CN100579732C - 用于将机器人清洁器返回充电装置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将机器人返回至充电装置的系统，包括：归位信号发送器，其包括至少第一、第二和第三信号发送器，在所述第一、第二和第三信号发送器中，每一个信号发送器适于被设置在充电装置的前侧处，并分别发送在代码和发送距离中至少有一项是彼此不同的信号；以及第四信号发送器，其适于被设置在充电装置的至少一个横向侧面上，并发送信号，其中所述信号在代码上与所述第一、第二和第三发送器的信号不同；归位信号接收器，其设置在机器人处，并接收从所述归位信号发送器发送的至少一个信号；以及控制器，所述控制器适于识别所述至少一个信号，并至少部分地基于所述至少一个信号来控制机器人返回充电装置。

Description

用于将机器人清洁器返回充电装置的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种机器人清洁器，所述机器人清洁器能够自动移动和进行清洁。特别地，本发明涉及一种用于将带有可充电电池的机器人清洁器返回至充电装置的系统和方法。

背景技术

一般来讲，机器人清洁器通过在移动的同时从表面吸取灰尘、污垢以及其他碎屑(统称为“污垢”)来进行清洁。这样的机器人清洁器可判断到该区域内可能存在的障碍的距离，例如家具、办公机器、墙壁或类似的障碍。通过判断物体之间的距离，机器人清洁器可避免与这样的障碍碰撞。但是，机器人清洁器有可能不能定位充电装置，或者，机器人清洁器的电池可能在机器人清洁器到达充电装置之前衰竭。

发明内容

因此，为了解决上述问题而制作了本发明。为此，本发明的第一方面提供了一种用于将机器人返回充电装置的系统，所述系统包括：归位信号发送器，所述归位信号发送器包括至少第一、第二、和第三信号发送器，在所述第一、第二和第三信号发送器中，每一个信号发送器适于被设置在充电装置的前侧处，并分别发送信号，其中所述信号在代码和发送距离中至少有一项是彼此不同的，以及第四信号发送器，所述第四信号发送器适于被设置在充电装置的至少一个侧面上，并发送信号，其中所述信号在代码上与所述第一、第二和第三发送器的信号不同；归位信号接收器，所述归位信号接收器适于被设置在机器人处，并接收从所述归位信号发送器发送的至少一个信号；以及控制器，所述控制器适于识别所述至少一个信号，并至少部分地基于所述至少一个信号来控制机器人返回充电装置。

本发明的另一方面提供了一种用于将机器人返回充电装置的方法，所述方法包括：在机器人处探测返回指令信号；接收来自充电装置的至少一个红外信号；至少部分地基于所述至少一个红外信号来定位充电装置；以及对接到充电装置处，从而使机器人能够充电。

附图说明

本发明的上述方面和特征从对本发明示例性的非限制性的实施例的描述、并参考附图，将更为明显，在附图中：

图1A到1D是示意图，示出了用于将机器人清洁器返回充电装置的示例方法；

图2是示意图，示出了依照本发明的一个实施例的、用于将机器人清洁器返回充电装置的系统；

图3是图2的机器人清洁器的透视图；

图4是框图，示出了依照本发明另一个非限制性的实施例的、用于将机器人清洁器返回充电装置的系统；

图5A和5B是图2的充电装置的前视图和顶视图；

图6的视图依照本发明的一个非限制性的实施例，示意性地示出了归位信号发送器的信号发送距离和角度；

图7说明了依照本发明的一个非限制性的实施例的、用于将机器人返回充电装置的方法；

图8是图7的归位步骤的流程图；

图9到11说明了依照本发明的一个非限制性的实施例的、用于将机器人返回充电装置的方法中的对接步骤；以及

图12是流程图，示出了图9到11的示例性对接步骤。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明的示例性的实施例进行详细描述。在随后的描述中，相同的附图标记均表示相同的元件。

