自主移动机器人和用于操作自主移动机器人的方法

摘要

配置成根据地板覆盖策略来跨越地板区域移动的自主移动机器人，地板覆盖策略包括：基于地板区域的拓扑地图，指定由主边界(302)划界的当前单元的定位；执行进入到当前单元内或者在当前单元内的一系列双行程，同时将当前单元(300)内的阻碍性物体(306)映射到障碍地图上；从所述障碍地图确定当前单元的副边界(304)，该边界将当前单元的被所执行的双行程覆盖的区域(308)包围，并且在阻碍性物体(306)所在的副边界部分与没有阻碍性物体所在的其副边界部分之间进行区分；以及将确定出的副边界(304)添加至地板区域的拓扑地图。

说明书

技术领域

本发明涉及能够系统地导航杂乱地板区域的自主移动机器人，以 及用于操作这样的机器人的方法。

背景技术

用于处理地板的已知的自主移动机器人、例如机器人真空清洁器 可能在至少在一些程度上被诸如家具和其它杂物等的障碍、阻碍性物 体覆盖的地板区域上导航具有困难。为获得杂乱地板区域的合适的覆 盖，一些机器人采用牵涉到随机或简单的重复性(例如，之字形)移 动样式的途径。在执行所选定的移动样式时，机器人可能维持将正被 处理的地板区域分成相对粗略的单元的地图。被机器人覆盖的或者不 能到达的单元可以被相应地标记，并且导航和覆盖可以持续着，直到 没有可达到的未被覆盖的单元留下为止。

这样的途径的缺点是一般情况下不系统并因此效率不高。归因于 移动和被覆盖距离的过量，机器人的位置追踪系统还可能显示出逐渐 增加的位置误差，这可能引起机器人松开其轴承并获取错误定位，这 可能不可避免地导致差的地板覆盖性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够系统且高效地导航和覆盖杂乱地 板区域的自主移动机器人。

本发明的另一目的是提供一种能够操作自主移动机器人的方法， 其中所述方法使得杂乱地板区域的导航能够系统和高效。

因此，本发明的第一方面指向于自主移动机器人。机器人可以包 括用于推进机器人跨越地板区域的驱动系统、用于检测阻碍性物体的 至少一个感知器以及可操作地连接至驱动器和感知器两者的控制器。 控制器可以配置成根据地板覆盖策略来控制驱动系统以便使机器人 跨越地板区域移动，地板覆盖策略可以包括：基于地板区域的拓扑地 图，指定当前单元的定位，其中所述当前单元由主边界在空间上划界。 地板覆盖策略还可以包括从所述当前单元的主边界处的进入点开始 执行进入到当前单元内的初始双行程，并且随后，指定布置在所述当 前单元内、优选地在初始双行程的路径上的分岔点，并且从所述分岔 点开始在当前单元内执行若干附加的、角分布的双行程。地板覆盖策 略还进一步包括：借助于所述至少一个感知器，在双行程的执行期间 将当前单元内的阻碍性物体映射到障碍地图上，并且接着从所述障碍 地图确定与当前单元相关联的副边界。副边界可以将当前单元的被所 执行的双行程覆盖的区域的至少一部分包围，并且在阻碍性物体所在 的副边界部分与没有阻碍性物体所在的副边界部分之间进行区分。地 板覆盖策略进一步包括将当前单元的确定出的副边界添加至地板区 域的拓扑地图。

本发明的第二方面指向于操作自主移动机器人以使机器人跨越 地板区域移动的方法。方法可以包括根据地板覆盖策略来控制机器 人，地板覆盖策略可以包括：基于地板区域的拓扑地图，指定当前单 元的定位，其中所述当前单元由主边界在空间上划界。地板覆盖策略 还可以包括：从所述当前单元的主边界处的进入点开始，执行进入到 当前单元内的初始双行程，并且随后，指定布置在所述当前单元内、 优选地位于初始双行程的路径上的分岔点，并且从所述分岔点开始在 当前单元内执行若干附加的、角分布的双行程。地板覆盖策略可以进 一步包括：优选地在双行程的执行期间，将当前单元内的阻碍性物体 映射到障碍地图上，并且从所述障碍地图确定与当前单元相关联的副 边界。副边界可以将当前单元的被所执行的双行程覆盖的区域的至少 一部分包围，并且在阻碍性物体所在的副边界部分与没有阻碍性物体 所在的副边界部分之间进行区分。地板覆盖策略可以进一步包括：将 当前单元的确定出的副边界添加至地板区域的拓扑地图。

