CN101926631B - 机器人清洁器和控制该机器人清洁器的移动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人清洁器和控制该机器人清洁器移动的方法，所述机器人清洁器通过驱动轮的定位进行直线移动以使所述机器人清洁器移动。从基于诸如其纹理产生在一个方向上的状态下的地毯的地板的状态旋转的脚轮的角度信息检测与机器人清洁器的移动角度有关的信息，并且当机器人清洁器的移动角度由于驱动轮的滑移而偏离时，调节驱动轮的旋转速率以校正驱动轮的滑移，使得机器人清洁器容易进行直线移动。

Description

机器人清洁器和控制该机器人清洁器的移动的方法

技术领域

一个或多个实施例涉及一种通过驱动轮的调整进行直线移动的机器人清洁器和控制所述机器人清洁器的移动的方法。

背景技术

通常，机器人清洁器是一种在不需要用户操纵的情况下在清洁区内移动以从地板吸入诸如灰尘的杂质从而执行清洁的设备。

使用这种机器人清洁器清洁清洁区必需使机器人清洁器在以预定移动模式移动的同时重复执行清洁。移动模式可以包括直角移动模式和随机移动模式。在直角移动模式(之字形移动模式)中，当机器人清洁器在直线移动之后遇到障碍物(例如，壁)时，机器人清洁器转动90度，然后进行直线移动。在随机移动模式中，当机器人清洁器直线移动之后遇到障碍物(例如，壁)时，机器人清洁器朝向任意方向转动，然后进行直线移动。

一对驱动轮安装在机器人清洁器的清洁器主体的下部的相对侧以使清洁器移动，使得机器人清洁器进行直线移动。当机器人清洁器在诸如木地板或乙烯基地板的硬地板上移动时，驱动轮的滑移彼此类似，因此驱动轮中的一个的旋转速率与另一个驱动轮的旋转速率相似，藉此，机器人清洁器容易地进行直线移动。另一方面，当机器人清洁器在其中地毯的纹理出现在一个方向上的状态下的地毯上移动时，驱动轮的滑移彼此不同，因此机器人清洁器不能直线移动，而是经常转向。特别是，当地毯的纹理严重，或者地毯绒毛短时，驱动轮21和22的滑移增加，因此机器人清洁器会转向。

为了防止机器人清洁器转向，已经改变了驱动轮的轨迹形状或材料以降低驱动轮的滑移。然而，这种设计受到限制。例如，当驱动轮被设计成具有类似于雪地防滑轮胎的突起部时，可以在某种程度上防止驱动轮在地毯上的滑移；然而，在硬地板上，驱动轮可能与地板具有低接触力，并且可能容易被磨损。

发明内容

因此，一个或多个实施例的一方面提供一种机器人清洁器和控制所述机器人清洁器的方法，所述机器人清洁器被构造成通过从基于地板状态旋转的脚轮的角度信息检测与机器人清洁器的移动角度有关的信息并根据检测到的信息调节驱动轮的旋转速率。

另外的方面和/或优点在随后的说明书中部分地说明，并且部分从说明书清楚呈现，或者可以通过对一个或多个实施例的实践而获悉。

根据一个或多个实施例的一方面，机器人清洁器包括：清洁器主体；驱动轮，所述驱动轮用于使清洁器主体移动；脚轮，所述脚轮可旋转地安装到所述清洁器主体；方向角检测单元，所述方向角检测单元用于检测脚轮的方向角；和控制器，所述控制器用于根据所述脚轮的方向角调节驱动轮的旋转速率。

驱动轮可以安装在清洁器主体的下部的相对侧，以根据来自控制器的驱动指令调节清洁器主体的移动。

方向角检测单元可以检测脚轮的偏离角度，所述脚轮的偏离角度表示基于地板的状态而向左或向右的偏离。

方向角检测单元可以包括编码器，所述编码器设置在脚轮处以检测脚轮的偏离角度，所述脚轮的偏离角度表示由于机器人清洁器的滑移而向左或向右的偏离。

控制器可以控制驱动轮的旋转数，驱动轮的旋转数根据脚轮的偏离角度被调节，以使清洁器主体进行直线移动。

脚轮可以以滚轮或小脚轮的形状形成，并且安装在清洁器主体的前部处。

根据一个或多个实施例的另一方面，控制机器人清洁器的移动的方法包括以下步骤：检测基于地板的状态而旋转的脚轮的角度信息；以及根据脚轮的角度信息调节驱动轮的旋转速率，以使机器人清洁器直线移动。

