具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请实施例提供一种全覆盖路径生成方法，可以由终端设备的处理器在运行相应的计算机程序时执行，通过使用栅格地图(Grid Map)边缘或障碍物边缘获取“势场等高线”的方式生成全覆盖路径，效率和覆盖率高、重复率低，能够适用于各种对效率和覆盖率要求较高的作业环境。

在应用中，终端设备可以移动机器人，也可以是(云)服务器、手机、平板电脑、可穿戴设备、增强现实(Augmented Reality，AR)/虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(Ultra-Mobile Personal Computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等能够对移动机器人进行控制的计算设备。移动机器人可以是具有作业和移动功能的任意类型的机器人，例如，扫地机器人、消杀机器人、植保无人机等。

如图1所示，本申请实施例提供的全覆盖路径生成方法，包括如下步骤S101至S106：

步骤S101、遍历栅格地图，将栅格地图边缘和目标物未占据的所有第一栅格赋值为第一数值，将栅格地图边缘和目标物边缘占据的所有第二栅格赋值为第二数值。

在应用中，在遍历栅格地图之前，可以对待作业环境的电子地图进行栅格化处理，以生成待作业环境的栅格地图；然后遍历栅格地图，分别将栅格地图边缘未占据的所有第一栅格和目标物未占据的所有第一栅格赋值为第一数值，分别将栅格地图边缘占据的所有第二栅格赋值和目标物边缘占据的所有第二栅格赋值为第二数值。

在应用中，第一数值和第二数值可以表示该数值对应的栅格在电子地图中的灰度，或者，栅格被地图边缘或目标物边缘占据的概率；当数值表示栅格的灰度时，使得赋值之后的栅格地图中不同类型的栅格的灰度不同，从而使得栅格地图中的环形路径和目标物边缘能够被明显区分。第一数值和第二数值可以由用户根据实际需要通过终端设备的人机交互器件进行设置，例如，第一数值为0％的灰度、第二数值为100％的灰度，或者，第一数值为0％的概率、第二数值为100％的概率。

在应用中，由于后续仅根据栅格地图边缘的第二栅格和目标物边缘的第二栅格生成环形路径，因此，可以仅将目标物边缘占据的所有第二栅格赋值为第二数值，而不对位于目标物占据的其他栅格进行赋值。当然，也可以将目标物占据所有第二栅格都赋值为第二数值，如此，当数值表示栅格的灰度时，使得栅格地图中的环形路径和目标物能够被明显区分。

如图2所示，示例性的示出了数值表示栅格的灰度时，对所有栅格进行赋值之后的栅格地图；其中，1表示栅格地图边缘，2表示目标物。

步骤S102、以每个第二栅格为中心，将周围预设半径范围内的所有第一栅格重新赋值为目标数值，目标数值与栅格距离正相关、大于第一数值且小于第二数值，栅格距离是第一栅格与第二栅格之间的距离；

步骤S103、若第一栅格包括多个目标数值，仅保留第一栅格的最大目标数值；

步骤S104、选取目标数值等于预设值的第一栅格生成环形路径，预设值大于第一数值且小于第二数值。

在应用中，在对所有栅格初步赋值完成之后，以每个第二栅格为中心，对位于该第二栅格周围预设半径范围内的所有第一栅格进行重新赋值。由于最终生成的全覆盖路径，要求移动机器人按照全覆盖路径对栅格地图对应的真实待作业环境进行作业时，其作业面积能够完全覆盖待作业环境，因此，在栅格地图中，任意相邻的两条环形路径之间的间距应该小于或等于移动机器人的遍历间距，遍历间距为移动机器人的真实作业间距按照栅格地图的缩放比例尺进行缩放后的间距。进一步地，由于根据步骤S102至S104可知，每条环形路径实际上是根据栅格地图边缘或障碍物边缘的一圈第二栅格周围预设半径范围内的一圈第一栅格生成，因此，要使得移动机器人的作业面积能够完全覆盖待作业环境，预设半径应当设置为两倍的遍历间距，预设半径范围应该设置为0至两倍的遍历间距。预设半径范围所对应的栅格地图区域可以是半径为两倍的遍历间距的圆形区域，对应的，环形路径为圆环形路径；预设半径范围所对应的栅格地图区域也可以是半径为两倍的遍历间距(也即直径为四倍的遍历间距)的方环形区域，对应的，环形路径为方环形路径。