机器人清洁器可设置有电源，如电池(例如，可充电电池)。从而，所述可充电电池可被再充电。系统可进一步包括充电装置(例如，外置的充电装置)，机器人清洁器可以返回所述充电装置。

为了在需要充电时，机器人清洁器可以返回充电装置，机器人清洁器可以确定充电装置的位置。有利地是，机器人清洁器也可定位充电端子，从而充电端子可以与机器人的连接端子对准。

图1A示出了一种非限制性的方法，该非限制性的方法可以用来将机器人清洁器返回充电装置。如果机器人清洁器探测到了充电请求信号，机器人清洁器11可接近并沿壁W移动。当机器人清洁器11沿壁W移动时，如果可设置在充电装置31上的传感器(例如，磁性传感器)被探测到，机器人可将其识别为充电装置，并可试图与其对接。尽管这种方法几乎无需机器人的程序设计，对于机器人而言，该方法有时需要长的移动时间。因此，机器人清洁器的电池可能在到达充电装置之前耗尽。

图1B示出了另一种示例性的方法，通过该方法，机器人清洁器12可探测并返回利用传感器(例如，红外传感器)的充电装置32，并且可在机器人清洁器12沿壁W移动时与充电装置32对接。机器人清洁器12可随机移动并探测红外区域A1。充电装置32可发射红外光以提供红外区域A1。当探测到红外光时，机器人清洁器12可接近并沿壁W移动，并且可与充电装置32对接。按照这种方法，如果机器人清洁器12探测到了红外区域A1，则机器人清洁器12可以容易地接近充电装置32。但是，对于随机移动的机器人清洁器来说，可能会花费不期望的长时间来找到红外区域A1，这是因为红外区域A1可能被狭窄地限定。此外，有时不能实现适当的对接。

图1C还说明了另一种示例性的方法，用于通过在充电装置33上提供红外传感器，将机器人清洁器13向充电装置33引导。不同于图1B中所示的方法，图1C中所示的方法使对接操作容易执行，这是因为红外区域A2被限定在充电装置33的邻近位置。但是，因为红外区域A2也可能是狭窄的，因此，机器人清洁器可能花费长时间来找到红外区域A2。

图1D说明了定位充电装置的又一非限制性的方法。按照这种方法，期望被清洁的区域和充电装置的位置可被存储在机器人清洁器14的存储器中(例如，存储为地图的图像)。在这种情况下，机器人清洁器14能够在期望充电信号一被探测到时，就返回充电装置34。但是，提供用于处理图像数据的存储器或处理器在经济上可能并不可行或理想。

参考图2到4，机器人清洁器100可包括：主体110，归位信号接收器120，至少一个连接端子130，可充电电池140，电池电荷探测器150，距离和角度探测器160，以及控制器210。

归位信号接收器120可设置在主体110的前侧上，从而，归位信号接收器120可接收由归位信号发送器320发出的至少一个信号。归位信号接收器120适于与控制器210交换信号。尽管对归位信号接收器120的安装位置不作限制，但是，如图3所示，优选地，归位信号接收器120安装在主体110前侧的中部处，以便归位信号接收器120可以更有效地接收从归位信号发送器320发送的信号。

连接端子130可设置在主体110的前表面上且在适于有效地接合充电装置300的充电端子330的位置处。优选地是，成对地提供连接端子130。此外，连接端子关于归位信号接收器120相互对称可能较为理想。

可充电电池140可安装在主体110处，并且可连接到连接端子130。如果连接端子130被插入到充电装置300的充电端子330内，则可充电电池140被充电。

电池电荷探测器150可探测可充电电池140的剩余电荷。电池电荷探测器150可适于与控制器210交换信号，从而，当探测到的电荷水平低于期望水平时，电池电荷探测器150可向控制器210发送期望充电信号。

