CN108403007B - 清洁机器人以及控制清洁机器人的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清洁机器人以及控制清洁机器人的方法，清洁机器人包括：本体和驱动系统、由本体承载并被配置为朝向待检测面发射光线的光线发生器、由本体承载并响应于光线发生器发射并经由待检测面发射的光线而输出感应信号的光电传感器、以及控制单元，通过控制单元判定感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制清洁机器人执行规避动作，若是，则进一步判定感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制清洁机器人执行第一清洁模式，若是，则控制清洁机器人执行第二清洁模式，实现根据感应信号与第一阈值和第二阈值的对比结果鉴别不同地面状况，并针对不同地面状况采取合适的应对策略，从而解决了无差别清洁模式的弊端。

Description

清洁机器人以及控制清洁机器人的方法

技术领域

本发明涉及清洁机器人技术领域，尤其涉及一种清洁机器人以及控制清洁机器人的方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，越来越多的中产民众希望从室内清洁这繁重的工作中解放出来，选择购买清洁机器人帮助他们解决室内日常清扫问题。在实际应用中，清洁机器人通常会遇到平坦的地面、柔软的毛毯、具有高度落差的台阶等地面状况。

为了防止清洁机器人从具有高度落差的台阶上跌落，采用设置于清洁机器人底部的红外传感器来检测是否遇到台阶，以便及时进行规避。现有技术中，由于清洁机器人无法区分平坦的地面和柔软的毛毯，导致以无差别的清洁模式应对平坦的地面和柔软的毛毯上的清洁作业，其中，清洁模式包括滚筒刷的转速调节、吸尘功率的大小调节、边刷的转速调节、湿拖功能的开闭、洒水功能的开闭等。基于这种无差别清洁模式的弊端，迫切需要一种能够利用红外传感器对地面状况进行监测，并针对不同地面状况采取合适的应对策略的清洁机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于因无法鉴别不同地面状况而采用无差别清扫模式的弊端问题，提供一种清洁机器人以及控制清洁机器人的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下一种技术方案：

一种清洁机器人，包括：

本体和驱动系统，所述驱动系统连接所述本体并被配置为驱动所述清洁机器人移动；

光线发生器，由所述本体承载并被配置为朝向待检测面发射光线；

光电传感器，由所述本体承载并响应于所述光线发生器发射并经由待检测面反射的光线，输出感应信号；以及

控制单元，被配置为判定所述感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行规避动作，若是，则进一步判定所述感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行第一清洁模式，若是，则控制所述清洁机器人执行第二清洁模式。

其中，所述光线发生器与所述光电传感器呈夹角设置。

其中，所述光线发生器为红外发射器，所述光电传感器为红外接收器。

其中，还包括信号预处理电路，被配置为对所述光电传感器输出的感应信号进行滤波和/或放大处理。

其中，多对所述光线发生器和所述光电传感器围绕所述本体的外周缘设置在不同位置处。

其中，每一对所述光线发生器和所述光电传感器输出的感应信号被所述控制单元独立地判定。

其中，在所述清洁机器人遇到具有高度落差的待检测面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行规避动作。

其中，在所述清洁机器人遇到毛毯地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第一清洁模式。

其中，所述清洁机器人包括吸尘模块，所述第一清洁模式包括调节所述吸尘模块的功率变大。

其中，所述清洁机器人包括湿式拖地模块，所述第二清洁模式包括关闭所述湿式拖地模块的供水输出。

其中，所述清洁机器人包括滚筒刷，所述第二清洁模式包括调节所述滚筒刷的转速变小。

其中，在所述清洁机器人遇到平坦地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第二清洁模式。

为了解决上述技术问题，本发明还采用以下一种技术方案：

一种控制清洁机器人的方法，所述方法包括：

所述清洁机器人的光线发生器朝向待检测面发射光线；

所述清洁机器人的光电传感器响应于所述光线发生器发射并经由待检测面反射的光线，输出感应信号；

所述清洁机器人的控制单元判定所述感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行规避动作，若是，则进一步判定所述感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行第一清洁模式，若是，则控制所述清洁机器人执行第二清洁模式。