用于诸如机器人真空清洁器(RVC)等的自主移动机器人的本公 开的地板覆盖策略是基于待覆盖的地板区域的一个单元接着一个单 元的覆盖。地板区域被分成的单元中的每一个都可以由主边界在空间 上划界，并且不同的单元可以是全等的，使得它们的主边界具有相同 的形状和大小。在覆盖期间被称作“当前单元”的单个单元的区域的 覆盖可以发生在两个阶段中。

第一阶段可以牵涉进入到当前单元内的初始双行程的执行，其中 双行程可以从布置在当前单元的主边界上的进入点开始。在本文中， 术语“双行程”可以解释为是指机器人的来回移动。于是，初始双行 程可以包括从当前单元的进入点朝向当前单元的与进入点相反的主 边界部分的向前行程或向前移动，以及朝向进入点返回的随后的向后 行程或向后移动。向前和向后行程两者都可以典型地是直线的，并且 向后行程至少部分地使向前行程折回。初始双行程的向后行程的长度 可以优选地短于初始双行程的向前行程的长度，使得机器人可以在完 成初始双行程时位于当前单元的内部。

第二阶段可以牵涉当前单元内的“分岔点”的指定。分岔点可以 位于初始双行程的路径上，并且优选地与其向后行程的结束点一致。 从分岔点开始，机器人可以在当前单元内执行若干附加的、角分布的 双行程。各附加双行程可以包括朝向当前单元的主边界的向前行程以 及返回至当前单元内的分岔点的随后的向后行程。如初始双行程一 样，附加双行程的向后行程可以使相应的向前行程折回。然而，和初 始双行程不一样的是，附加双行程的向前和向后行程的长度可以优选 地相等。此外，任何双行程都可以优选地是唯一的，因为没有附加双 冲程与初始双行程或者与另一附加双行程完整地重叠。

一般情况下，包括初始和附加两者的双行程的执行可以既用于系 统地覆盖当前单元的区域，并且还用于便于其上任何障碍的检测。关 于该后一功能，在当前单元内执行的双行程可以被视为探索性的：在 双行程的执行期间，机器人可以例如接着与至少一个感知器(例如， 距离传感器或碰撞传感器)来检测并定位在其周围的障碍，并且将任 何这样发现的障碍映射到当前单元的障碍地图上。

一旦完成所有双行程时，当前单元的障碍地图就可以被用于确定 当前单元的副边界。副边界可以典型地至少部分地在当前单元的主边 界内延伸、将当前单元的被所执行的双行程实际覆盖的区域包围并且 指示出该区域可能的入口和出口。为此，可以将副边界的在阻碍性物 体所在的部分与未发现阻碍性物体所在的部分区分、即不同地标记 出。包括了可横穿的和不可横穿的/被阻挡的副边界部分的这些标记的 副边界接着可以被添加至正被覆盖的地板区域的拓扑地图。在该拓扑 地图中，策略点的在当前单元内的定位、诸如当前单元的被副边界包 围的实际覆盖区域的几何中心等可以被标记为“行进节点”或“航路 点”；行进节点表示具有一般良好行进前景的定位，并且可以用于单 元间行进。在基于先前覆盖的单元的可横穿的副边界部分的选定而指 定了当前单元的情况中，各个边界部分可以被标记为“已处理的”。 接着，可以从拓扑地图中选定新的尚未处理的副边界部分。机器人可 以经由拓扑地图中的行进节点行进至选定的未处理的副边界部分，并 且一旦到达了副边界部分，或者用专业移动攻克它并将其标记为“已 处理的”，或者指定出可以经由选定的副边界部分进入的新的当前单 元并且如上所述覆盖该新的当前单元。应该理解的是，地板覆盖策略 可以提供以下步骤的重复执行：从拓扑地图中选定未处理的副边界部 分、沿着拓扑地图中登记的行进节点行进至选定的未处理的副边界部 分、指定当前单元、通过初始和附加双行程覆盖当前单元、确定当前 单元的副边界并且扩展/更新待覆盖的地板区域的拓扑地图。过程可以 持续着，直到拓扑地图中没有留下未处理的副边界部分为止。