在一个实施例中，步骤S102的函数表达式为：

其中，m₀表示目标数值，m₁表示第一数值，m₂表示第二数值，ρ表示栅格距离，2r表示预设半径，(0,2r]表示预设半径范围。

在应用中，当栅格地图中包括多个目标物时，同一个第一栅格可能同时位于以栅格地图边缘的第二栅格和至少一个目标物边缘的第二栅格为中心的预设半径范围内，此时第一栅格会被赋予多个目标数值，需要选取其中最大的一个进行保留。

如图3所示，示例性的示出了以栅格地图边缘的每个第二栅格为中心，将周围预设半径范围内的所有第一栅格重新赋值为目标数值之后的栅格地图；其中，1表示栅格地图边缘，2表示目标物。

如图4所示，示例性的示出了以栅格地图边缘的每个第二栅格为中心，生成一条环形路径之后的栅格地图；其中，1表示栅格地图边缘，2表示目标物，3表示环形路径。

步骤S105、将环形路径占据的每个第一栅格赋值为第二数值，作为新的第二栅格；

步骤S106、针对新的每个第二栅格，返回执行步骤S102，直到生成全覆盖路径时为止，全覆盖路径包括覆盖栅格地图且相互嵌套的多条环形路径。

在应用中，每生成一条环形路径之后，将该环形路径所占据的第一栅格赋值为第二数值，从而该环形路径看作是新的栅格地图边缘或目标物边缘，重复执行步骤S102至S104，以生成下一条环形路径，如此循环往复，直到生成覆盖整个栅格地图的全覆盖路径时为止。

如图5所示，示例性的示出了生成全覆盖路径之后的栅格地图；其中，1表示栅格地图边缘，2表示目标物，3表示环形路径。

如图6所示，示例性的示出了全覆盖路径；其中，1表示栅格地图边缘，2表示目标物，3表示环形路径，4表示移动机器人。

在应用中，目标物可以包括栅格地图中的障碍物，以使得本申请实施例提供的全覆盖路径方法可以应用于存在障碍物的环境，生成避障路径。目标物也可以包括栅格地图中的移动机器人，以使得生成的全覆盖路径可以环绕移动机器人且避开移动机器人当前所在的位置，避免移动机器人对其当前所在的位置进行重复作业。

在应用中，栅格地图中的所有栅格被赋值之后的数值可以存储在存储器中，例如，可以在存储器中预先设置一个数据存储列表，将栅格地图中的所有栅格被赋值之后的数值存储至数据存储列表中。还可以在存储器中建立全覆盖路径与栅格地图对应的待作业环境之间的对应关系，以在后续需要控制移动机器人对待作业环境进行作业时，可以快速的查找到对应的全覆盖路径，并控制移动机器人在待作业环形中遍历全覆盖路径，以实现对待作业环境的全覆盖作业，有效节省处理器的算力资源和执行时间。对应关系可以为映射关系，可以以对应关系表的形式存在，对应关系表可以是显示查找表(Look-Up-Table，LUT)，也可以通过其他输入数据即可查找并输出对应的查找结果的形式存在。

如图7所示，在一个实施例中，步骤S106之后，还包括如下步骤S107：

步骤S107、在栅格地图对应的待作业环境中，控制移动机器人遍历全覆盖路径，以实现对待作业环境的全覆盖作业。

在应用中，在生成栅格地图中的全覆盖路径之后，在需要对栅格地图对应的待作业环境进行作业时，即可将栅格地图中的全覆盖路径按照缩放比例尺映射到真实的待作业环境中，控制移动机器人遍历待作业环境中全覆盖路径，以实现对待作业环境的全覆盖作业，同时，在栅格地图中标注移动机器人的实时位置。