距离和角度探测器160可在机器人清洁器100接近充电装置300时，探测机器人清洁器100与充电装置300之间的距离和角度中的至少一项。距离和角度探测器160可发送信号到充电装置300，并可接收来自充电装置300的信号。距离和角度探测器160可构造成能够与控制器210交换信号，从而，当探测到来自充电装置300的信号时，距离和角度探测器160可发送信号到控制器210。

尽管本领域熟练技术人员所公知的若干种类型的传感器适合与距离和角度探测器160一起使用，但是，优选采用红外传感器。红外传感器相对便宜并容易实现。作为一个非限制性的例子，距离和角度探测器160可用一个或多个红外光发射装置和红外接收器来实现。按照本发明的一个非限制性的方面，优选地，距离和角度探测器160包括可设置在左部和右部处的第一和第二距离角度探测传感器161和162。第一和第二距离角度探测传感器161和162可关于主体110的前侧中部相互对称。即，第一和第二距离探测传感器161和162可关于归位信号接收器120对称地设置在左部和右部，如图3所示。

如果机器人清洁器100接近充电装置300并试图对接，以便机器人清洁器100的至少一个连接端子130连接到充电装置300的充电端子330中的至少一个，则距离和角度探测器161、162中的至少一个探测到充电装置300的距离。距离和角度探测器161、162中的至少一个可构造成具有期望的探测范围。该范围可被设置成，例如，距充电装置300大约10cm。一旦机器人清洁器300进入该期望范围，则距离和角度传感器161、162中的至少一个就可能发送红外信号到充电装置300和/或从充电装置300接收红外信号。

驱动单元170可包括安装在主体110的一侧或两侧处的轮子(未示出)和用于可转动地驱动轮子的电机(未示出)。所述电机可按照从控制器210接收到的控制信号来驱动轮子，从而使轮子可在向前或相反的方向上独立地转动，且轮子的转动速度可以彼此不同。因此，机器人清洁器100可右转和左转，并能向前和向后移动。

尽管未在附图中示出，机器人清洁器100可设置有用于从待清洁表面吸取污垢的吸取单元；障碍探测传感器，用于探测存在于机器人清洁器100的移动方向上的障碍；移动距离探测传感器，以及其他本领域熟练技术人员所公知的传感器。

控制器210可构造成能够控制机器人清洁器100的部件，从而使机器人清洁器100进行清洁。在不执行清洁时，控制器210可控制机器人清洁器100在充电装置300处待命，以便可充电电池140保持充电。

如图4所示，控制器210可包括信号鉴别单元220以及距离和角度计算器230。信号鉴别单元220可鉴别归位信号接收器120接收到的红外信号，并可输出对应于被鉴别信号的控制代码或数字信号。所述控制代码或数字信号可预置在信号鉴别单元220中。控制器210可利用被输出的信号控制驱动单元170。

距离和角度计算器230可利用从距离和角度探测器160发送的信号来计算机器人清洁器100和充电装置300之间的距离和角度。按照该非限制性的实施例，利用从第一和第二距离探测传感器161和162分别发送的信号，能够确定从第一和第二距离探测传感器161和162中的至少一个到充电装置300的距离。即，因为红外信号的速度是固定的，因此能够通过计算第一和第二距离探测传感器161和162中的至少一个发送信号时与对应的信号被第一和第二距离探测传感器161和162中的至少一个接收到时之间所经过的时间量，来计算从第一和第二距离探测传感器161和162分别到充电装置300的距离。此外，距离和角度计算器230能够确定机器人清洁器100与充电装置300的相对位置，并可利用从第一距离探测传感器161到充电装置300的距离L1与从第二距离探测传感器162到充电装置300的距离L2之间的差，来计算机器人清洁器100与充电装置300之间的角度(见图10)。

利用由信号鉴别单元220鉴别的信号，控制器210可驱动驱动单元170，以便机器人清洁器100能够返回到充电装置300附近的位置处。同时，利用距离和角度计算器230所计算的距离和角度，控制器210可控制驱动单元，以便对接时，机器人清洁器100的连接端子130能够迅速、精确地连接到充电装置300的充电端子330上。

