像进行行人识别以获取预设时段内各可清扫栅格的行人热度；

将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域；

判断待清扫子区域与对应各清扫机器人的清扫区域的交集，将交集最大的清扫机器人作为执行清扫待清扫子区域的清扫机器人，生成清扫机器人的清扫路径。

本发明第一方面提供的清扫机器人路径规划方法，在将待清扫区域地图进行划分并识别其中的可清扫栅格后，为多个清扫机器人分配对应的清扫区域，根据从图像中识别的可清扫栅格的行人数量获取可清扫栅格的行人热度，将行人热度作为判断可清扫栅格的脏损程度的判断依据，而由于行人热度高的可清扫栅格周围的可清扫栅格的行人流量必然会在预设时段之后增加，因此将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域。这样，得到的待清扫子区域为比较连续的可清扫栅格，避免了过于分散，也利于路径规划。最后，利用与待清扫子区域交集最大的清扫机器人仅执行清扫待清扫子区域而并非对所有可清扫栅格均进行清扫，可实现在判断不同区域位置的脏损程度后进行有针对性的局部清扫，提高了效率且节省了能耗。

优选地，所述将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域进一步包括：

将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，通过聚类方法将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域。

采用此优选方式，保证了每个待清扫子区域中的待清扫栅格较集中且避免了待清扫子区域中出现非连续的待清扫栅格，进而保证了清扫机器人执行清扫时路径较短且便于规划其在待清扫子区域中的清扫路径。

优选地，所述通过聚类方法将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域进一步包括：

根据预设的聚类半径和分组中待清扫栅格最小数量将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域。

采用此优选方式，避免了出现包含待清扫栅格过少的清扫子区域，进一步避免了清扫子区域的划定较分散的情况。

优选地，所述生成清扫机器人的清扫路径进一步包括：若某个清扫机器人作为执行清扫至少两个待清扫子区域的清扫机器人，则通过遗传算法计算得到最优的清扫机器人对于所述至少两个待清扫子区域的清扫顺序。

采用此优选方式，可合理规划作为执行清扫至少两个待清扫子区域的清扫机器人对其负责的各待清扫子区域的清扫顺序，利于合理生成清扫机器人的清扫路径。

优选地，所述生成清扫机器人的清扫路径进一步包括：获取清扫子区域的中心待清扫栅格，设置清扫机器人执行清扫时以中心待清扫栅格为中心进行逆时针内螺旋清扫。

采用此优选方式，可在生成的清扫路径中避免清扫机器人在同一路径往复运动，可进一步地提高清扫效率并节省能耗，另外，逆时针内螺旋符合行人走路的习惯，可减少清扫机器人运动对行人的影响。

优选地，对所述图像进行行人识别以获取预设时段内各可清扫栅格的行人热度进一步包括：

在预设时段内对所述图像进行行人识别，得到预设时段内各时刻各可清扫栅格的行人数量；

分别对预设时段内各可清扫栅格的行人数量的平均值在预设时段内进行积分，得到各可清扫栅格的行人热度。

本发明第二方面提供了一种清扫机器人路径规划系统，包括：

可清扫栅格获取模块，用于构建待清扫区域地图，并对待清扫区域地图进行等面积栅格划分，获取可清扫栅格；

可清扫栅格划分模块，用于为多个清扫机器人分配等数量的可清扫栅格，得到对应各清扫机器人的清扫区域；

行人热度获取模块，用于获取待清扫区域的图像，对所述图像进行行人识别以获取预设时段内各可清扫栅格的行人热度；

待清扫子区域标记模块，用于将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域；

清扫路径生成模块，用于判断待清扫子区域与对应各清扫机器人的清扫区域的交集，将交集最大的清扫机器人作为执行清扫待清扫子区域的清扫机器人，生成清扫机器人的清扫路径。

优选地，所述待清扫子区域标记模块，用于将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，通过聚类方法将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域。

优选地，所述待清扫子区域标记模块，用于将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，根据预设的聚类半径和分组中待清扫栅格最小数量将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域。

优选地，所述清扫路径生成模块，用于在某个清扫机器人作为执行清扫至少两个待清扫子区域的清扫机器人时，通过遗传算法计算得到最优的清扫机器人对于所述至少两个待清扫子区域的清扫顺序。

优选地，所述清扫路径生成模块，用于获取清扫子区域的中心待清扫栅格，设置清扫机器人执行清扫时以中心待清扫栅格为中心进行逆时针内螺旋清扫。

优选地，所述行人热度获取模块，用于在预设时段内对所述图像进行行人识别，得到预设时段内各时刻各可清扫栅格的行人数量；分别对预设时段内各可清扫栅格的行人数量的平均值在预设时段内进行积分，得到各可清扫栅格的行人热度。

本发明第三方面提供了一种清扫系统，包括多个清扫机器人和本发明第二方面提供的清扫机器人路径规划系统；所述清扫机器人，用于根据所述清扫机器人路径规划系统生成的清扫路径指令对待清扫子区域进行清扫。

