扫地机器人的模拟程序 (1)

前言

在朋友的推荐下，尝试写一个模拟的扫地机器人的程序，当做是练习(工程能力和算法)
写这篇文章一是记录和分享思路，也希望获得更多意见和建议，欢迎评论

效果

本来是打算最后再贴图的，文章没啥人气，加上感冒
偷个懒就先贴个图吧（不知道为什么没办法直接贴图片，只好贴链接了)
https://wx1.sinaimg.cn/mw1024...
https://wx4.sinaimg.cn/mw1024...

思路

想了下大概应该有下面几个模块

1. 主模块，负责调用其他模块
2. 地图模块，负责处理地图，比如导入外部的地图文件并转换成方便处理的格式
3. 感知模块，负责感知当前所在位置的周围是否可通行
4. 动作模块，负责“走动”，出于解耦的考虑，这里的动作只有最基本的走路动作，不包含寻路逻辑
5. 寻路模块，负责调用感知模块和动作模块，做一些复杂动作，比如U形走法（听上去有点中二，先这么叫着）和最短路径走法(到最近的未清洁点)
6. 显示模块，负责把机器人走过的路径显示出来，形式上最好是独立于程序的存在，比如gif文件

在准备写复杂模块前，首先把地图模块给写出来吧，这篇文章就专注于这个模块

地图模块

首先思考，外部的地图文件要便于创建（手工绘制），查看和被导入，于是便想到csv

1 . 在Excel中“画图”

画一个10*10的地图，其中一个格子代表一个区域，每个格子的面积先假设是0.5m*0.5m好了
可通行区域是'.'，不可通行区域是'#'，保存成csv

2 . 通过官方的csv库来读取文件

代码如下：

import csv

file = 'E:\\扫地机器人\\map_1.csv'
map = []
with open(file, newline='') as csv_file:
    f = csv.reader(csv_file)
    for row in f:
        map.append(row)

这样我们得到一个map列表
[['.', '.', '.', '.', '.', '.', '.', '.', '.', '.'], .....]
其内容还是列表，每个列表代表地图中的一行，顺序是从上到下

3 . 给地图上的点/格子“编号”

虽然地图上的点可以通过map[x][y]来获得，但这么做似乎不优雅，不妨就用坐标点的形式，即(x,y)的方式来描述这些格子吧，于是：

coordinate_list = []
impassable_coordinate_list = []
for x in range(len(map)):
    for y in range(len(map[x])):
        coordinate_list.append((y, x))
        if map[x][y] == '#':
            reverse_x, reverse_y = y, len(map) - x - 1
            impassable_coordinate_list.append((reverse_x, reverse_y))

我们把所有的格子转成坐标点的形式放到coordinate_list
同时把不能通行的格子记录到impassable_coordinate_list
前者: [(0, 0), (1, 0), (2, 0),....]
后者: [(1, 8), (1, 7), (2, 4), (2, 3)]
要注意的是这里的(0,0)代表的是最左下角的那个点/格子
map模块就此告一段落

PS: 可能有读者感到奇怪，既然已经有地图了，根据所在位置和地图就知道周围的情况了，为何还要感知模块，我解释一下
我的想法是先让机器人根据完善的地图来实现部分功能，然后再逐步改善，先让感知模块根据地图来“感知”
按理说，地图模块应该要根据感知模块的反馈来不断更新的