其中，在所述清洁机器人遇到毛毯地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第一清洁模式。

其中，在所述清洁机器人遇到平坦地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第二清洁模式。

本发明实施例提供的一种清洁机器人以及控制清洁机器人的方法，通过控制单元判定感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制清洁机器人执行规避动作，若是，则进一步判定感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制清洁机器人执行第一清洁模式，若是，则控制清洁机器人执行第二清洁模式，实现根据感应信号与第一阈值和第二阈值的对比结果鉴别不同地面状况，并针对不同地面状况采取合适的应对策略，从而解决了无差别清洁模式的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的变形形式。

图1是本发明一实施例的清洁机器人的结构示意图；

图2是图1中清洁机器人的底部结构示意图；

图3是控制单元根据感应信号控制清洁机器人采取应对策略的流程示意图；

图4是清洁机器人遇到具有高度落差的地面时的应用场景示意图；

图5是在“输出电压——距离”坐标系中三种不同地面状况对应的曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一实施例的清洁机器人的结构示意图，图2是图1中所示清洁机器人的底部结构示意图。

参照图1和图2，本发明实施例中以清洁机器人10是扫地机器人为例进行说明，在其他可选实施例中，清洁机器人10也可以是拖地机器人、吸尘机器人等。

清洁机器人10包括本体，该本体可以包括底盘110和上盖120，上盖120可拆卸地安装于底盘110上，以在使用期间保护清洁机器人10内部的各种功能部件免受激烈撞击或无意间滴洒的液体的损坏；底盘110和/或上盖120用于承载和支撑各种功能部件。在一可选实施例中，清洁机器人10的本体也可以是其他设计构造，例如，本体为一体成型结构、左右分离设置的结构，本发明实施例对本体的材料、形状、结构等不做限定。

清洁机器人10包括驱动系统，该驱动系统连接本体并被配置为驱动清洁机器人10在地面上移动，例如，清洁机器人10可以被设计成自主地在地面上规划路径，也可以被设计成响应于遥控指令在地面上移动。在本发明实施例中，驱动系统包括两个轮子210、至少一个万向轮220、以及用于带动轮子210转动的马达，轮子210和万向轮220至少部分凸伸出底盘110的底部，例如，在清洁机器人10自身重量的作用下，两个轮子210可以部分地隐藏于底盘110内。在一可选实施例中，驱动系统还可以包括三角履带轮、麦克纳姆轮等中的任意一种。

清洁机器人10还可以包括清扫系统，例如，清扫系统包括滚筒刷310，滚筒刷310适合设于底盘110的底部开设的收容槽内，收容槽内开设有吸尘口，该吸尘口与集尘盒320以及吸尘模块连通，使得当滚筒刷310转动时将地面上的灰尘、垃圾搅起，利用吸尘模块产生抽吸力把灰尘、垃圾从吸尘口吸入至集尘盒320内。除了设有滚筒刷310，清洁机器人10还可以包含边刷330，边刷330的清扫覆盖区域延伸出本体的外轮廓范围，有利于对墙边、角落、障碍物边缘进行有效清扫。

清洁机器人10还可以包括拖地系统，例如，该拖地系统包括储水箱、抹布等，储水箱与集尘盒320可以分开设置，也可以一体化设计。在一可选实施例中，储水箱中的水由抽水泵吸出并均匀地滴洒在抹布上，当清洁机器人10在地面上移动时，浸湿的抹布对地面进行擦拭。在一可选实施例中，储水箱中的水由雾化器进行雾化操作，形成水雾并喷向地面，进而抹布对被水雾喷过的地面进行擦拭。