本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的清扫机器人路径规划方法。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案可实现在判断不同区域位置的脏损程度后进行有针对性的局部清扫，提高了效率且节省了能耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本发明实施例提供的清扫机器人路径规划方法的流程图。

图2示出对待清扫区域地图进行栅格划分及为多个清扫机器人分配可清扫栅格的示意图。

图3示出标记待清扫栅格的示意图。

图4示出待清扫子区域与对应各清扫机器人的清扫区域的交集的示意图。

图5示出通过聚类方法将待清扫栅格分组并根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域的示意图。

图6示出本发明实施例提供的清扫系统的示意图。

图7示出本发明实施例提供的清扫机器人路径规划系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种清扫机器人路径规划方法，包括：

s1、构建待清扫区域地图，并对待清扫区域地图进行等面积栅格划分，获取可清扫栅格；

s2、为在待清扫区域中布置的多个清扫机器人分配等数量的可清扫栅格，得到对应各清扫机器人的清扫区域；在一个具体示例中，如图2所示，假设待清扫区域为商场，将商场的平面地图等分为多个栅格，其中，可清扫栅格例如商场通道等，而不可清扫栅格例如商家店铺、货柜等，各清扫机器人被分配到由数量相同的且相邻的可清扫栅格组成的清扫区域，可理解的是，由于可清扫栅格的个数不一定是清扫机器人的个数的整数倍，因此，若恰好可清扫栅格的个数是清扫机器人的个数的整数倍，则应为绝对相同，否则为大致相同即可；

s3、获取待清扫区域的图像，对所述图像进行行人识别以获取预设时段内各可清扫栅格的行人热度；

s4、将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域；在一个具体示例中，如图3所示，可先将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格标记为热度临界栅格，再将以各热度临界栅格为中心的半径r范围内的可清扫栅格及热度临界栅格本身标记为待清扫栅格，得到由相邻待清扫栅格构成的待清扫子区域，图3中的待清扫子区域为两个；

s5、判断待清扫子区域与对应各清扫机器人的清扫区域的交集，将交集最大的清扫机器人作为执行清扫待清扫子区域的清扫机器人，生成清扫机器人的清扫路径；在一个具体示例中，如图4所示，对应左上角的清扫机器人的清扫区域为a，而待清扫子区域与清扫区域a的交集最大，因此将左上角的清扫机器人作为执行清扫待清扫子区域的清扫机器人。

本实施例提供的清扫机器人路径规划方法，在将待清扫区域地图进行划分并识别其中的可清扫栅格后，为多个清扫机器人分配对应的清扫区域，根据从图像中识别的可清扫栅格的行人数量获取可清扫栅格的行人热度，将行人热度作为判断可清扫栅格的脏损程度的判断依据，而由于行人热度高的可清扫栅格周围的可清扫栅格的行人流量必然会在预设时段之后增加，因此将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，扩充清扫范围，得到待清扫子区域。这样，得到的待清扫子区域为比较连续的可清扫栅格，避免了过于分散，也利于路径规划。最后，利用与待清扫子区域交集最大的清扫机器人仅执行清扫待清扫子区域而并非对所有可清扫栅格均进行清扫，可实现在判断不同区域位置的脏损程度后进行有针对性的局部清扫，有效地避免了对不必要的区域位置进行清扫，提高了效率且节省了能耗。

在本实施例的一些可选的实现方式中，步骤s3中对所述图像进行行人识别以获取预设时段内各可清扫栅格的行人热度进一步包括：

在预设时段内对所述图像进行行人识别，得到预设时段内各时刻各可清扫栅格的行人数量；

分别对预设时段内各可清扫栅格的行人数量的平均值在预设时段内进行积分，得到各可清扫栅格的行人热度。

在一个具体示例中，可在待清扫区域设置多个摄像头，保证所有可清扫栅格均能被覆盖。通过多个摄像头采集的图像逐帧进行行人识别(可通过对行人的头部进行特征识别等方式)，对于各可清扫栅格，计算单位时间段t内某可清扫栅格中的行人数量平均值n，之后在t时间段内进行积分以得到该可清扫栅格的行人热度h，假设单位时间段t内图像采集的总帧数为p，则单位时间段t内该可清扫栅格可清扫栅格的行人热度为h＝∫tn·δt，行人热度为行人数量对时间的累计值。

在本实施例的一些可选的实现方式中，步骤s4“将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域”进一步包括：

将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，通过聚类方法将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域。

采用此实现方式，保证了每个待清扫子区域中的待清扫栅格较集中且避免了待清扫子区域中出现非连续的待清扫栅格，进而保证了清扫机器人执行清扫时路径较短且便于规划其在待清扫子区域中的清扫路径。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述通过聚类方法将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域进一步包括：

