[0027] 现结合附图对本发明作进一步说明:
[0028] 参照图1-4,基于无线网络和地磁信号的室内移动机器人遍历路径规划方法,所述的移动机器人19包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机9以及设置在所述的移动机器人19前端的充电电极公端6。基于所述的驱动轮,所述的移动机器人19可以实现自由移动,可以设置为两个驱动轮和一个支撑轮;所述的充电电极公端6设置为两个分开的铜质电极,与外部电源连接时进行充电。
[0029] 所述的移动机器人19内部设置主控电子装置,所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器1,所述的处理器1可采用低功耗微处理器,具体可采用TI公司的MSP430,或者普通处理器,比如ST公司的32位ARM处理器STM32F103C8T6;与所述的处理器1连接的电机驱动电路7,所述的电机驱动电路7与所述的驱动电机9连接,在所述的处理器1的控制下,所述的电机驱动电路7带动所述的驱动电机9,所述的驱动电机9带动所述的驱动轮,实现所述的移动机器人19的自由移动;与所述的处理器1连接的障碍物检测电路8,用于进行避障和路径规划,可以采用超声波或者红外传感器或者两种传感器的组合;与所述的处理器1连接的地磁传感器10,用于检测当前位置的地磁信号强度H,可选用飞思卡尔的MAG3110;还包括与所述的处理器1连接的充电电路5,所述的充电电路5与所述的充电电极公端6连接,所述的充电电路5输出连接充电电池4,所述充电电池4输出连接第二电源电路2,所述的第二电源电路2为后续电路提供电源。
[0030] 充电基座18包括充电电极母端17、电源插孔,以及充电控制电子装置。所述的电源插孔可连接外部电源适配器,为所述的充电基座18各个组成部分提供电源;所述的充电电极母端17设置为两个分开的铜质电极,具有弹性,与所述的充电电极公端6对应,正极对正极,负极对负极,高度相同。
[0031] 所述的充电控制电子装置设置了进行集中控制的控制器12,因为功能较单一,可采用MICROCHIP的PIC16F1503单片机;与所述的电源插孔连接的第一电源电路13和滤波电路14,与所述的滤波电路14连接的开关管15,所述的开关管15由所述的控制器12控制,输出连接电流检测电路16,所述的电流检测电路16连接所述的充电电极母端17,所述的电流检测电路16将电流信号转换成电压信号给所述的控制器12,所述的控制器12可控制输出电流的大小,并且防止所述的充电电极母端17短路。
[0032] 所述的充电控制电子装置,设置与所述的控制器12连接的第一WIFI模块11,所述的第一WIFI模块11设置为AP模式,即无线接入点,是一个无线网络的中心节点。
[0033] 所述的主控电子装置设置与所述的处理器1连接的第二WIFI模块3,所述的第二WIFI模块3设置为STA模式,即无线站点,是一个无线网络的终端,所述的处理器1获取所述的第二WIFI模块3接收到的无线信号强度值RSSI,记为R,具体为接收到所述的第一WIFI模块的无线信号强度值R。所述的第一WIFI模块11,第二WIFI模块3可设置为IOT芯片ESP8266,具有价格低,变成简便的优点。
[0034] 所述的处理器设置链表L={(ai,bi)},其中ai=Ri,bi=Hi,i=0,1,2,3......,其中,Ri和Hi是工作环境边界的等间距位置上所述的第一WIFI模块的无线信号强度值和地磁信号强度,是所述的移动机器人19在沿边界行走过程中建立的线性链表数据结构,即环境地图,间隔距离可设置为10cm。所述的处理器1分别以所述的第一WIFI模块11的网络名称作为参数,发送AT+CWLAP给所述的第二WIFI模块3,可获取当前位置的无线网络信号强度R。
[0035] 所述的处理器1设置和遍历路径规划方法,所述的遍历路径规划方法包括以下步骤:
[0036] (1) 所述的处理器1内部设置数据A0,用于存储所述的移动机器人19所在位置的所述第一WIFI模块11的无线信号强度值R;所述的移动机器人19在所述的充电基座,存储当前无线信号强度值A0=R;