如所提到的，包括初始和附加两者的双行程的执行可以一般既用 于系统地覆盖当前单元的地板区域，并且用于便于其上的任何障碍的 检测。在一个实施例中，初始双行程可以具有估算当前单元的“纵深” 的特定附加功能，以便使得能够确定当前单元的地板区域的通过附加 双行程进行的覆盖是否是可能的、并且如果能的话，期望多少这样的 附加双行程以及根据什么样的角分布。在优选实施例中，附加的、角 分布的双行程的执行可以以初始双行程的向前行程的最小完成长度 为条件。也就是，如果初始双行程的执行归因于其路径的阻碍而必须 被中止，则其向前行程的实际或已实现的长度可以小于其最大长度。 如果向前行程的已完成长度低于预定最小阈值，则当前单元的纵深可 能被保留得对于附加双行程的有意义的执行而言太浅，并且这样的附 加双行程的执行可以放弃。在另一优选实施例中，附加双行程的数量 可以与初始双行程的向前行程的已完成长度有关，使得所述向前行程 的较大的已完成长度对应于较大数量的附加双行程。

将从发明的某些实施例的以下详细描述以及意在图示但不限制 发明的附图中，更加完整地理解发明的这些以及其它特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明的机器人真空清洁器的示例性实施例的示意性 俯视图布局；

图2是图1中示出的机器人真空清洁器的控制器可以被配置所执 行的用于覆盖密集杂乱地板区域的示例性地板覆盖策略的流程图；

图3A示意性地图示了可以根据图2中示出的地板覆盖策略在当 前单元中执行的初始和附加双行程的路径；

图3B示意性地图示了根据图2和图3A中示出的地板覆盖策略由 机器人在当前单元中进行的初始和附加双行程的执行；

图3C示意性地图示了作为在当前单元的主边界内出现阻碍性物 体的结果的非直线初始双行程的执行；

图3D示意性地图示了当前单元的各种可能的单元纵深；

图3E至图3G示意性地图示了当前单元的副边界的确定；并且

图3H在俯视图中示意性地图示了由图1中示出的机器人根据图 2中阐述的地板覆盖策略进行的地板区域的覆盖。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的自主移动机器人100、更具体地是机器 人真空清洁器(RVC)的示意性俯视图布局。

机器人100一般可以包括外壳102，在外壳中或在外壳上可以设 置其它组成部件。在描绘的实施例中，外壳102具有包括了使RVC 能够更好地到达、尤其是在角落更好地到达的直(前)边缘的显著的 非圆形外周形状。机器人100还可以包括可操作地连接至例如驱动系 统104、地板处理系统108和一个或多个感知器110的控制器106。 控制器106可以包括能够执行固件或软件操作指令的处理器，以及可 操作地联接至处理器的用于存储诸如单元的障碍地图和正被覆盖的 地板区域的拓扑地图等的可变信息的存储器。驱动系统104可以被配 置成驱动或推进机器人100横跨地板。可以典型地包括多个轮子 104a、辊子、轨道等，其中每一个都可以被可操作地连接至用于为其 提供机车功率的(电动)马达104b或可选的致动器。用于(电动) 马达或可选的致动器的电功率可以由可操作地联接至其上的可充电 电池104c提供。如所描绘的，在RVC的情况中，地板处理系统108 可以典型地包括管嘴108a、集尘器108c以及用于将尘土经由管嘴 108a抽吸到集尘器108c内的真空源/(真空)抽吸部件108b。然而， 应该理解的是，自主移动机器人100的那些其它实施例不必是真空清 洁器；而是，它们可以例如包含诸如对地板进行打蜡或拖地板的系统 等的不同种类的地板处理系统。感知器110可以包括可以与驱动系统 104的轮子104a结合地配置的里程计与轮子编码器、惯性传感器、诸 如碰撞传感器等的触觉传感器、罗盘、距离传感器、全球定位系统 (GPS)传感器、诸如数字照相机等的成像装置，等等。距离传感器 被理解成适用于定位环境中的物体、包括确定到所述物体的各个距 离，并且在原则上可以是任何合适的类型。距离传感器例如可以是诸 如红外线传感器等的光学传感器，或者是诸如超声波传感器等的声学 传感器。如本领域技术人员应该理解的，距离传感器可以典型地包括 发生器组成部件和传感器组成部件；例如，光学的距离传感器可以包 括用于发射激光束的激光和配置成检测来自激光的(反射的)光波以 便检测其中的中断或相移的光传感器。