根据预设的聚类半径和分组中待清扫栅格最小数量将待清扫栅格分组，根据各分组中的边缘栅格构成待清扫子区域。

采用此实现方式，避免了出现包含待清扫栅格过少的清扫子区域，进一步避免了清扫子区域的划定较分散的情况。

在一个具体示例中，如图5所示，由于可清扫栅格可能分布的较分散，此时可能会出现若某个清扫机器人负责的待清扫子区域中的某些待清扫栅格距离同一待清扫子区域中的其他大多数待清扫栅格较远，而距其他待清扫子区域中的待清扫栅格较近的情况，这样不利于提高清扫效率和节省能耗。因此本实现方式在标记待清扫栅格后，通过聚类方法，根据预设的聚类半径r和分组中待清扫栅格最小数量m将待清扫栅格分组，对于各分组，通过连接某分组中的边缘栅格，将该分组中的边缘栅格的中心连接线包裹的多边形区域覆盖的可清扫栅格均作为该分组的待清扫栅格，构成该分组的待清扫子区域。

在本实施例的一些可选的实现方式中，步骤s5中所述生成清扫机器人的清扫路径进一步包括：若某个清扫机器人作为执行清扫至少两个待清扫子区域的清扫机器人，则通过遗传算法计算得到最优的清扫机器人对于所述至少两个待清扫子区域的清扫顺序，其中，遗传算法可为现有的通用遗传算法。

采用此实现方式，可合理规划作为执行清扫至少两个待清扫子区域的清扫机器人对其负责的各待清扫子区域的清扫顺序，利于合理生成清扫机器人的清扫路径。

在本实施例的一些可选的实现方式中，步骤s5中所述生成清扫机器人的清扫路径进一步包括：获取清扫子区域的中心待清扫栅格，设置清扫机器人执行清扫时以中心待清扫栅格为中心进行逆时针内螺旋清扫。

采用此实现方式，可在生成的清扫路径中避免清扫机器人在同一路径往复运动，可进一步地提高清扫效率并节省能耗，另外，逆时针内螺旋符合行人走路的习惯，可减少清扫机器人运动对行人的影响。其中，内螺旋表示由外至内的螺旋运动。负责两个以上清扫子区域时，对每个清扫子区域依次进行逆时针内螺旋清扫，而对清扫子区域的清扫顺序可通过遗传算法计算得到。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该方法还包括：统计每日各时段中待清扫区域的行人总热度最低的时段，在该时段的路径规划方式为所有清扫机器人清扫各自对应的清扫区域，即进行一次待清扫区域的全面清扫。

如图6所示，本发明的另一个实施例提供了一种清扫系统，包括清扫机器人路径规划系统100和多个清扫机器人200；

其中，清扫机器人路径规划系统100包括：

可清扫栅格获取模块101，用于构建待清扫区域地图，并对待清扫区域地图进行等面积栅格划分，获取可清扫栅格；

可清扫栅格划分模块102，用于为多个清扫机器人分配等数量的可清扫栅格，得到对应各清扫机器人的清扫区域；

行人热度获取模块103，用于获取待清扫区域的图像，对所述图像进行行人识别以获取预设时段内各可清扫栅格的行人热度；

待清扫子区域标记模块104，用于将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域；

清扫路径生成模块105，用于判断待清扫子区域与对应各清扫机器人的清扫区域的交集，将交集最大的清扫机器人作为执行清扫待清扫子区域的清扫机器人，生成清扫机器人的清扫路径。

清扫机器人200，用于根据清扫机器人路径规划系统100生成的清扫路径指令对待清扫子区域进行清扫。

需要说明的是，本实施例提供的清扫系统中的清扫机器人路径规划系统100的原理及工作流程与上述清扫机器人路径规划方法相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

如图7所示，适于用来实现本实施例提供的清扫机器人路径规划系统的计算机系统，包括中央处理器(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(ram)中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram中，还存储有计算机系统操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线被此相连。输入/输入(i/o)接口也连接至总线。

以下部件连接至i/o接口:包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至i/o接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。

特别地，根据本实施例，上文流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在计算机可读介质上的计算机程序，上述计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。

附图中的流程图和示意图，图示了本实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或示意图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，上述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，示意图和/或流程图中的每个方框、以及示意和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器，包括可清扫栅格获取模块、可清扫栅格划分模块、行人热度获取模块、待清扫子区域标记模块和清扫路径生成模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定。例如，清扫路径生成模块还可以被描述为“清扫路径规划模块”。

作为另一方面，本实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，该非易失性计算机存储介质可以是上述实施例中上述装置中所包含的非易失性计算机存储介质，也可以是单独存在，未装配入终端中的非易失性计算机存储介质。上述非易失性计算机存储介质存储有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个设备执行时，使得上述设备：构建待清扫区域地图，并对待清扫区域地图进行等面积栅格划分，获取可清扫栅格；为多个清扫机器人分配等数量的可清扫栅格，得到对应各清扫机器人的清扫区域；获取待清扫区域的图像，对所述图像进行行人识别以获取预设时段内各可清扫栅格的行人热度；将行人热度超过预设阈值的可清扫栅格及以其为中心的预设范围内的可清扫栅格标记为待清扫栅格，得到待清扫子区域；判断待清扫子区域与对应各清扫机器人的清扫区域的交集，将交集最大的清扫机器人作为执行清扫待清扫子区域的清扫机器人，生成清扫机器人的清扫路径。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。