参考图5A和5B，充电装置300可设置有归位信号发送器320以及充电端子330。充电端子330可通过内部的变压器、转换器和电力电缆连接到电源线301(见图2)。充电端子330可连接到(例如，插入到)机器人清洁器100的连接端子130(见图3)，以向可充电电池140供电。充电端子330可安装在充电装置300内，并处于与连接端子130大约相同的高度。但是，本领域熟练技术人员所公知的其他构造也在本发明的范围之内。

归位信号发送器320可包括第一、第二、第三和第四信号发送器321、322、323和324。由于第一到第四信号发送器321到324发送在代码上可能彼此不同的信号，因此，信号鉴别单元可构造成能够鉴别由第一到第四信号发送器321到324发送的各个信号。第一到第三信号发送器321到323可设置在充电装置300的前侧上，且第四信号发送器324可设置在充电装置300的侧面处。按照该非限制性的实施例，第一到第四信号发送器321到324包括红外光发射装置，例如红外发光二极管。在这种情况下，在归位信号接收器120中可采用红外接收器。通过使用红外光发射装置和红外接收器，能够相对便宜地实现用于将机器人清洁器返回充电装置的系统。

尽管可能提供分别与第一和第四信号发送器321到324对应的多个归位信号接收器120，然而，优选的是，提供单个归位信号接收器120，以便所述单个归位信号接收器120能够接收从第一到第四信号发送器321到324发送的所有信号。单个归位信号接收器120可降低成本，并减少安装归位信号接收器120所需的空间。因此，优选的是，第一到第四信号发送器321到324发送具有相同或大约相同频率的红外信号。

参考图6，可从第一、第二和第三信号发送器321、322和323中的每一个发送的红外信号，可能在信号发送角度和距离上彼此不同。本发明的一个目的在于使机器人清洁器100能够接收红外信号，并利用该信号迅速地接近充电装置300。

具体来说，红外信号可相对于每秒钟在信号里交替的高压和低压的模式而变化。例如，第一发送器可发出包括三个高压与三个低压交替的信号，而第二发送器可发出包括四个高压与四个低压交替的信号。当然，这些例子是非限制性的，且其他信号也在本发明的范围之内。为了易于引用，此处涉及这些信号时，表示为“在代码上不同”。此外，由第一到第三信号发送器321到323发送的红外信号分布在充电装置300的前面和侧面比较理想，从而机器人清洁器100能够在与充电装置300相邻的任何区域接收红外信号。

信号发送距离和角度可按照第一信号发送器321、第二信号发送器322、和第三信号发送器323的顺序逐渐减小。按照本发明的一个非限制性的方面，可以优选地设置信号发送角度和距离，从而使第一信号发送器321具有在大约120°到170°范围内的信号发送角度以及在大约14到大约20m范围内的信号发送距离，使第二信号发送器322具有在大约30°到60°范围内的信号发送角度以及在大约10到大约13m范围内的信号发送距离，并且使第三信号发送器323具有在大约10°到20°范围内的信号发送角度以及在大约1到大约2m范围内的信号发送距离。这些信号发送距离和角度(或其他期望的信号发送距离和角度)可在生产过程中设置为缺省值。此外，通过在第一到第三信号发送器321到323的至少一侧上提供调节手柄，可以精确地调节信号发送角度。

为了使归位信号接收器120有效地接收信号，优选将第一和第二信号发送器321和322垂直地安排在充电装置300的中部处或接近于充电装置300的中部。此外，因为第三信号发送器323的信号发送角度和距离可能较小，因此，为第三信号发送器323提供两个信号发送器较为理想。这些信号发送器可设置在充电装置300的相对的横向侧面处，以关于第一和第二信号发送器321和322而相互对称。