本体还可以包括碰撞传感装置，该碰撞传感装置形成于所述本体的至少部分外周缘，在本发明实施例中，碰撞传感装置包括包围所述本体的外周缘的碰撞部130、设于底盘110和/或上盖120与碰撞部130之间的传感器和弹性机构，所述碰撞部130与底盘110和/或上盖120之间设有弹性机构和传感器，包括但不限于以下情况：1)弹性机构和传感器位于碰撞部130和底盘110和/或上盖120之间；2)弹性机构和/或传感器安装于底盘110和/或上盖120上，但弹性机构和/或传感器的一部位位于碰撞部130和底盘110和/或上盖120之间；3)弹性机构和/或传感器安装于碰撞部130上，但弹性机构和/或传感器的一部位位于碰撞部130和底盘110和/或上盖120之间；4)弹性机构和/或传感器安装于碰撞部130与底盘110和/或上盖120上。弹性机构用于保持碰撞部130和底盘110和/或上盖120之间具有均匀的活动间隙，传感器用于感测碰撞部130与底盘110和/或上盖120之间的相对位移。所述传感器可以是微动开关、霍尔开关、红外光电开关等中的任意一种或多种，底盘110和/或上盖120与碰撞部130之间可以设有多个传感器，例如，在清洁机器人10的前方、两侧位置处的底盘110和/或上盖120与碰撞部130之间均分布有至少一个传感器。传感器通常与清洁机器人10上的某一控制器、处理器或控制系统(图未示)电气连接，以便于采集传感器的数据从而控制清洁机器人10做出相应动作。由于碰撞部130包围底盘110和/或上盖120，清洁机器人10在行走过程中无论碰撞部130的哪个部位与障碍物碰撞都将会引起碰撞部130与底盘110和/或上盖120之间发生相对位移。由于传感器可感测到碰撞部130与底盘110和/或上盖120之间的相对位移，使得清洁机器人10可以感测到障碍物的碰撞。清洁机器人10可改变运动方向以绕开碰撞到的障碍物或采取其他应对策略。

为了监测地面状况，并针对不同地面状况采取合适的应对策略，在本发明实施例中，清洁机器人10还包括至少一对光线发生器410和光电传感器420、以及控制单元430，光线发生器410和光电传感器420均由本体承载，具体的，光线发生器410和光电传感器420设于底盘110，光线发生器410被配置为朝向待检测面(下文中以“地面”代替“待检测面”来表述)发射光线，光电传感器420响应于光线发生器410发射并经由地面反射的光线，输出感应信号。在清洁机器人10包括多对光线发生器410和光电传感器420的情况下，多对光线发生器410和光电传感器420围绕本体的外周缘设置在不同位置处，如图2所示，底盘110前部设有一对光线发生器410和光电传感器420，能够检测到清洁机器人10正前方的地面状况；底盘110的两个侧部且位于两个轮子210前方的位置各设有一对光线发生器410和光电传感器420，能够检测到清洁机器人10侧方的地面状况。在一可选实施例中，光线发生器410和光电传感器420设于碰撞部130。

在本发明实施例中，每一对光线发生器410和光电传感器420输出的感应信号被控制单元430独立地判定，也就是说，控制单元430可以根据每一对光线发生器410和光电传感器420输出的感应信号独立地监测其所在位置对应的地面状况，从而做出合适的应对策略。控制单元430也可以根据多对光线发生器410和光电传感器420输出的感应信号进行综合性地判断，从而细化应对策略，例如，做出后退的距离调节、转向的幅度调节等。

在本发明实施例中，光线发生器410的主光轴与光电传感器420的视场中心轴呈夹角设置，在其他实施例中，光线发生器410的主光轴也可以与光电传感器420的视场中心轴平行设置。光线发生器410为红外发射器，光电传感器420为红外接收器；光线发生器410还可以为紫外线发射器，光电传感器420为紫外线发射器。为了对光电传感器420输出的感应信号进行滤波和/或放大处理，在本发明实施例中，清洁机器人10还可以包括信号预处理电路，信号预处理电路被配置为对光电传感器420输出的感应信号进行滤波和/或放大处理。