驱动轮可以安装在机器人清洁器的下部的相对侧，用于使驱动轮通过来自电动机的驱动力旋转。

检测脚轮的角度信息的步骤可以包括：检测脚轮的偏离角度，所述脚轮的偏离角度表示基于地板的状态而向左或向右的偏离。

检测脚轮的偏离角度信息的步骤可以包括：通过设置在脚轮处的编码器检测脚轮由于机器人清洁器的滑移而向左或向右偏离的方向角。

调节驱动轮的旋转速率的步骤可以包括：根据脚轮的偏离角度改变驱动轮的旋转数，以校正机器人清洁器的移动角度，用于使机器人清洁器直线移动。

脚轮可以安装在机器人清洁器的前部处，用于使脚轮在不需要来自电动机的驱动力的情况下基于地板的状态而旋转。

根据一个或多个实施例的另一方面，机器人清洁器包括：轮子；轮子方向角偏离检测器，所述轮子方向角偏离检测器用于检测轮子中的一个的方向角偏离；和轮子旋转速率控制器，所述轮子旋转速率控制器用于根据方向角偏离调节轮子中的至少一个的旋转速率。

轮子方向角偏离检测器可以检测可旋转地安装在机器人清洁器中的脚轮的方向角的偏离。

机器人清洁器还可以包括编码器，所述编码器安装到脚轮以检测脚轮的方向角。

轮子旋转速率控制器可以调节安装在机器人清洁器的侧部处的驱动轮的旋转速率。

机器人清洁器还可以包括障碍物传感器，所述障碍物传感器用于感测障碍物的存在和障碍物相对于机器人清洁器存在的方向，并且轮子旋转速率控制器可以调节轮子中的至少一个的旋转速率，同时避开由障碍物传感器感测到的障碍物。

轮子旋转速率控制器还可以根据用于机器人清洁器的移动的预定移动模式调节轮子中的至少一个的旋转速率

机器人清洁器还可以包括移动距离检测器，所述移动距离检测器测量至少两个轮子的旋转方向，且所述至少两个轮子是驱动轮，并且轮子旋转速率控制器可以根据测量的旋转方向调节驱动轮中的至少一个的旋转速率。

移动距离检测器可以包括回转仪传感器。

附图说明

以下结合附图，这些和/或其它方面和优点将从实施例的以下说明中清楚呈现并且更加易于被认识，其中：

图1显示根据实施例的机器人清洁器的外部立体图；

图2显示机器人清洁器的底视图；

图3显示机器人清洁器的控制块图；

图4显示机器人清洁器在硬地板上的移动轨迹；

图5显示脚轮在诸如图4的硬木地板的硬地板上的旋转；

图6显示机器人清洁器在地毯上的移动轨迹；

图7显示脚轮在诸如图6的地毯的地毯上的旋转；以及

图8显示控制根据实施例的机器人清洁器的移动的方法。

具体实施方式

以下详细说明一个或多个实施例，所述一个或多个实施例的示例在附图中进行说明，其中，相同的附图标记在整个附图中表示相同的元件。以下参照附图说明所述实施例以说明本公开。

图1显示根据实施例的机器人清洁器的外部立体图，而图2显示机器人清洁器的底视图。

参照图1和图2，机器人清洁器1包括：清洁器主体10，所述清洁器主体用于形成机器人清洁器1的外观；驱动装置20，所述驱动装置20安装在清洁器主体10的下部，以使机器人清洁器1移动；和刷子单元30和40，所述刷子单元用于从机器人清洁器1在上面移动的地板清扫或分散灰尘以清洁所述地板。

除了驱动装置20和刷子单元30和40之外，用于感测障碍物的接触传感器和近程式传感器可以安装在清洁器主体10处。例如，安装在清洁器主体10的前部处的缓冲器11可以用于感测诸如壁的障碍物，而安装在清洁器主体10的底部处的红外传感器(或超声波传感器)(未示出)可以用于感测诸如楼梯的障碍物。此外，清洁器主体10还可以包括用于通知用户与机器人清洁器1的状态或操作有关的信息的显示器12。

驱动装置20包括一对驱动轮21和22和脚轮23，所述一对驱动轮沿相反方向安装在清洁器主体10的相对侧，以调节机器人清洁器1的移动，所述脚轮可旋转地安装在清洁器主体10的前部处，使得脚轮23的方向角基于机器人清洁器1在上面移动的地板的状态而变化。脚轮23支撑机器人清洁器1，以稳定机器人清洁器1的物理位置并防止机器人清洁器1翻倒。脚轮23可以以滚轮或小脚轮的形状形成。