本发明的系统的可能构造可包括安装在壁上的充电装置。在这种情况下，当机器人清洁器100沿其上安装有充电装置300的壁移动时，机器人清洁器100可以不探测从第一到第三信号发送器321到323发送的红外信号。因此，在充电装置300相对的横向侧面处，为第四信号发送器324提供两个信号发送器较为理想。第四信号发送器324也可发送信号，其中所述信号具有的代码不同于第一到第三信号发送器321到323所发送的红外信号的代码。但是，使第四信号发送器324的信号发送角度和距离不同于第一到第三信号发送器321到323的信号发送角度和距离是没有必要的。按照本实施例，优选的是，设置第四信号发送器324使其具有大约为60°的信号发送角度和大约为1m的信号发送距离。

按照另一个非限制性的实施例，机器人清洁器100可以以下述状态待命，在该状态中，机器人清洁器100的连接端子130连接到充电装置300的充电端子330。当接收到清洁的指令信号时，机器人清洁器100与充电装置300分离，并清洁由用户指令或之前设计好的指令中的至少一个所确定的区域。

如果完成了清洁或在清洁过程中电池电荷探测器150接收到了期望充电信号时，控制器210可将机器人清洁器100的模式改为返回模式，以便机器人清洁器返回至充电装置300。即，控制器210可控制机器人清洁器100，从而使机器人清洁器100从其位置移动以接收由充电装置300的归位信号发送器320发送的信号。例如，机器人清洁器100可以以Z字形的样式随机移动，或沿壁W(壁W上设置有充电装置300)移动，直到由归位信号发送器320发送的红外信号被归位信号接收器120接收到。

用于将机器人清洁器100返回充电装置300并与充电装置300对接的示例性方法可分为两个步骤：归位步骤(在归位步骤中，机器人清洁器100被引导以接近充电装置300)以及对接步骤(在对接步骤中，机器人清洁器100的连接端子130被连接到充电装置300的充电端子330)。

参考图7和8对归位步骤进行描述。机器人清洁器100开始归位(S410)并在移动中搜寻红外信号(S411)。机器人清洁器100可持续地移动，直到归位信号接收器120(见图8)探测到红外信号(S412)。这里，可从第一到第四信号发送器321到324发送的红外信号被分别引用为第一、第二、第三、和第四信号A321、A322、A323和A324。

如果探测到红外信号(S412)，机器人清洁器100可转向而不前进，从而归位信号接收器120可定位另一个红外信号，所述另一个红外信号的代码可与之前探测到的红外信号不同(S414)。由于第一红外信号A321的信号发送角度和距离在第一到第四红外信号中是最大的，归位信号接收器120通常最先探测到第一红外信号A321。因此，如果探测到第一红外信号A321，机器人清洁器100搜寻以发现第二到第四红外信号A322到A324。同时，由于本发明的一个目的在于使机器人清洁器100迅速、精确地接近充电装置300，因此机器人清洁器100可持续地搜寻直到探测到第三红外信号A323。

如果机器人清洁器100-3接近充电装置300，并探测到第三红外信号A323(S415)，机器人清洁器100-3可进入对接步骤S416，并可终止归位步骤(S416A)。

如果探测到第四红外信号A324而没有探测到第三红外信号A323(S417)，则机器人清洁器100-4可向充电装置300前面的区域移动。为了这样做，机器人清洁器100-4可在向前移动之前先左转或右转90°，如箭头C和D所示。第四红外信号A324可从充电装置300的侧面发送。如上所述，第四红外信号A324的发送距离可相对较短(大约为1m)，且发送角度可相对较宽。因此，如果机器人清洁器左转或右转90°并直行，可获得用于探测第三红外信号A323的有效路径，如图7所示。同时，如果机器人清洁器100-4在转向后直行时，其接收到第一红外信号A321而没有接收到第三红外信号323，则机器人清洁器100-4可向充电装置300的前部区域移动，其中所述充电装置300的前部区域发射第三红外信号A323。因此，机器人清洁器可迅速地探测到第三红外信号A323。

