CN102113853A - 一种智能吸尘器清扫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能吸尘器斜向撞击障碍物的处理方法，在一个呈封闭的大致平面的区域内，进行相互垂直的X轴方向和Y轴方向定义后,先由吸尘器沿封闭区域的周边行走一周并记忆周边的坐标;由吸尘器进行X轴方向扫描或Y轴方向扫描并记忆其行走路线的坐标,在扫描时,遇到障碍物则绕行;绕行部分的区域为障碍物区域。本发明所提供的智能吸尘器清扫方法，能避免部分区域漏扫，大大提高了吸尘器的除尘效率，更有效地利用电池。

Description

一种智能吸尘器清扫方法

技术领域

本发明涉及一种智能吸尘器清扫方法。

背景技术

现有技术中，智能吸尘器例如PCT申请国际公开号为WO0038025的专利申请是首先沿地面的外边缘行走,行走时避开沿它的路径上的障碍物，一圈一圈地自外向内清扫。这种方法对于房间中央的两个以上的独立障碍物(或称孤岛)无法处理，因此会造成清扫区域的遗漏或重复清扫。而美国专利US5440216对于房间内的可清扫区域的识别方法是先有吸尘器沿外边边缘行走一周，得到外边缘的轮廓，该轮廓与电脑中贮存的典型布置相比较后由电脑选出与之最接近的一种清扫布局模式，控制吸尘器工作，但是探测头探测到房间中央的孤岛时则会作规避处理，仍会导致部分区域漏扫。

而中国专利02137830.4中，在使用XY记忆清扫区域时，智能吸尘器沿着Y轴行走一段直线距离Y1后碰壁旋转90度，再沿着X轴行进一定量后继续旋转90度，再沿Y轴继续行进一段直线距离Y2，那么，直线Y1上的清扫区域必须是等到屋内一次清扫完毕后，而且是选择循环清扫模式的基础上才能继续清扫到直线Y1区域，如果可清扫区域内只有直线Y1区域灰尘量较多的话，势必就会造成电池的有效利用率及整机清扫效率的下降。

另外在使用XY梳状清扫方式处理房间时，用户有可能放置充电座与墙面成一定的角度，而不是平行角度，目前尚未有处理该情形的智能吸尘器。

发明内容

本发明目的是：提供一种处理斜向撞击，清扫效率高且有效利用电池的智能吸尘器清扫方法。

本发明的技术方案是：一种智能吸尘器清扫方法，所述智能吸尘器在清扫区域内进行X轴或Y轴扫描清扫，其特征在于，当智能吸尘器与障碍物或者墙壁斜向碰撞时，智能吸尘器可以测出前进方向与障碍物面间夹角，并根据所述夹角的大小以及所处的清扫区域和清扫方向确定清扫路线。

进一步的，当智能吸尘器与障碍物或者墙壁斜向碰撞时，智能吸尘器可以测出前进方向与障碍物面间夹角α，当夹角α大于45度时，所述智能吸尘器根据清扫方向选择：顺时针或逆时针旋转180度，向前前进一距离t，顺时针旋转90度，向前前进一距离D，再逆时针旋转90度，然后一直向前清扫，直到发生第二次碰撞为止；或者逆时针旋转90度，向前前进一距离D，顺时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫；当夹角α小于45度时，所述智能吸尘器根据清扫方向选择：逆时针旋转180度，向前移动一距离t1，再顺时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，智能吸尘器接着顺时针旋转90度，再向前移动t2，智能吸尘器再顺时针针旋转90度，与障碍物碰撞后，再逆时针旋转90度，然后一直向前清扫；或者逆时针旋转90度，向前前进一距离D，顺时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫。

进一步的，所述t=D/tanα，t1=d1/tanα，t2=d2/tanα。

进一步的，所述智能吸尘器在清扫区域内进行X轴方向和Y轴方向的梳状清扫，当所述智能吸尘器上的传感器探测到行走的前方的设定距离内有障碍物时，根据所检测到灰尘浓度含量，来决定沿X/Y轴方向移动的位移量。

进一步的，所述智能吸尘器至少包括位于两侧且用于探测障碍物的侧面传感器、和位于前方且用于探测障碍物的前方传感器，当所述智能吸尘器清扫碰到障碍物时会划分出清扫区域，先后进行清扫。

进一步的，当所述智能吸尘器从基站出发时，前进第一次碰到障碍物时，智能吸尘器将基站与本次碰撞点的连线作为分界线，将清扫区域分为左侧和右侧两部分，并从其中的一侧区域开始清扫，清扫完成后，智能吸尘器以最短路径迅速回到另一侧，并开始清扫；当智能吸尘器从除基站外的其它地方出发，向前行进过程中，第一次碰到障碍物时，无条件顺时针或逆时针旋转180度后反方向前进，直到发生第二次碰撞。第二次碰撞后，智能吸尘器将第一次碰撞点与第二次碰撞点的连线作为分界线，将清扫区域分为左侧和右侧两部分，并从其中的一侧区域开始清扫，清扫完成后，智能吸尘器以最短路径迅速回到另一侧，并开始清扫。