在操作期间，机器人100可以在控制器106的控制下，该控制器 可以被配置成为了使机器人横跨待覆盖的地板区域而控制驱动系统 104。特别地，在标准开放空间策略效率不高所在的(密集)杂乱区 域中，控制器106可以根据本公开的基于单元的地板覆盖策略来驱动 系统以实现该任务。在这方面，可以注意到的是，控制器106可以被 配置成取决于是否发现自身处在杂乱或整洁的/开放空间中来执行不 同的地板覆盖策略。例如，在控制器106检测到机器人100发现自身 处在杂乱区域中的情况中，可以根据本公开的基于单元的地板覆盖策 略来控制驱动系统，而在控制器106检测到机器人100发现自身处在 整洁区域中的情况中，可以根据开放空间策略、例如之字形移动样式 的执行来控制驱动系统。本公开的用于杂乱区域的地板覆盖策略的示 例性流程图被示意性地示出在图2中。所描绘的策略说明如下；首先 讨论地板区域的单个单元的覆盖，接着进行进一步单元的识别、相互 关系以及覆盖的讨论。在讨论中，参照图3A至图3F图示了地板覆盖 策略的不同概念。

通过图2的流程图中的特别是块210至220来描述单个单元的覆 盖。

覆盖单个单元的过程可以用如块210中指示的“当前单元”的指 定来开始。当前单元的指定通常可以基于从正被覆盖的地板区域的拓 扑地图中进行的先前覆盖的单元的未处理的副边界部分的选定(参见 块222)。当前单元的指定可能接着需要将预定的主边界分配至地板 区域的区段(由此有效地确定了当前单元的在所述地板区域上的定位 和定向)，使得主边界部分至少部分地与从拓扑地图中选定的未处理 的副边界部分一致。主边界部分-如果是的话-连续至各个先前覆盖的 单元(的未处理的副边界部分)。然而，在地板覆盖工作开始时，地 板覆盖区域的拓扑地图可能仍然是空的，并且不利于先前单元的未处 理的副边界部分的选定。在该情况中，控制器106可以随机地分配地 板区域的区段当前单元的状态，并且如下面所指示地继续进行。

在本上下文中，单元300可以被理解为具有预定尺寸的地板区域 的功能性单元。单元300的尺寸可以优选地选择为明显地小于待覆盖 的总体地板区域的尺寸，以使得地板区域可以被分成多个单元；并且 超过覆盖单元的机器人100的外壳102的尺寸，以使得机器人100可 以在单元300的界限内移动。单元300在形状上可以优选为多边形， 并且特别是矩形。与机器人100相比，单元300的宽度和长度两者都 可以优选地在机器人的外壳102的特性或最大外径的1.5倍至4.0倍 的范围内。如将在下面变得清楚的，相对于机器人100的尺寸太大的 单元300可能不是高效地可覆盖的。这归因于从单元300内的分岔点 F延伸的所提议的附加的在角分布的双行程S2至S7(参见图3A至 图3B)：在分岔点F附近，在角度上邻接的双行程S2至S7之间的 重叠可以相对大，而在附加双行程S2至S7之间在其远端处可能存在 间隙。对抗附加的双行程S2至S7的远端处的间隙的唯一补救是使双 附加行程的角度扩散收缩，这在考虑到分岔点F附近的重复覆盖的地 板区域上的同时增加时是不期望的。