在机器人清洁器100-2搜寻红外信号时，当探测到第二红外信号A322而没有探测到第三和第四红外信号A323和A324时，机器人清洁器100-2可被导致向充电装置300的前部区域移动(所述充电装置300的前部区域发射信号)，如箭头E所示(S420)。

如果机器人清洁器探测到第一红外信号A321而没有探测到第二到第四红外信号A322到A324(S421)，则机器人清洁器100-1被导致向充电装置300的前部区域移动，如箭头F所示(S422)。

尽管，如图所示，从各个信号发送器发送的红外信号每一个可具有扇形的发送区域，但是，对于从原始信号源发送的红外信号，红外信号的接收敏感度可为最高。因为第一和第二信号发送器321和322可设置在充电装置300前侧的中部，且归位信号接收部分120可设置在机器人清洁器100前侧的中央处，从而接收第一和第二红外信号A321和A322，因而机器人清洁器可最有效地接近充电装置300的前面的中央部分。

如果机器人清洁器在移动过程中不能够探测到任何红外信号，则机器人清洁器可向充电装置300移动，该移动持续期望的时间长度(S424)，并且，可持续地搜寻直到探测到第三红外信号A323。期望的时间长度可基于包括预计电池寿命在内的多种因素来预先确定。

如上所述，机器人清洁器100的归位信号接收器120可接收多个红外信号，所述多个红外信号在代码、信号发送角度以及信号发送距离上可相互不同。控制器210(见图4)可区分接收到的各个红外信号的优先次序。即，控制器210可按照第三红外信号A323、第四红外信号A324、第二红外信号A322以及第一红外信号A321的顺序对接收到的红外信号进行优先排列。如果接收到两个或多个不同的红外信号，则控制器210可基于所接收信号的最高优先权级别来控制机器人清洁器100移动。

因此，按照上述的实施例，可在充电装置300处设置至少两个红外信号发送器，其中所述至少一个红外信号发送器在信号发送角度和距离上与另一个红外信号发送器不同，依靠机器人清洁器100与充电装置300之间的距离，控制器210可计算有效(甚至最优)路径。从而，使机器人清洁器100能够迅速、精确地返回充电装置300。此外，因为用于将机器人清洁器100返回充电装置300的过程和算法简单，因而可降低生产成本。

现在，将参考图9到11对对接步骤进行描述。为了方便描述，在图9到11中略去了设置在充电装置300内的各个信号发送器321到324(见图5A)。

如果归位信号接收器120探测到第三红外信号323(见图7)，且对接步骤被启动，则机器人清洁器100可移动到与充电装置300隔开预定距离(如，大约10cm)的位置(S431)。所述预定距离可通过第一和第二距离探测传感器161和162计算得到，其中第一和第二距离探测传感器161和162可设置在机器人清洁器100上。第一和第二距离探测传感器161和162每一个可向充电装置300发送红外信号，并可接收反射自充电装置300的红外信号。这里，因为红外信号的速度是固定的，因此，能够利用被发送的红外信号与接收到的红外信号之间经过的时间，来计算从第一和第二距离探测传感器161和162到充电装置的各个距离L1和L2。能够利用距离L1和L2中较大或较小的一项，或者利用L1和L2的平均值。

如果机器人清洁器100到达了距充电装置300大约10cm的距离，控制器210(见图4)可判断机器人清洁器100与充电装置300是否基本相互平行(S432)。可通过比较L1和L2的值来作出这样的判断。例如，如果计算得到的距离L1和L2彼此相等，则机器人清洁器100和充电装置300可能相互平行。否则，机器人清洁器100和充电装置300可能相互不平行。但是，由于L1和L2是不太可能完全相等的，因此，为值L1和L2的每一个定义一个公差范围较为理想。如果计算得到的L1和L2的值在公差范围内基本相等，则判定机器人清洁器100与充电装置300基本相互平行是有效的。

