路徑規(guī)劃技術(shù)是掃地機器人研究的核心內(nèi)容之一，機器人定位與環(huán)境地圖構(gòu)建就是為路徑規(guī)劃服務(wù)的。所謂機器人路徑規(guī)劃技術(shù)，就是機器人根據(jù)自身傳感器對環(huán)境的感知，自行規(guī)劃出一條安全的運行路線，同時高效完成作業(yè)任務(wù)。
通常，移動機器人路徑規(guī)劃需要解決3個問題：
1）使機器人能從初始位置運動到目標位置；
2）用一定的算法使機器人能繞開障礙物，并且經(jīng)過某些必須經(jīng)過的點完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)；
3）在完成以上任務(wù)的前提下，盡量優(yōu)化機器人運行軌跡。
移動機器人的路徑規(guī)劃根據(jù)其目的的不同可以分為兩種，一種是傳統(tǒng)的點到點的路徑規(guī)劃，另一種就是完全遍歷路徑規(guī)劃。
點到點的路徑規(guī)劃是一種從起始點到終點的運動策略，它要求尋找一條從始點到終點的最優(yōu)（如代價最小、路徑最短、時間最短）并且合理的路徑，使移動機器人能夠在工作空間順利地通行而不碰到任何障礙物。完全遍歷路徑規(guī)劃是一種在二維工作空間中特殊的路徑規(guī)劃，指在滿足某種性能指標最優(yōu)或準優(yōu)的前提下，尋找一條在設(shè)定區(qū)域內(nèi)從始點到終點且經(jīng)過所有可達到點的連續(xù)路徑。
對于掃地機器人來說，其作業(yè)任務(wù)是清掃房間，它的路徑規(guī)劃屬于完全遍歷路徑規(guī)劃，需滿足兩個指標：遍歷性和不重復(fù)性。所謂遍歷性是指掃地機器人運動軌跡需要最大程度的遍布所有可大空間，它反映的是機器人的工作質(zhì)量問題。所謂不重復(fù)性是指掃地機器人的行走路線應(yīng)盡量避免重復(fù)，反映的是機器人的工作效率問題。
掃地機器人的自主尋路可以分為兩種：隨機覆蓋法和路徑規(guī)劃式。
隨機覆蓋法
隨機覆蓋法，有人也稱為隨機碰撞式導(dǎo)航，但這并非是指機器人真正與環(huán)境中的物體產(chǎn)生碰撞，也非毫無章法的在地板上隨機移動，換言之在工程操作中“隨機”也是一個難以達到要求，隨機覆蓋法是指機器人根據(jù)一定的移動算法，如三角形、五邊形軌跡嘗試性的覆蓋作業(yè)區(qū)，如果遇到障礙，則執(zhí)行對應(yīng)的轉(zhuǎn)向函數(shù)。這種方法是一種以時間換空間的低成本策略，如不計時間可以達到100%覆蓋率。隨機覆蓋法不用定位、也沒有環(huán)境地圖，也無法對路徑進行規(guī)劃，所以其移動路徑基本依賴于內(nèi)置的算法，算法的優(yōu)劣也決定了其清掃質(zhì)量與效率的高低。
美國iRobot公司研發(fā)的iRobot Roomba 3-8系列是隨機碰撞尋路系統(tǒng)的典型代表。
據(jù)稱，其采用iAdapt智能化清掃技術(shù)的專利技術(shù)，這是一種軟、硬件相結(jié)合的智能化AI清掃系統(tǒng)，硬件由Roomba前方的若干紅外探測器、底部灰塵偵測器和落差傳感器、毛刷膠刷邊刷測速系統(tǒng)等等組成，通過Roomba的硬件傳回的信息，iRobot自身的軟件可以對回傳信息進行分析，根據(jù)紅外回傳信息的強度、范圍、高度、轉(zhuǎn)速、電流大小、阻力等參數(shù)，計算出前方障礙物大致形狀，再經(jīng)過軟件的處理運算，得出的結(jié)果就是Roomba下一步清潔方式，Roomba以每秒60次的速度計算周邊障礙物的情況，同時根據(jù)所處環(huán)境作出40余種清掃動作，如圍繞、折返、螺旋、貼邊、轉(zhuǎn)身等等。