图3A至图3B示意性地图示了由具有底部边界部分302a、右侧 边界部分302b、顶部边界部分302c和左侧边界部分302d的矩形主边 界302在空间上划界的示例性单元300。一旦地板区域的区段已经被 指定作为待覆盖的当前或接下来的单元(图2的流程图中的块210)， 控制器106就可以控制驱动系统104以使机器人100经由主边界部分 302a至302d中的一个进入当前单元300内。各个主边界部分302a至 302d可以通常与已经被覆盖的单元的选定的“未处理的”副边界部分 至少部分地一致，如将在下面阐明的。各个主边界部分302a上的机 器人100进入单元300内所在的点可以被称作进入点E；该进入点E 可以典型地与前述副边界部分的中心对应，其中主边界部分302a与 副边界部分至少部分一致。

一旦进入单元300，控制器106就可以控制驱动系统104以执行 初始双行程；该步骤用图2的流程图中的块212表示。其路径在图3A 中被标有S1的初始双行程可以包括向前行程和随后的向后行程。向 前行程可能需要正常直线向前移动进入到单元300内、随后垂直于主 边界部分302a并远离位于其上的进入点E并且朝向单元300的与进 入点E相对的主边界部分302c，而向后行程可能需要朝向进入点E 的移动。

初始双行程S1的向前行程的最大长度可以对应于当前单元300 的进入点E和与进入点E相对的主边界部分302c之间的距离，并且 机器人100可以力求实现具有该最大长度的向前行程。然而，当由当 前单元300覆盖的区域是杂乱的时，其上存在的物体可能会阻碍直线 向前行程的完成。这样的阻碍性物体的存在可以与各种方式、特别是 借助于呈距离或碰撞传感器形式的感知器110来检测。在检测到阻碍 性物体的情况中，机器人100可以被配置成中止向前行程的执行并且 满足于具有小于最大长度的向前行程。可选地，如图3C所示，机器 人100可以被配置成通过围绕物体-这里是墙壁306-或沿着墙壁306 的边转向来避开该物体，由此接受以某一最大偏离角度和/或距离从直 线向前行程偏离的非直线向前行程。在任何情况中，位于向前行程半 程的点可以被标记为(可覆盖的)单元中心C，如图3A中所指示的； 单元中心C可以被视为其定位可以作为可用于单元之间行进的“行进 节点”存储在拓扑地图内的具有良好行进前景的策略点，如将在下面 讨论的。

在向前行程之后的向后行程期间，机器人100可以使覆盖在向前 行程上的路径折回。在这样做时，可以优选不是完全地返回至当前单 元的进入点E，而取代的是在位于其上某一距离d_fork的分岔点F处停 止(参见图3A)。距离d_fork可以典型地为机器人100的外壳的特性 或最大外径D的近似一半、例如大约0.4倍至0.6倍，使得机器人100 可以在后面执行从分岔点F开始的与限定了进入点E的主边界部分 302a平行且虚拟轻擦接触的直的附加双行程S2、S7。

如用图2的流程图中的块214和216指示的，初始双行程S1可 以随后跟着一系列附加的在角分布的双行程S2至S7。各附加的双行 程S2至S7可以包括在分岔点F处开始的向前行程和在分岔点F处结 束的向后行程；参见图3A至图3B。可以在初始双行程S1的向前行 程的已实现的或实际的长度的基础上来决定是否进行这样的附加双 行程，并且如果是的话，要进行多少这样的附加双行程。该决定用图 2的流程图中的块214表示，并且可以参照图3D示出。

初始双行程S1的向前行程的实际的或已实现的长度可以被用来 限定当前单元300的纵深。图3D指示了三个不同的单元纵深d₁、d₂、 d₃。具有杂乱地板区域的当前单元300可以具有最大单元纵深d₃(有 效地对应于单元的内径)，并且被分配最大数量的附加双行程，例如 六个：S2至S7。另一方面，其区域在很大程度上被阻碍性物体覆盖 的单元300可以具有适度的单元纵深d₁。如果单元纵深d₁在某一浅 度阈值之下，则单元300可能不是适当地可覆盖的，因为其可能无法 给予机器人100充分的空间来操纵它。于是，这样的单元300可以被 分配零个附加双行程。具有尽管超过浅度阈值但小于最大单元的纵深 d₂的单元300可以被分配大于零但是比被正常分配至具有最大单元纵 深的单元的附加双行程的最大数量小的若干附加双行程。