进一步的，智能吸尘器在区域划分以后进行如下步骤的清扫工作：

S1：先进行X轴方向墙面ab或cd的判定，智能吸尘器先从左、右分界线向左侧清扫，智能吸尘器每次与ab或cd墙面发生碰撞后，都会向左侧移动一个滚刷宽度，而在移动的过程中，智能吸尘器则在不断监测墙面的情况，看是否存在大于智能吸尘器宽度的空隙，如否则进入步骤S2，如是则进入步骤S3；

S2：刚走过的一个滚刷宽度的地面为清扫完成的地面，如此一个一个滚刷宽度D的累加就完成了ab边或cd边的判定，进入步骤S4；

S3：如果存在大于智能吸尘器机身宽度的间隙，则说明还有未清扫区域，返回步骤S1；

S4：Y轴方向墙面bc的判定，智能吸尘器边清扫边检测bc墙面上是否存在大于智能吸尘器宽度的间隙，如否则进入步骤S4，如是则进入步骤S6；

S5：智能吸尘器判定清扫已到达房间左侧的最边缘，返回起始点继续按照上述方法进行房间右侧的清扫；

S6：智能吸尘器判定还有未清扫区域，进入步骤S4。

所述智能吸尘器上的传感器包括红外探测传感器和灰尘浓度传感器。

本发明优点是：

本发明所提供的智能吸尘器清扫方法，能避免部分区域漏扫，大大提高了吸尘器的除尘效率，更有效地利用电池。

附图说明

图1为本发明的智能吸尘器清扫方法清扫线路图。

图2为当智能吸尘器与墙面斜向碰撞时的线路图。

图3为当智能吸尘器与墙面斜向碰撞时的线路图。

图4为当智能吸尘器与墙面斜向碰撞时的线路图。

图5为当智能吸尘器与墙面斜向碰撞时的线路图。

图6为当智能吸尘器与墙面斜向碰撞时的线路图。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

具体实施方式

实施例：

首先通过操作智能吸尘器机身上的操作按键或通过摇控器选择清扫方式后启动智能吸尘器，智能吸尘器从基站或者从除基站外的其它地方出发，然后根据出发地点的不同，对清扫区域进行划分步骤：

当智能吸尘器从基站出发时，前进第一次碰到障碍物时，智能吸尘器将基站与本次碰撞点的连线作为分界线，将清扫区域分为左侧和右侧两部分，并从左侧区域开始清扫，左侧清扫完成后，智能吸尘器以最短路径迅速回到右侧，并开始右侧的清扫，当然智能吸尘器也可以先对右侧区域进行清扫，再清扫左侧区域。

当智能吸尘器从除基站外的其它地方出发，向前行进过程中，第一次碰到障碍物时，无条件顺时针或逆时针旋转180度后反方向前进，直到发生第二次碰撞。第二次碰撞后，智能吸尘器将第一次碰撞点与第二次碰撞点的连线作为分界线，将清扫区域分为左侧和右侧两部分，并从左侧区域开始清扫，左侧清扫完成后，智能吸尘器以最短路径迅速回到右侧，并开始右侧的清扫。

清扫区域划分之后，智能吸尘器进行清扫区域的路径规划：在己知环境下，智能吸尘器根据环境信息生成地图，其路径规划方法要简单一些；而在未知环境中，智能吸尘器则先需要利用自己的传感器探索并认知环境，然后生成地图，最后规划出路径，由此参考图1，并执行边界模块的算法, 智能吸尘器的清扫方向与房间墙壁不平行，智能吸尘器的清扫方向与房间墙壁不平行时，与上面平行的情况相比，智能吸尘器只是在与墙壁碰撞后，为平移一个滚刷宽度D所采取的方式不同，而智能吸尘器在旋转、移动的过程中对墙壁的检测方法是相同的，所以智能吸尘器判定的方法也是相同的：

1）智能吸尘器先进行X轴方向墙面ab或cd的判定，智能吸尘器先从左、右分界线向左侧清扫，智能吸尘器每次与ab或cd墙面发生碰撞后，都会向左侧移动一个滚刷宽度，而在移动的过程中，智能吸尘器则在不断监测墙面的情况，看是否存在大于智能吸尘器宽度的空隙，如否则进入步骤2，如是则进入步骤3：