如果机器人清洁器100和充电装置300并不是基本相互平行的，则距离和角度计算器230(见图4)可计算机器人清洁器100与充电装置300之间的角度(S433)。如下，利用从第一距离探测传感器161到充电装置300的距离L1以及从第二探测传感器162到充电装置300的距离L2，能够计算该角度。

参考图10，假设L2与L1之差为H，第一距离探测传感器161与第二距离探测传感器162之间的距离为W，则K可按如下方法计算：

K＝sqrt(H^2+W^2)                (1)

因此，角度G等于arccos(H/K)，并且，因此，机器人清洁器100与充电装置300之间的偏离角θ可按如下方法计算：

θ＝90°-G                      (2)

在计算了机器人清洁器100和充电装置300之间的角度θ后，机器人清洁器100-6可沿归位信号接收器120从充电装置300的中心线转离的方向转动(即，在图11中，沿顺时针方向)，转动角度等于算得的角度θ的大约两倍，如图12所示(S434)。然后，机器人清洁器100-6可往回直行距离N，从而使机器人清洁器100-6的中心点与充电装置300的中心线彼此共线(S435)。

距离N可按如下方法计算。再次参考图10，可以确定，机器人清洁器往回移动的距离N等于从机器人清洁器100的中心点O到充电装置300的中心点P的距离。即，如果在机器人清洁器100绕其中心点转过2θ角后，从机器人清洁器100的中心点O到充电装置300的中心线画一延长线，该延长线与所述中心线之间的夹角成为了θ。因此，由于机器人清洁器往回移动的距离N和从机器人清洁器100的中心点O到充电装置300的中心点P的距离构成了等腰三角形的两条相等的边，故二者变为彼此相等。假设从机器人清洁器100的前中心Q到充电装置300的中心点的距离为M，则M可按照如下方法来确定：

M＝(L1+L2)/2                    (3)

这里，可以了解到，M的值是一个近似值。机器人清洁器100的连接端子与充电装置300的充电端子330被构造成：可使得二者即使正确地彼此对齐，仍然能够相互连接。此外，应该考虑到，机器人清洁器100的连接端子130可从机器人清洁器100的前表面突出。因此，近似值可与真值不同。但是，差值通常不大，且连接端子130和充电端子330通常仍然能够相互连接。通过示例，如图10所示，上面描述了机器人清洁器100和充电装置300相互不平行时，自机器人清洁器100的中心点O的延长线与充电装置300的中心点P可以彼此共线。但是，依赖于机器人100的偏离角，延长线与中心点P可能彼此不共线。即使产成了这样的误差，该误差也可以被忽略，且连接端子130和充电端子330能够互相连接。如果该误差较大，关于机器人清洁器100与充电装置300是否相互平行的判定可按下述方法再次进行。

假设机器人清洁器100的半径为R，则机器人清洁器100为使机器人清洁器100的中心点O与从充电装置300的中心点P延伸的中心线彼此对齐而移动的距离N可按如下方法计算：

N＝M+R                      (4)

再次参考图11，在移动、从而使机器人清洁器100-7的中心点与充电装置300的中心线对齐后，机器人清洁器100-7可沿归位信号接收器120转向充电装置300的中心线的方向(即，图11中，沿逆时针方向)转动，转动角度为θ(S436)。然后，机器人清洁器100-7和充电装置300可变为相互平行。之后，机器人清洁器100-8可直行，以便机器人清洁器100-8接近充电装置300至距充电装置300大约10cm的距离处，从而又一次执行步骤S431。

同时，如果机器人清洁器100-8和充电装置300相互平行，则机器人清洁器100可试图对接，从而使连接端子130能够与充电端子连接(S437)。然后，可以判断对接是否完成(S438)。如果对接完成(即，如果连接端子130与充电端子330相互连接)，则对接操作可被终止(S440)。但是，如果对接没有完成(即，如果连接端子130与充电端子330正确地相互连接)，则机器人清洁器可往回移动大约15cm(S439)并可反复执行步骤S431。