在确定的单元纵深不允许在单元300内执行附加双行程S2至S7 的情况中，单元的区域可以被视为已经被初始双行程S1的部分地执 行的向前行程覆盖。发现此之后，与机器人进入当前单元300所经由 的单元的主边界部分302a对应且至少部分地一致的在拓扑地图上的 副边界部分可以被标记为“已处理的”，如图2的流程图中的块220 指示的。然而，如果附加双行程S2至S7已经被分配至单元300，则 机器人100可以执行如图2的流程图中的块216所指示的这些双行程。

至于附加双行程S2至S7的详情，可以注意如下。各个附加双行 程S2至S7的向前行程的最大长度可以等于分岔点F与当前单元300 的主边界部分302a至302d和各个附加双行程方向矢量交叉所在的点 之间的距离，其中各个附加行程方向矢量以分岔点F为基础并且在向 前行程的方向上延伸。如上述初始双行程S1一样，机器人100可以 力求完成具有最大长度的向前行程的附加双行程S2至S7。然而，在 单元300的地板区域是杂乱的并且其上存在的物体306阻挡了附加双 行程S2至S7的向前行程的完成的情况中，机器人100可能被迫中止 向前行程的执行并且满足于具有小于最大长度的附加双行程。附加双 行程S2至S7的角分布可以被优选地选择为使得附加双行程S2至S7 一起覆盖至少180度的角度范围。在图3A的情形中，该角度范围由 对齐的附加双冲程S2和S7确定，并且精确地覆盖180度。由在角度 上邻接的附加双行程S2至S7包括的平均角度可以≤90度，并且优 选地在20度至60度的范围内。

当机器人100完成了从分岔点F开始的所有附加双行程S2至S7 时，可以如图2的流程图中的块218所反映地、评价当前单元300的 覆盖。评价可以特别地针对当前单元300的副边界304的确定，该边 界可以被视为在拓扑学上将当前单元300特征化并将其划界。更具体 地，副边界304可以提供关于实际被覆盖了的单元300的区域以及其 上存在的阻碍性物体306的定位两者的信息。

当前单元300的副边界304的确定被示意性地图示在图3E至图 3G中。

副边界304的确定可以牵涉到全体的双行程S1至S7期间覆盖的 当前单元300的实际区域的确定，例如，来自双行程S1至S7的执行 期间得到的合适的感知器读数，诸如，例如来自详述了当前单元300 内的向前、向左和向右行进的最大量的轮子编码器的读数。以共同的 方式，这些感知器读数可以限定出将单元区域的位于当前单元300的 主边界302上或内并且已被机器人100横穿了的一部分定界的外接多 边形308，例如矩形。借助于示例，图3E和图3F示意性地描绘了初 始双行程S1和附加双行程S2至S7的已完成长度如何分别可以确定 将实际被覆盖区域划界的矩形308。如图3E和图3F所示，当前单元 的区域部分地被两个物体306占据。物体306阻碍初始双行程S1(图 3A)的完成。在附加双行程S2至S7之中，仅向左的双行程S7可以 被完整地执行；附加双行程S2至S4根本不能执行，而附加双行程 S5和S6可以仅部分地执行(图3B)。机器人100的在当前单元300 内的向前、向左和向右行进的最大量-估算参照位于轮子104a之间的 机器人100上的中心点行进-限定出与当前单元300的第三或左下象 限对应并且将其实际被覆盖区域定界的矩形边界308。

当前单元300的实际被覆盖区域308可以被标记在双行程S1至 S7的执行期间生成的障碍地图上；参见图3G。障碍地图可以识别当 前单元300中存在的阻碍性物体306的存在与(近似)定位，这可以 通过双行程S1至S7的执行期间取得的感知器读数、例如通过借助于 距离传感器进行的范围或环境扫描识别出。