如图3所示，其为控制单元430根据感应信号控制清洁机器人10采取应对策略的流程示意图。

首先，控制单元430接收光电传感器420输出的感应信号，在本发明实施例中，感应信号为模拟量电压信号，在其他可选实施例中，感应信号也可以为具有多个离散值的数字量电压信号。

再者，控制单元430判定感应信号是否大于第一阈值，若感应信号不大于第一阈值，则控制清洁机器人10执行规避动作；如图4所示，其为清洁机器人10遇到具有高度落差的地面时的应用场景示意图。在清洁机器人10遇到具有高度落差的地面时，感应信号不大于第一阈值，控制单元430控制清洁机器人10执行规避动作，规避动作包括但不限于后退、转向、停止前进等。

若感应信号大于第一阈值，则控制单元430进一步判定感应信号是否大于第二阈值，若感应信号不大于第二阈值，则控制清洁机器人10执行第一清洁模式。在清洁机器人10遇到毛毯地面时，感应信号不大于第二阈值，控制单元430控制清洁机器人10执行第一清洁模式。

在一可选实施例中，第一清洁模式包括调节清洁机器人10的吸尘模块的功率变大，具体的，通过调节吸尘模块中的吸尘风机的转速来增大抽吸力，更加有效地吸附毛毯地面上的灰尘。在一可选实施例中，第二清洁模式包括关闭清洁机器人10的湿式拖地模块的供水输出，具体的，清洁机器人10包括水箱，例如，可以通过关闭连通水箱和湿式拖地模块的供水通道，又如，可以暂停用于从水箱中抽取水的泵的工作来关闭供水输出，避免浸湿毛毯地面。在一可选实施例中，第二清洁模式包括调节清洁机器人10的滚筒刷310的转速变小，也可以停止滚筒刷310的转动。

若感应信号大于第二阈值，则控制清洁机器人10执行第二清洁模式。在清洁机器人10遇到平坦地面时，感应信号大于第二阈值，控制单元430控制清洁机器人10执行第二清洁模式。在一可选实施例中，相对而言，平坦地面上的灰尘比毛毯地面上的灰尘更容易吸附，第二清洁模式包括调节清洁机器人10的吸尘模块的功率比第一清洁模式中吸尘模块的功率小。

在实际应用中，技术人员通过大量的测试实验和数据统计分析，得到如图5所示的在“输出电压——距离”坐标系中三种不同地面状况对应的曲线示意图。需要说明的是，“输出电压——距离”坐标系中的“输出电压”是光电传感器420输出的感应信号的一种量化表现形式，“输出电压——距离”坐标系中的“距离”是光电传感器420与检测到的地面之间的距离。曲线C1和曲线C2分别对应两种不同颜色的硬地面，曲线C3对应毛毯地面。从图5中的曲线图可以看出如下特征：在距离范围D1内，曲线C1和曲线C2对应的输出电压明显大于曲线C3对应的输出电压；也可以说，在距离范围D1内，曲线C1和曲线C2对应的输出电压与曲线C3对应的输出电压的差别比较明显。

基于图5中硬地面对应的曲线与毛毯地面对应的曲线之间的特征，运用创造性的思维设定与感应信号作对比的第一阈值和第二阈值，并根据对比结果鉴别不同地面状况，以便针对不同地面状况采取合适的应对策略。在实际应用中，可以在距离范围D1内设计光线发生器410和光电传感器420与地面的高度H1。另外，在能够鉴别不同地面状况(硬地面和毛毯地面)的前提下，第一阈值和第二阈值的大小也可以根据实际应用的需要进行适应性调整。