2）刚走过的一个滚刷宽度的墙面清扫完成，如此一个一个滚刷宽度D的累加就完成了ab边或cd边的判定，进入步骤4。

）如果存在大于智能吸尘器机身宽度的间隙，则说明还有未清扫区域，返回步骤1。

）Y轴方向墙面bc的判定，智能吸尘器边清扫边检测bc墙面上是否存在大于智能吸尘器宽度的间隙，如否则进入步骤5，如是则进入步骤6。

）智能吸尘器判定清扫已到达房间左侧的最边缘，返回起始点继续按照上述方法进行房间右侧的清扫。

）智能吸尘器判定还有未清扫区域，进入步骤4。

本发明正是智能吸尘器在未知环境中工作，并在工作过程中，一边行走清扫，一边不断探测采集环境信息，并不断对采集到的信息应用进行分析处理，直到得出清扫区域已全部覆盖的结果，则智能吸尘器结束清扫工作，返回基站。在清扫过程中，经常遇到各种形式的障碍物，而碰撞状态的检测是通过智能吸尘器左右两侧的碰撞开关和两侧的红外探测器组合共同完成。共有三种基本的碰撞方式，见下表：

其中α角的初始值设定为45度。

智能吸尘器与障碍物发生一次碰撞的过程中，智能吸尘器两侧的碰撞开关只有一侧动作，则智能吸尘器判定为此次碰撞为斜向接触。如图2所示。

一）斜向接触的第一种情形

智能吸尘器与障碍物碰撞，左侧碰撞开关动作，同时，同侧的红外线探测器测得与障碍物间的距离大于某一设定值，则智能吸尘器判定此次碰撞为前进方向与障碍物面间夹角α大于45度，左侧接触，进入如下步骤：

1）根据前面规定智能吸尘器在划分左、右分区后先清扫左侧为原则，智能吸尘器采取以下的避障方案：顺时针或逆时针旋转180度，向前前进一距离t (t=D/tanα)，顺时针旋转90度，向前前进一距离D，再逆时针旋转90度，然后一直向前清扫，直到发生第二次碰撞为止，并进入步骤2；如图3所示；

2）智能吸尘器采取以下的避障方案：顺时针旋转90度，向前前进一距离D，逆时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫，如图4所示。

二）斜向接触的第二种情形

智能吸尘器与障碍物碰撞，右侧碰撞开关动作，同时，同侧的红外线探测器测得与障碍物间的距离大于某一设定值，则智能吸尘器判定此次碰撞为前进方向与障碍物面间夹角大于45度，右侧接触，进入如下步骤：

1）根据前面规定智能吸尘器在划分左、右分区后先清扫左侧为原则，智能吸尘器首先采取以下的避障方案：逆时针旋转90度，向前移动一距离D，顺时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫，直到发生第二次碰撞为止，并进入步骤2；

2）当智能吸尘器发生第二次碰撞时，则智能吸尘器采取以下的避障方案：顺时针或逆时针针旋转180度，向前移动一距离t (t=D/tanα)，逆时针旋转90度，向前移动一距离D，顺时针旋转90度，然后一直向前清扫。

三）斜向接触的第三种情形

智能吸尘器与障碍物碰撞，左侧碰撞开关动作，同时，同侧的红外线探测器测得与障碍物间的距离小于某一设定值，则智能吸尘器判定此次碰撞为前进方向与障碍物面间夹角α小于45度，左侧接触，进入如下步骤：

1）根据前面规定智能吸尘器在划分左、右分区后先清扫左侧为原则，智能吸尘器首先采取以下的避障方案：逆时针旋转180度，向前移动一距离t1(t1=d1/tanα，式中α为智能吸尘器与墙面碰撞时，根据红外线探测器探测到的与墙面的大致距离估算得到，不用很精确，因为在下一步的行走过程中，智能吸尘器会进行精确计算，取t1=D/2tanα)，再顺时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，这时可以精确地测得距离d1，于是智能吸尘器与墙壁之间的实际夹角α=arctan(d1/t1)，智能吸尘器接着顺时针旋转90度，再向前移动t2(t2=d2/tanα=(D-d1)/tanα=(D-d1)xt1/d1)，智能吸尘器再顺时针针旋转90度，与障碍物碰撞后，再逆时针旋转90度，然后一直向前清扫，确保智能吸尘器在原来的清扫轨迹的基础上，向左侧平移了一个滚刷宽度D，如图5所示。

）当智能吸尘器发生第二次碰撞时，则智能吸尘器采取以下的避障方案：顺时针旋转90度，向前前进一距离D，逆时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫。如图6所示。

四）斜向接触的第四种情形

智能吸尘器与障碍物碰撞，右侧碰撞开关动作，同时，同侧的红外线探测器测得与障碍物间的距离小于某一设定值，则智能吸尘器判定此次碰撞为前进方向与障碍物面间夹角小于45度，右侧接触。

）根据前面规定智能吸尘器在划分左、右分区后先清扫左侧为原则，智能吸尘器首先采取以下的避障方案：逆时针旋转90度，向前移动一距离D，顺时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫。