从包括了当前单元300的实际被覆盖区域308的指示以及当前单 元300中存在的阻碍性物体306的定位两者的障碍地图中，可以构建 当前单元300的副边界304。为此，实际被覆盖的地板区域的边界308 与当前单元300的主边界302之间的中间区域310可以被用作遮蔽 (mask)，并且可以通过中间区域310来追踪周向路径(因为边界 302与308沿着主边界302一致，所以不存在这样的中间区域310)， 用节点312标记了未被阻碍的中间区域部分(未被阻碍性物体306覆 盖)与被阻碍的中间区域部分(被阻碍性物体306覆盖)之间的过渡。 节点312可以被互连以形成包括了各副边界部分304a至304f的优选 多边形的副边界304。在优选的实施例中，副边界304的布置在当前 单元300的进入点E所位于的主边界部分302a上的节点312可以优 选地不设定为各个主边界部分302a的顶点，以便迫使较宽且互相非 垂直的副边界部分304a至304f的构建；仿真示出这提高了行进和地 板覆盖。-将清楚的是，在未容纳任何阻碍性物体306的当前单元300 的特定情况中，当前单元300的主、副边界302、304可以很大程度 上或全部地一致。

一般情况下，当前单元300的一个副边界部分304a可以与其主 边界部分302a至少部分地一致，该主边界部分302a限定了当前单元 300的进入点E，并且自身与进入当前单元300时所来自的先前被覆 盖单元的副边界部分部分地一致。其它副边界部分3b至3f可以根据 它们的与阻碍性物体306的关系来标记。也就是，与被阻碍的中间区 域部分对应的副边界部分304e、304c可以被标记为“被阻碍的”， 而与未被阻碍的中间区域部分对应的副边界部分304b、304d、304f 可以被标记为“未处理的”。

如图2的流程图中的块218所反映的，当前单元300的确定的副 边界304可以被添加至拓扑地图，在该拓扑地图上，该确定的副边界 304被链接至机器人100进入当前单元(如果有的话)所来自的先前 被覆盖的单元的副边界。与当前单元有关的附加数据、例如可以方便 地用作用于单元间行进的行进节点或航路点的当前单元的中心点C 的位置也可以被存储起来。在拓扑地图显露出当前单元300的副边界 304与先前被覆盖的单元的副边界之间的重叠的情况中，重叠的单元 的各个交叉的副边界部分304a至304f可以被标记为“已处理的”。

一旦当前单元300已被覆盖并且拓扑地图已更新，机器人100进 入当前单元所横跨的副边界部分304a就可以被标记为“已处理的”。 该步骤得出单个单元的覆盖的结论，并且由图2的流程图中的块220 指示。

上述单个单元覆盖策略可以形成更加综合性递归的地板覆盖策 略的基本建造块。该策略可以用决定拓扑地图中哪个未被阻碍的尚未 处理的副边界部分将接下来用于处理的选定算法来补充单个单元覆 盖策略。在图2的流程图中，选定决定用决定块222指示。选定算法 的功能和操作可以被阐明如下。

在地板覆盖工作开始时，当拓扑地图尚未提供指导时，机器人100 可以随机地指定第一当前单元300，并启动其如上所述的覆盖。该第 一单元可以被称作根单元，并且例如与机器人100的正前方的地板区 域的单元对应。一旦根单元的覆盖被完成了，拓扑地图就可以识别其 副边界304。不是“被阻碍的”和标记为“未处理的”的副边界部分 304a至304f可以保证进一步探索，特别是因为它们可以解开待覆盖 的进一步地板区域。现在可以调用选定算法以选定用于处理的未被阻 碍的“未处理的”副边界部分(图2的流程图中的块222)，并且机 器人可以朝向该选定的副边界部分行进(图2的流程图中的块223)。 在选定的副边界部分的已存储的尺寸指示出其可以是可横穿(例如， 因为它的宽度足以用于机器人穿过)的情况中，机器人100可以指定 位于副边界部分的未经探索的一侧的新的当前单元(图2的流程图中 的块210)、朝向新的当前单元的进入点E移动并且启动其覆盖。在 选定的副边界部分的尺寸指示出其是不可横穿(例如，因为副边界部 分的长度小于机器人外壳102的特性直径D)但是其仍然可以解开待 覆盖的一些地板区域的情况中，机器人100可以用试图尽可能地覆盖 选定的副边界部分的大部分的专业移动来攻克选定的副边界部分(图 2的流程图中的块224)。一旦各个选定的副边界部分被如此地处理 了，就可以被如此标记(图2的流程图中的块220)，并且可以再次 调用选定算法以确定进一步未被阻碍的、“未处理的”副边界部分是 否是可用的。在进一步的副边界部分被发现并被选定这样的情况中， 机器人100可以行进至选定的副边界部分(图2的流程图中的块223)。 当单元间的行进被要求到达选定的副边界部分时，机器人100可以经 由选择性地存储在拓扑地图中的行进节点行进。一旦到达，机器人100 就可以启动适当的覆盖动作以便处理选定的副边界部分；适当的覆盖 动作可以典型地基于边界部分的宽度或长度，如上所述。探索和处理 的该过程可以持续着直到拓扑地图中没有留下“未处理的”副边界部 分为止，地板覆盖策略可以在该点处终止(图2的流程图中的块226)。