[0037] (2) 所述的移动机器人19向左旋转并沿着边界行走,采用中心距计算算法,计算所述的移动机器人19距离所述的充电基座18的平移距离s,当平移距离s>W时,则存储当前无线信号强度值A0=R,进入步骤(3),其中,W为所述的移动机器人的车身宽度;如果无线信号强度值R>A0,则进入步骤(8);
[0038] 所述的中心距计算算法设置为:
[0039] 平移距离s=10^[(P-R)/(10×n)]-10^[(P-A0)/(10×n)],其中,P为距离所述的第一WIFI模块一米的位置测得的无线信号强度值RSSI,n为环境参数,对于家庭环境设置为2。
[0040] 所述的移动机器人19向外移动一个车身宽度的距离,并记录起点的无线信号强度值,为遍历路径规划做准备。
[0041] 同时,如果所述的移动机器人19没有向外移动一个车身宽度的距离,而是移向所述的充电基座18,即R>A0,则所述的移动机器人19处在最远位置,已经完成了遍历路径规划。
[0042] (3) 所述的移动机器人19进入向左循迹过程,循迹路径为无线信号强度R的等值线,即无线信号强度为A0的路径;当所述的移动机器人19检测到障碍时,读取当前无线信号强度值R和地磁信号强度H,,根据障碍区分算法判别障碍类型,如果是障碍物,则以左侧沿着障碍物行走,当|R-A0|>δ后,进入步骤(4),其中δ设置为接近于零的阈值;如果是边界,则进入步骤(5);
[0043] 所述的向左循迹过程设置为:当R>A0+δ,所述的移动机器人19向左旋转,直到A0-δ
[0044] 因为无线信号是以发射源为中心向外辐射的,信号强度随着距离的增加而降低,具有连续性,沿着无线信号强度等值线行走,并且两个无线信号强度等值线之间保持一个车身距离的间距,就可以实现遍历路径规划。
[0045] 当所述的移动机器人19检测到障碍时,无法判断是障碍物还是边界,因此需要进行区分判断,然后进行分别处理。
[0046] 障碍区分算法设置为:
[0047] 搜索链表L中的ai与R最接近的值,即i=min,|ai - R|达到最小;
[0048] i=min时,如果|bi - H|
[0049] 地球本身是一个巨大的磁体,它在地理南北两极间形成一个基本的磁场。但这种地球磁场会受到金属物的干扰,特别是穿过钢筋混凝土结构的建筑物时,原有磁场被建筑材料扰动扭曲,使得每个建筑物内都形成了独特的“磁性纹路”,也就是说在室内形成了一种有规律的“室内磁场”。并于无线WIFI网络,所以形成了两个交叉的无线网络,在无线WIFI信号强度R的等值线上,每个地方的地磁强度并不相同,根据环境地图L中的数据就可以确定,当前的障碍是边界还是障碍物。
[0050] (4) 所述的移动机器人19以左侧沿着障碍物行走,当|R-A0|<δ,返回步骤(3);
[0051] 所述的移动机器人19进行绕障处理。
[0052] (5) 所述的移动机器人19向右旋转并以右侧沿着墙边行走,采用中心距计算算法,计算所述的移动机器人19距离所述的充电基座18的平移距离s,当平移距离s>W时,则存储当前无线信号强度值A0=R,进入步骤(6);如果无线信号强度值R>A0,则进入步骤(8);
[0053] 步骤(5)同步骤(2),在另一边进行一个车身宽度的移动,同时判断遍历路径规划结束条件。
[0054] (6) 所述的移动机器人19进入向右循迹过程,循迹路径为无线信号强度R的等值线,即无线信号强度为A0的路径;当所述的移动机器人19遇到障碍物时,读取当前无线信号强度值R和地磁信号强度H,根据障碍区分算法判别障碍类型,如果是障碍物,则以左侧沿着障碍物行走,当|R-A0|>δ后,进入步骤(7);如果是边界,则进入步骤(2);
[0055] 所述的向右循迹过程设置为:当R>A0+δ,所述的移动机器人19向右旋转,直到A0-δ
[0056] 步骤(6)同步骤(3),为向右的遍历路径规划过程。
[0057] (7)所述的移动机器人以左侧沿着障碍物行走;当|R-A0|<δ,返回步骤(6);
[0058] 所述的移动机器人19进行绕障处理。
[0059] (8) 结束遍历路径规划。