驱动轮21和22根据将根据随后说明的控制器的驱动指令被向前或向后驱动，以调节机器人清洁器1的移动。例如，驱动轮21和22被向前或向后驱动，使得机器人清洁器1向前或向后移动。此外，在左驱动轮21被向后驱动的同时右驱动轮22被向前驱动，使得机器人清洁器1向左转，或者在右驱动轮22被向后驱动的同时左驱动轮21被向前驱动，使得机器人清洁器1向右转。

刷子单元30和40包括主刷子单元30和侧刷子单元40，所述主刷子单元被设置邻近于形成在清洁器主体10的底部内的吸入端口14，以清扫或分散来自地板的灰尘，从而提高灰尘吸入效率，所述侧刷子单元安装在清洁器主体10的前底部的相对侧，以朝向吸入端口14清扫来自机器人清洁器1在上面移动的地板的灰尘。

主刷子单元30包括滚筒型旋转刷子31(以下，称为主刷子)和主刷子电动机33，所述滚筒型旋转刷子具有与吸入端口14的长度相对应的长度，被设置成沿水平方向邻近于吸入端口14，并且像滚子一样旋转，以清扫或分散来自地板的灰尘，所述刷子电动机33使主刷子31旋转。

侧刷子单元40包括旋转刷子41(以下称为侧刷子)和刷子电动机43，所述旋转刷子设置在清洁器主体10的前部的相对侧，同时彼此间隔开预定距离，并且可相对于地板水平旋转以朝向吸入端口14清扫来自地板的灰尘，所述刷子电动机分别使侧刷子41旋转。

此外，机器人清洁器1还可以包括用于使用抽吸力吸入和收集诸如灰尘的杂质的集尘器(未示出)。

图3是机器人清洁器1的控制块图。参照图1和图3，机器人清洁器包括输入单元100、障碍物感测单元102、移动距离检测单元104、移动方向检测单元106、方向角检测单元108、控制器110、驱动单元112、清洁单元114、和存储单元116。

输入单元100包括设置在清洁器主体10的顶部上的多个按钮或用于允许用户将移动或清洁指令输入给机器人清洁器1的遥控器(未示出)。

障碍物感测单元102感测安装在机器人清洁器1在里面移动的清洁区内的诸如家具、办公设备、和壁的障碍物。障碍物感测单元102将超声波发射到机器人清洁器1沿其移动的路线，并且接收从障碍物反射的超声波，以感测障碍物是否存在或者障碍物位于哪个方向(前面、左侧、或右侧)上。障碍物感测单元102可以由红外传感器构造而成，所述红外传感器包括用于发射红外光并接收反射光的多个红外光发射和接收元件。

移动距离检测单元104检测机器人清洁器1的移动距离。移动距离检测单元104通过编码器测量被安装成使机器人清洁器1移动的驱动轮21和22的旋转，以检测机器人清洁器1的移动距离信息。

移动方向检测单元106检测机器人清洁器1的移动方向。移动方向检测单元106通过回转仪传感器107测量被安装成使机器人清洁器1移动的驱动轮21和22的旋转方向，以检测机器人清洁器1的移动方向信息。

方向角检测单元108测量脚轮23的方向角以检测与机器人清洁器1的移动角度有关的信息，所述移动角度例如在地毯上在其中纹理产生在一个方向上的状态下由于滑移而向左或向右偏离。编码器109安装到脚轮23以检测脚轮23由于驱动轮21和22的滑移而向左或向右偏离的方向角。

控制器110控制机器人清洁器1的整体操作。控制器110控制方向角方向角机器人清洁器1的移动角度，所述机器人清洁器1的移动角度根据由方向角检测单元108检测到的脚轮23的方向角而被检测，以改变驱动轮21和22的旋转速率，即，改变驱动轮21和22的旋转数，使得机器人清洁器1进行直线移动。

根据由控制器110识别的位置信息和障碍物感测单元102感测到的障碍物信息，驱动单元112驱动安装在清洁器主体10的下部处的驱动轮21和22，从而执行机器人清洁器1的旋转或转动，同时机器人清洁器1在不与壁或障碍物碰撞的情况下在清洁区内移动。