选定算法的精确性质可以对于不同实施例而不同。由于拓扑地图 可以以曲线图结构(其中，单元限定了节点和阻碍性物体未位于所在 的副边界部分)有效地组织单元，所以通常已知的用于曲线图的算法 可以被用来系统地扩展和探索拓扑地图。这样的算法的有利的示例是 纵深优先的探索，其中，处理在根单元处开始，并且沿着发展的分支 的探索和处理在原路返回之前尽可能远地持续着。其它示例包括宽度 优先的探索、最短路径优先的探索，等等。

为了完成本公开的地板覆盖策略的讨论，图3H在俯视图中示意 性地图示了中等杂乱的地板区域400如何根据图2中阐述的地板覆盖 策略被机器人100覆盖的。图3H示出了不同的被覆盖单元的多边形 副边界304、这些单元之间的拓扑学上的相互关系以及在这些单元中 的每一个内执行了哪个双行程S1至S7。被机器人100覆盖着的当前 单元位于图的右上部。

虽然以上已经部分地参照附图描述了本发明的图示实施例，但是 应该理解的是，发明不限于这些实施例。本领域技术人员可以在实践 所要求保护的发明时从图纸、公开以及随附权利要求的研究中理解并 影响对所公开的实施例进行的变型。遍及该说明书对“一个实施例” 或“实施例”的引用意味着与实施例相关地描述的特定特征、结构或 特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，遍及该说明书的各 个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都 指相同的实施例。此外，应该注意的是，一个或多个实施例的特定特 征、结构或特性可以以任何合适的方式组合，以形成新的、没有明确 描述的实施例。

元件列表：

100   自主移动机器人/机器人真空清洁器(RVC)

102   外壳

104   驱动系统

104a  轮子

104b  电动马达

104c  电池

106   控制器

108   地板处理系统

108a  管嘴

108b  真空源

108c  集尘器

110   感知器

200   地板覆盖策略

202   开始杂乱地板区域覆盖策略

210   指定新的当前单元

212   执行初始双行程

214   确定当前单元的单元纵深和待在其中执行的附加双行 程的数量

216   从分岔点开始执行附加双行程，同时建造当前单元的 障碍地图

218   从障碍地图确定当前单元的副边界，并且扩展被覆盖 着的地板区域的拓扑地图

220   在拓扑地图中将先前选定的副边界部分标记为“已处 理的”

222   从拓扑地图中选定接下来的“未处理的”副边界部分

223   行进至选定的“未处理的”副边界部分

224   在选定的“未处理的”副边界部分是不可横穿的情况 中： 用专业移动攻克它

226   在没有“未处理的”副边界部分留下的情况中：退出 杂乱地板区域覆盖策略

300   单元

302   主边界

302a、302b、302c…  主边界部分

304   副边界

304a、304b、304c…  副边界部分

306   阻碍性物体

308   实际被覆盖的地板区域的边界

310   中间区域(在308与302之间)

312   副边界的节点

400   待覆盖的地板区域

C     单元的中心

D     机器人外壳的特性外径

d     单元纵深

d_fork 单元的进入边缘与分岔点之间的距离

F     分岔点