）当智能吸尘器发生第二次碰撞时，智能吸尘器采取以下的避障方案与以上方案基本相同，计算方法完全相同，只是转动时的方向正好相反。经过这样一套动作后，确保智能吸尘器在原来的清扫轨迹的基础上，向左侧平移了一个滚刷宽度D，如图5所示。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能吸尘器清扫方法，所述智能吸尘器在清扫区域内进行X轴或Y轴扫描清扫，其特征在于，当智能吸尘器与障碍物或者墙壁斜向碰撞时，智能吸尘器可以测出前进方向与障碍物面间夹角，并根据所述夹角的大小以及所处的清扫区域和清扫方向确定清扫路线。

2.根据权利要求1所述的智能吸尘器清扫方法，其特征在于，当智能吸尘器与障碍物或者墙壁斜向碰撞时，智能吸尘器可以测出前进方向与障碍物面间夹角α，当夹角α大于45度时，所述智能吸尘器根据清扫方向选择：顺时针或逆时针旋转180度，向前前进一距离t，顺时针旋转90度，向前前进一距离D，再逆时针旋转90度，然后一直向前清扫，直到发生第二次碰撞为止；或者顺时针旋转90度，向前前进一距离D，逆时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫；当夹角α小于45度时，所述智能吸尘器根据清扫方向选择：逆时针旋转180度，向前移动一距离t1，再顺时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，智能吸尘器接着顺时针旋转90度，再向前移动t2，智能吸尘器再顺时针针旋转90度，与障碍物碰撞后，再逆时针旋转90度，然后一直向前清扫；或者顺时针旋转90度，向前前进一距离D，逆时针旋转90度，向前移动到与障碍物碰撞，顺时针或逆时针旋转180度，然后一直向前清扫。

3.根据权利要求2所述的智能吸尘器清扫方法，其特征在于，所述t=D/tanα，t1=d1/tanα，t2=d2/tanα。

4.根据权利要求1所述的智能吸尘器清扫方法，其特征在于，所述智能吸尘器在清扫区域内进行X轴方向和Y轴方向的梳状清扫，当所述智能吸尘器上的传感器探测到行走的前方的设定距离内有障碍物时，根据所检测到灰尘浓度含量，来决定沿X/Y轴方向移动的位移量。

5.根据权利要求4所述的智能吸尘器清扫方法，其特征在于，所述智能吸尘器至少包括位于两侧且用于探测障碍物的侧面传感器、和位于前方且用于探测障碍物的前方传感器，当所述智能吸尘器清扫碰到障碍物时会划分出清扫区域，先后进行清扫。

6.根据权利要求5所述的智能吸尘器清扫方法，其特征在于：当所述智能吸尘器从基站出发时，前进第一次碰到障碍物时，智能吸尘器将基站与本次碰撞点的连线作为分界线，将清扫区域分为左侧和右侧两部分，并从其中的一侧区域开始清扫，清扫完成后，智能吸尘器以最短路径迅速回到另一侧，并开始清扫；当智能吸尘器从除基站外的其它地方出发，向前行进过程中，第一次碰到障碍物时，无条件顺时针或逆时针旋转180度后反方向前进，直到发生第二次碰撞。

7.第二次碰撞后，智能吸尘器将第一次碰撞点与第二次碰撞点的连线作为分界线，将清扫区域分为左侧和右侧两部分，并从其中的一侧区域开始清扫，清扫完成后，智能吸尘器以最短路径迅速回到另一侧，并开始清扫。

8.根据权利要求6所述的智能吸尘器清扫方法，其特征在于，智能吸尘器在区域划分以后进行如下步骤的清扫工作：

S1：先进行X轴方向墙面ab或cd的判定，智能吸尘器先从左、右分界线向左侧清扫，智能吸尘器每次与ab或cd墙面发生碰撞后，都会向左侧移动一个滚刷宽度，而在移动的过程中，智能吸尘器则在不断监测墙面的情况，看是否存在大于智能吸尘器宽度的空隙，如否则进入步骤S2，如是则进入步骤S3；

S2：刚走过的一个滚刷宽度的地面为清扫完成的地面，如此一个一个滚刷宽度D的累加就完成了ab边或cd边的判定，进入步骤S4；

S3：如果存在大于智能吸尘器机身宽度的间隙，则说明还有未清扫区域，返回步骤S1；

S4：Y轴方向墙面bc的判定，智能吸尘器边清扫边检测bc墙面上是否存在大于智能吸尘器宽度的间隙，如否则进入步骤S4，如是则进入步骤S6；

S5：智能吸尘器判定清扫已到达房间左侧的最边缘，返回起始点继续按照上述方法进行房间右侧的清扫；

S6：智能吸尘器判定还有未清扫区域，进入步骤S4。

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