如图8所示，在一个实施例中，步骤S107包括如下步骤S201或S202：

步骤S201、在栅格地图对应的待作业环境中，控制移动机器人先从初始位置移动至内环，再从内环向外环遍历全覆盖路径，以实现对待作业环境的全覆盖作业；

步骤S202、在栅格地图对应的待作业环境中，控制移动机器人先从初始位置移动至外环，再从外环向内环遍历全覆盖路径，以实现对待作业环境的全覆盖作业。

在应用中，在控制移动机器人对待作业环境的全覆盖作业时，可以先控制机器人从初始位置(也即待作业环境中移动机器人当前所在的位置)移动至内环(也即栅格地图中长度最短的环形路径在待作业环境中的映射路径)，再从内环向外环(也即栅格地图中长度最长的环形路径在待作业环境中的映射路径)逐环遍历，直到完成全覆盖路径的遍历；也可以先控制机器人从初始位置移动至外环，再从外环向内环逐环遍历，直到完成全覆盖路径的遍历。

如图9所示，在一个实施例中，步骤S107，包括如下步骤S301至S304：

步骤S301、在栅格地图对应的待作业环境中，分别获取移动机器人两侧的环形路径的数量；

步骤S302、控制移动机器人从初始位置开始，遍历环形路径的数量较小的一侧；

步骤S303、若移动机器人完成对环形路径的数量较小的一侧的遍历，控制移动机器人返回初始位置；

步骤S304、控制移动机器人从初始位置开始，遍历环形路径的数量较大的一侧，以实现对待作业环境的全覆盖作业。

在应用中，在控制移动机器人对待作业环境的全覆盖作业时，由于栅格地图与真实的待作业环境相互映射，因此，栅格地图中移动机器人两侧的环形路径的数量，即可等效为待作业环境中移动机器人两侧的环形路径的数量。在获得移动机器人两侧的环形路径的数量之后，比较两侧的环形路径的数量之间的大小，控制移动机器人从初始位置开始，先遍历环形路径较小的一侧，遍历完环形路径较小的一侧之后，控制移动机器人回到初始位置，再遍历环形路径的数量较大的一侧，以完成对待作业环境的全覆盖作业。

如图10所示，在一个实施例中，步骤S107，还包括如下步骤S401和S402：

步骤S401、若移动机器人完成对一条环形路径的遍历，生成由一条环形路径的终点至相邻的另一条环形路径之间的切换路径，切换路径为位于相邻的两条环形路径之间且与相邻的两条环形路径相切的三阶贝塞尔曲线；

步骤S402、控制移动机器人沿切换路径，由一条环形路径的终点运动至另一条环形路径的起点。

在应用中，移动机器人在遍历完一条环形路径，需要运动至下一条环形路径时，可以采用基于三阶贝塞尔曲线的切换路径进行路径切换，三阶贝塞尔曲线位于相邻的两条环形路径之间且与相邻的两条环形路径相切。由于路径为环形，因此，每条环形路径的起点和终点实际上为同一个位置点。

如图11所示，示例性的示出了相邻的两条环形路径之间的切换路径；其中，5表示切换路径。

在应用中，用户可以通过终端设备的人机交互器件输入开始作业控制指令，以控制移动机器人根据开始作业控制指令按照图8或图9所对应的实施例中的任一种遍历方式，遍历全覆盖路径，实现对待作业环境的全部覆盖作业；用户也可以通过终端设备的人机交互器件输入停止作业控制指令，以控制移动机器人根据停止作业控制指令，停止对待作业环境进行作业。