根据来自控制器110的驱动指令，清洁单元114驱动主刷子电动机33和侧刷子电动机43，以从机器人清洁器1在里面移动的清洁区内的地板吸入诸如灰尘的杂质，使得地板被清洁。

存储单元116存储根据机器人清洁器1的清洁指令和在机器人清洁器1的移动期间感测到的障碍物信息所预定的移动模式和移动路线。

以下说明上述结构的机器人清洁器的操作。

图4是显示机器人清洁器在硬地板上的移动轨迹的视图，而图5是显示脚轮在图4的硬地板上的旋转的视图。

参照图4和图5，当机器人清洁器1在诸如木地板或乙烯基地板的硬地板上移动时，驱动轮21和22的滑移彼此类似，因此驱动轮21的旋转速率与驱动轮22的旋转速率相似，藉此，机器人清洁器1容易进行直线移动。

因此，如图5中所示，当驱动轮21和22在相同的旋转速率下旋转以直线移动时，脚轮23不会相对于机器人清洁器1的移动轴线向左或向右偏离，因此脚轮23的方向角θ是常数。

图6是显示机器人清洁器在地毯上的移动轨迹的视图，而图7是显示脚轮在图6的地毯上的旋转的视图。

参照图6和图7，当机器人清洁器1在其中地毯纹理产生在一个方向上的状态下在地毯上移动时，驱动轮21和22的滑移彼此不同，因此机器人清洁器1不会直线移动而是通常转向。特别是，当地毯的纹理严重，或地毯绒毛短时，驱动轮21和22的滑移增加，因此机器人清洁器1会转向。

因此，即使当驱动轮21和22在相同的旋转数下旋转以直线移动时，驱动轮21和22的滑移基于地板的状态而彼此不同。因此，如图7中所示，脚轮23相对于机器人清洁器1的移动轴线向左或向右偏离，结果是脚轮23的方向角θ改变。作为示例，方向角θ的变化或偏差在图7中由Δθ示出。

如上所述，通过脚轮23的方向角θ的变化识别基于地板的状态而产生的驱动轮21和22的滑移，从而检测机器人清洁器1向左或向右偏离的移动角度。因此，通过诸如编码器的方向角检测单元108(图3)检测脚轮23的方向角θ的变化，以从与方向角θ有关的信息检测机器人清洁器1的移动角度。

以下，参照图8说明一种控制机器人清洁器1的移动的方法，以从与脚轮23的方向角θ有关的信息检测机器人清洁器1的移动角度并调节驱动轮21和22的旋转速率，使得机器人清洁器1进行直线移动。

图8显示控制根据本发明的实施例的机器人清洁器的移动的方法。

参照图1、图3、和图8，在操作200中，当用户通过输入单元100将清洁指令(自动清洁或局部清洁指令)输入到机器人清洁器1时，控制器110接收通过输入单元100输入的清洁指令(自动清洁或局部清洁指令)，以确定清洁是否已经开始。

当在操作200中确定清洁已经开始时，在操作202中，控制器110通过驱动单元112驱动安装到驱动轮21和22的电动机(未示出)以使驱动轮21和22在相同的旋转速率下旋转，使得机器人清洁器1以预定的移动模式(直角移动模式或随机移动模式)在地板上移动。在直角移动模式(之字形移动模式)中，当机器人清洁器1在进行直线移动之后遇到障碍物(例如，壁)时，机器人清洁器1转动90度，然后进行直线移动。在随机移动模式中，当机器人清洁器1在进行直线移动之后遇到障碍物(例如，壁)时，机器人清洁器1朝向任意方向转动，然后进行直线移动。基本上，机器人清洁器1直线移动。

在机器人清洁器1进行直线移动的同时，在操作204中，控制器110通过清洁单元114驱动主刷子电动机33和侧刷子电动机43，使得机器人清洁器1从机器人清洁器1在上面移动的地板吸入诸如灰尘的杂质以执行清洁。

当机器人清洁器1在诸如木地板或乙烯基地板的硬地板上移动时，驱动轮21和22的滑移彼此类似，因此如图4中所示，机器人清洁器1容易进行直线移动。

另一方面，当机器人清洁器1在其中地毯的纹理产生在一个方向的状态下的地毯上移动时，驱动轮21和22的滑移彼此不同，因此如图6中所示，机器人清洁器1不会直线移动，而是转向。