尽管为了举例说明本发明的原则，已经示出并描述了本发明的代表性的实施例，然而，本发明并不限制于这些特定的实施例。可以了解，本领域熟练技术人员能够在不脱离附加的权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下作出多种修改和变动。因此，应该认为，这样的修改、变动及其等价物都包括在本发明的范围之内。

Claims (18)

1.一种用于将机器人返回至充电装置的系统，所述系统包括：

归位信号发送器，所述归位信号发送器包括：至少第一、第二和第三信号发送器，每一个信号发送器适于被设置在充电装置的前侧处，并分别发送在代码和发送距离中的至少一项上彼此不同的信号；以及第四信号发送器，所述第四信号发送器适于发送与所述第一、第二和第三发送器的信号在代码上不相同的信号；

归位信号接收器，所述归位信号接收器适于被设置在机器人处，并接收从所述归位信号发送器发送的至少一个信号；以及

控制器，所述控制器适于识别所述至少一个信号，并且至少部分地基于所述至少一个信号来控制机器人返回至充电装置。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一信号发送器具有第一发送距离，所述第一发送距离大于所述第二信号发送器的第二发送距离。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述第二发送距离大于所述第三信号发送器的第三发送距离。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一、第二、和第三信号发送器的所述信号发送距离分别处于14m到20m、10m到13m以及1m到2m的范围之内。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一、第二、和第三信号发送器中的每一个具有不同的信号发送角度。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述第一信号发送器具有第一发送角度，所述第一发送角度大于所述第二信号发送器的第二发送角度。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述第二发送角度大于所述第三信号发送器的第三发送角度。

8.如权利要求5所述的系统，其中，所述第一、第二、和第三信号发送器的所述信号发送角度分别处于120°到170°、30°到60°、以及10°到20°的范围之内。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一和第二信号发送器垂直地布置在充电装置处。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第三信号发送器包括至少两个发送器，所述至少两个发送器适于被对称地设置在充电装置的横向侧面处。

11.如权利要求1所述的系统，其中，所述第三信号发送器包括至少两个发送器，所述至少两个发送器适于被对称地设置在充电装置的横向侧面处。

12.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一、第二、和第三信号发送器中的至少一个包括红外光发射装置。

13.如权利要求1所述的系统，进一步包括设置在机器人处的探测器，所述探测器适于产生至少一个红外信号，并探测来自充电装置的对应的红外信号，

其中，所述控制器包括距离和角度计算器，所述距离和角度计算器被构造成能够利用所述探测器所探测到的对应的红外信号，来计算机器人与充电装置之间的距离和角度中的至少一个。

14.如权利要求13所述的系统，其中：

所述探测器包括至少第一和第二距离探测传感器，并且

所述距离和角度计算器适于利用所述第一和第二距离探测传感器中的至少一个所探测到的信号，来计算机器人与充电装置之间的距离和角度中的至少一个。

15.一种用于将机器人返回至充电装置的方法，所述方法包括步骤：

在机器人处探测返回指令信号；

接收来自充电装置的至少一个红外信号；

至少部分地基于所述至少一个红外信号，来定位充电装置；以及

对接在充电装置处，从而使机器人能够充电；

其中，至少一个红外信号包括至少第一、第二、和第三红外信号和第四红外信号；

所述第四红外信号由第四信号发送器发送，所述第四信号发送器具有大约为60°的信号发送角度和大约为1m的信号发送距离。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述定位步骤包括：

移动，以定位所述至少一个红外信号；以及

在移动之后，搜寻所述第三红外信号。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述搜寻步骤包括在搜寻过程中移动预定的间距。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述在搜寻过程中移动预定的间距的步骤被反复执行，直至探测到所述第三红外信号。

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