本发明实施例提供的一种清洁机器人10，包括：本体和驱动系统、由本体承载并被配置为朝向地面发射光线的光线发生器410、由本体承载并响应于光线发生器410发射并经由地面发射的光线而输出感应信号的光电传感器420、以及控制单元430，通过控制单元430判定感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制清洁机器人10执行规避动作，若是，则进一步判定感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制清洁机器人10执行第一清洁模式，若是，则控制清洁机器人10执行第二清洁模式，实现根据感应信号与第一阈值和第二阈值的对比结果鉴别不同地面状况，并针对不同地面状况采取合适的应对策略，从而解决了无差别清洁模式的弊端。

本发明另一实施例还提供了一种控制清洁机器人的方法，所述方法包括：

清洁机器人10的光线发生器410朝向地面发射光线；

清洁机器人10的光电传感器420响应于光线发生器410发射并经由地面反射的光线，输出感应信号；

清洁机器人10的控制单元430判定感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制清洁机器人10执行规避动作，若是，则进一步判定感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制清洁机器人10执行第一清洁模式，若是，则控制清洁机器人10执行第二清洁模式。

在一可选实施例中，在清洁机器人10遇到毛毯地面时，控制单元430控制清洁机器人10执行第一清洁模式。

在一可选实施例中，在清洁机器人10遇到平坦地面时，控制单元430控制清洁机器人10执行第二清洁模式。

需要说明的是，对本发明另一实施例的控制清洁机器人的方法的解释说明可以参考上文中对本发明一实施例的清洁机器人10的解释说明，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一可选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种清洁机器人，其特征在于，包括：

本体和驱动系统，所述驱动系统连接所述本体并被配置为驱动所述清洁机器人移动；

光线发生器，由所述本体承载并被配置为朝向待检测面发射光线；

光电传感器，由所述本体承载并响应于所述光线发生器发射并经由待检测面反射的光线，输出感应信号，其中，所述感应信号为模拟量电压信号或具有多个离散值的数字量电压信号；以及

控制单元，被配置为判定所述感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行规避动作，若是，则进一步判定所述感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行第一清洁模式，若是，则控制所述清洁机器人执行第二清洁模式；

还包括信号预处理电路，被配置为对所述光电传感器输出的感应信号进行滤波和/或放大处理。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述光线发生器与所述光电传感器呈夹角设置。

3.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述光线发生器为红外发射器，所述光电传感器为红外接收器。

4.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，多对所述光线发生器和所述光电传感器围绕所述本体的外周缘设置在不同位置处。

5.根据权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，每一对所述光线发生器和所述光电传感器输出的感应信号被所述控制单元独立地判定。

6.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，在所述清洁机器人遇到具有高度落差的待检测面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行规避动作。

7.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，在所述清洁机器人遇到毛毯地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第一清洁模式。

8.根据权利要求7所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人包括吸尘模块，所述第一清洁模式包括调节所述吸尘模块的功率变大。

9.根据权利要求7所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人包括湿式拖地模块，所述第二清洁模式包括关闭所述湿式拖地模块的供水输出。

10.根据权利要求7所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人包括滚筒刷，所述第二清洁模式包括调节所述滚筒刷的转速变小。

11.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，在所述清洁机器人遇到平坦地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第二清洁模式。

12.一种控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述清洁机器人的光线发生器朝向待检测面发射光线；

所述清洁机器人的光电传感器响应于所述光线发生器发射并经由待检测面反射的光线，输出感应信号，其中，所述感应信号为模拟量电压信号或具有多个离散值的数字量电压信号；

所述清洁机器人的信号预处理电路，对所述光电传感器输出的感应信号进行滤波和/或放大处理；

所述清洁机器人的控制单元判定所述感应信号是否大于第一阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行规避动作，若是，则进一步判定所述感应信号是否大于第二阈值，若否，则控制所述清洁机器人执行第一清洁模式，若是，则控制所述清洁机器人执行第二清洁模式。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述清洁机器人遇到毛毯地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第一清洁模式。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述清洁机器人遇到平坦地面时，所述控制单元控制所述清洁机器人执行第二清洁模式。

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