因此，即使当驱动轮21和22在相同的旋转速率下旋转以直线移动时，驱动轮21和22的滑移基于地板的状态而彼此不同。因此如图7中所示，脚轮23相对于机器人清洁器1的移动轴线向左或向右偏离，结果是脚轮23的方向角θ例如改变Δθ的量。

因此，在操作206中，方向角检测单元108检测脚轮23由于滑移向左或向右偏离的方向角θ，并且将检测到的方向角θ发送给控制器110。

随后，在操作208中，控制器110根据由方向角检测单元108检测到的脚轮23的方向角θ检测机器人清洁器1的移动角度。通过脚轮23的方向角的变化(Δθ)识别基于机器人清洁器23在上面移动的地板的状态而产生的驱动轮21和22的滑移，从而检测机器人清洁器1向左或向右偏离的移动角度。因此，通过编码器检测脚轮23的方向角的变化(Δθ)以从与方向角θ有关的信息检测机器人清洁器1的移动角度。

随后，在操作210中，控制器110根据与机器人清洁器1的移动角度有关的信息改变驱动轮21和22的旋转速率以校正机器人清洁器1向左或向右偏离的移动角度，使得在操作212中机器人清洁器1直线移动。

随后，在操作214中，控制器110确定是否已经完成清洁。当清洁没有完成时，过程返回到操作206，并重复执行随后的操作。

当在操作214中确定已经完成清洁时，在操作216中，控制器110通过驱动单元112和清洁单元114停止清洁。

如以上说明清楚呈现，从基于地板(例如，其中其纹理产生在一个方向上的地毯)的状态旋转的脚轮的角度信息检测机器人清洁器的移动角度，并且当机器人清洁器的移动角度由于驱动轮的滑移偏离时，调节驱动轮的旋转速率以校正驱动轮的滑移，使得机器人清洁器容易进行直线移动。

虽然已经显示和说明了几个实施例，但是本领域的技术人员要认识的是在不背离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例做改变，本公开的保护范围在权利要求及其等同物中被限定。

Claims (8)

1.一种机器人清洁器，包括：

清洁器主体；

驱动轮，所述驱动轮用于移动所述清洁器主体；

脚轮，所述脚轮能够旋转地安装到所述清洁器主体的前部并支撑所述清洁器主体；

方向角检测单元，所述方向角检测单元用于检测所述脚轮的方向角，所述方向角指示基于地板的状态而向左或向右的偏离；和

控制器，所述控制器用于根据所述脚轮的方向角调节所述驱动轮的旋转速率；

其中，所述方向角检测单元包括编码器，所述编码器设置在所述脚轮处以检测所述脚轮的偏离角度，所述脚轮的偏离角度表示由于所述机器人清洁器的滑移而向左或向右的偏离。

2.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中，所述驱动轮安装在所述清洁器主体的下部的相对侧，以根据来自所述控制器的驱动指令调节所述清洁器主体的移动。

3.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中，所述控制器控制所述驱动轮的旋转数，所述驱动轮的旋转数根据所述脚轮的方向角被调节，以使所述清洁器主体直线移动。

4.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中，所述脚轮以滚轮或小脚轮的形状形成。

5.一种控制机器人清洁器的移动的方法，包括以下步骤：

检测基于地板的状态而旋转的脚轮的角度信息；以及

根据所述脚轮的角度信息调节驱动轮的旋转速率，以使所述机器人清洁器直线移动，

其中，所述脚轮安装到所述清洁器主体的前部处，用于支撑所述清洁器主体；并且

检测脚轮的角度信息包括检测所述脚轮的偏离角度，所述偏离角度表示基于地板的状态而向左或向右的偏离；

其中，所述检测脚轮的偏离角度信息的步骤包括：

通过设置在所述脚轮处的编码器检测所述脚轮由于机器人清洁器的滑移而向左或向右偏离的方向角。

6.根据权利要求5所述的控制机器人清洁器的移动的方法，其中，所述驱动轮安装在所述机器人清洁器的下部的相对侧，以使所述驱动轮通过来自电动机的驱动力旋转。

7.根据权利要求6所述的控制机器人清洁器的移动的方法，其中，所述调节驱动轮的旋转速率的步骤包括：

根据所述脚轮的偏离角度改变所述驱动轮的旋转数，以校正机器人清洁器的移动角度，从而使所述机器人清洁器直线移动。

8.根据权利要求5所述的控制机器人清洁器的移动的方法，其中，使所述脚轮在不需要来自电动机的驱动力的情况下基于所述地板的状态而旋转。