在应用中，终端设备的人机交互器件可以包括实体按键、触控传感器、手势识别传感器和语音识别单元中的至少一种，使得用户可以通过对应的触控方式、手势操控方式或语音控制方式输入移动控制指令。实体按键和触控传感器可以设置于终端设备的任意位置，例如，控制面板。对实体按键的触控方式具体可以是按压或拨动。对触控传感器的触控方式具体可以为按压或触摸等。手势识别传感器可以设置在终端设备的壳体外部的任意位置。用于控制终端设备的手势可以由用户根据实际需要自定义设置或者采用出厂时的默认设置。语音识别单元可以包括麦克风和语音识别芯片，也可以仅包括麦克风并由终端设备的处理器来实现语音识别功能。用于控制终端设备的语音可以由用户根据实际需要自定义设置或者采用出厂时的默认设置。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本申请实施例还提供一种全覆盖路径生成装置，用于执行上述方法实施例中的方法步骤。该装置可以是终端设备中的虚拟装置(virtual appliance)，由终端设备的处理器运行，也可以是终端设备本身。

如图12所示，本申请实施例提供的全覆盖路径生成装置100包括：

第一赋值单元101，用于遍历栅格地图，将栅格地图边缘和目标物未占据的所有第一栅格赋值为第一数值，将栅格地图边缘和目标物边缘占据的所有第二栅格赋值为第二数值，目标物包括障碍物，第一数值小于第二数值；

第二赋值单元102，用于以每个第二栅格为中心，将周围预设半径范围内的所有第一栅格重新赋值为目标数值，目标数值与栅格距离正相关、大于第一数值且小于第二数值，栅格距离是第一栅格与第二栅格之间的距离；

数值筛选单元103，用于若第一栅格包括多个目标数值，仅保留第一栅格的最大目标数值；

路径生成单元104，用于选取目标数值等于预设值的第一栅格生成环形路径，预设值大于第一数值且小于第二数值；

第三赋值单元105，用于将环形路径占据的每个第一栅格赋值为第二数值，作为新的第二栅格；

返回单元106，用于针对新的每个第二栅格，返回第二赋值单元102，直到生成全覆盖路径时为止，全覆盖路径包括覆盖栅格地图且相互嵌套的多条环形路径。

在应用中，上述装置中的各单元可以为软件程序模块，也可以通过处理器中集成的不同逻辑电路或与处理器连接的独立物理部件实现，还可以通过多个分布式处理器实现。

如图13所示，本申请实施例还提供一种终端设备200，包括：至少一个处理器201(图13中仅示出一个处理器)、存储器202以及存储在存储器202中并可在至少一个处理器201上运行的计算机程序203，处理器201执行计算机程序203时实现上述各个全覆盖路径生成方法实施例中的步骤。

在应用中，终端设备可包括，但不仅限于，处理器以及存储器，图13仅仅是终端设备的举例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，输入输出设备、网络接入设备等，当终端设备为移动机器人时还可以包括移动部件。输入输出设备可以包括前述人机交互器件，还可以包括显示屏，用于显示终端设备的工作参数。网络接入设备可以包括通信模块，用于终端设备与用户终端进行通信。移动部件可以包括用于驱动移动机器人的关节移动的舵机、电机、驱动器等器件。

在应用中，处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在应用中，存储器在一些实施例中可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是终端设备的外部存储设备，例如，终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时存储已经输出或者将要输出的数据。

在应用中，显示屏可以为薄膜晶体管液晶显示屏(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，TFT-LCD)、液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)、有机电激光显示屏(Organic Electroluminesence Display，OLED)、量子点发光二极管(Quantum DotLight Emitting Diodes，QLED)显示屏，七段或八段数码管等。

在应用中，通信模块可以根据实际需要设置为任意能够与客户端直接或间接进行远距离有线或无线通信的器件，例如，通信模块可以提供应用在网络设备上的包括无线局域网(Wireless Localarea Networks，WLAN)(如Wi-Fi网络)，蓝牙，Zigbee，移动通信网络，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，调频(FrequencyModulation，FM)，近距离无线通信技术(Near Field Communication，NFC)，红外技术(Infrared，IR)等通信的解决方案。通信模块可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。通信模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。

需要说明的是，上述装置/模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器所执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。