CN103284653B

CN103284653B - 清洁机器人及其控制方法

Info

Publication number: CN103284653B
Application number: CN201210424625.1A
Authority: CN
Inventors: 洪士哲; 冷耀世
Original assignee: MSI Computer Shenzhen Co Ltd
Current assignee: MSI Computer Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2017-07-14
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: CN103284653A; US20130231819A1; DE102013101767A1; US8788133B2; JP2013180203A

Abstract

一种清洁机器人，用以清洁一特定区域，并包括一移动模块、一声波模块、一清扫模块以及一控制模块。移动模块具有多个滚轮。声波模块发射一声波，并接收多个反射波。清扫模块进行一清洁任务。控制模块根据反射波，产生一轮廓线，并根据轮廓线，控制移动模块及清扫模块的至少一者。

Description

清洁机器人及其控制方法

技术领域

本发明是有关于一种清洁机器人，特别是有关于一种利用声波的检测结果，产生一轮廓线，并根据轮廓线进行清洁的清洁机器人。

背景技术

清洁地板是一种相当费力的工作。为了改善清洁地板所花费的时间，发展出许多清洁装置，如扫把、抹布…等。然而，使用者仍需手持清洁装置，方能进行清洁动作，因此，已知的清洁装置并未降低使用者的不便。

随着科技的进步，电子产品的种类愈来愈多，其中机器人(robot)就是其中一种。以清洁机器人为例，其可自动进行清洁动作，而不需使用者操作，因此逐渐取代已知的清洁装置。然而，已知的清洁机器人是以相同的清洁能力打扫不同的环境，因此，无法针对不同的环境状态提供适合的清洁功能。

发明内容

本发明提供一种清洁机器人，用以清洁一特定区域，并包括一移动模块、一声波模块、一清扫模块以及一控制模块。移动模块具有多个滚轮。声波模块发射一声波，并接收多个反射波。清扫模块进行一清洁任务。控制模块根据反射波，产生一轮廓线，并根据该轮廓线，控制移动模块及清扫模块的至少一者。

本发明还提供一种控制方法，用以控制一清洁机器人清洁一特定区域。本发明的控制方法包括，移动清洁机器人；发射一声波；接收多个反射波；根据反射波，产生一轮廓线；以及根据该轮廓线，控制清洁机器人的移动及清扫能力的至少一者。

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的清洁机器人的一可能示意图。

图2及3为轮廓线的可能示意图。

图4A为清洁机器人的其它可能外部环境状态。

图4B为不同环境状态所产生的其它可能轮廓线。

图5为本发明的控制方法的一可能流程示意图。

[主要元件标号说明]

100：清洁机器人； 110：移动模块；

120：清扫模块； 130：声波模块；

131：声波发射器； 132：声波接收器；

140：控制模块； 150：影音声光模块；

160：检测模块； 220、320、420：轮廓线；

231～234、331～332：物体； 431、433：磁砖；

432：间隙； 434：地毯；

W_S：声波； W_R1～W_R5：反射波；

P1～P3：位置； S510～S540：步骤。

具体实施方式

图1为本发明的清洁机器人的一可能示意图。清洁机器人100用以清洁一特定区域，如家中的地板。在本实施例中，清洁机器人100包括，一移动模块110、一清扫模块120、一声波(sonar)模块130以及一控制模块140。

移动模块110具有多个滚轮(未显示)。清洁机器人100通过滚轮，可移动至任何位置。清扫模块120进行一清洁任务，如吸尘或拖地。本发明并不限定清扫模块120的内部架构。只要是清洁机器人100进行清洁时所需的装置，均可设置于清扫模块120中。举例而言，清扫模块120具有一集尘盒、一风扇、一清洁刷。

声波模块130发射一声波W_S，并接收多个反射波W_R1～W_R5。在一可能实施例中，声波W_S为超音波。在本实施例中，声波模块130具有一声波发射器131以及一声波接收器132。声波发射器131发射声波W_S。声波接收器132接收反射波W_R1～W_R5。在其它实施例中，声波模块130具有多个声波发射器以及多个声波接收器。

当一物体接收到声波W_S时，将根据声波W_S，产生至少一相对应反射波。举例而言，当一墙面接收到声波W_S时，因墙面的范围较大，故可产生多个反射波。在本实施例中，图1仅显示反射波W_R1～W_R5为例，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，反射波的数量可大于或小于5。

在其它实施例中，当清洁机器人100的周围具有多个物体时，则该等物体将产生多个反射波。根据物体与清洁机器人100间的物理特性(如角度、方向、位置、速度)、物体的材质或种类，可在不同时间产生相对应的反射波。

控制模块140根据至少二反射波，产生一轮廓线，并根据轮廓线，控制移动模块110及清扫模块120的至少一者。本发明并不限定轮廓线的产生方式。在一可能实施例中，控制模块140根据声波接收器132所接收到的多个反射波，推测出最接近清洁机器人100的至少二物体的位置，再将推测出的至少二位置连接起来，便可形成一轮廓线。

另外，本发明并不限定控制模块140如何控制移动模块110及清扫模块120。在一可能实施例中，控制模块140控制移动模块110的滚轮的转速及/或转向，进而控制清洁机器人100的行进路径。在另一可能实施例中，控制模块140控制清扫模块120，用以调整清洁机器人100的清洁能力。

图2为轮廓线的一可能示意图。当清洁机器人100移动至位置P1时，物体231～235均会产生反射波。不过，由于物体231最接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100最先收到物体231所产生的反射波W_R1。在本实施例中，清洁机器人100记录反射波W_R1。

当清洁机器人100移动至位置P2时，由于物体232最接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100最先接收到物体232所产生的反射波W_R2，并记录反射波W_R2。

最后，清洁机器人100移动至位置P3时，由于物体234最接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100最先收到物体234所产生的反射波W_R4，记录反射波W_R4。

清洁机器人100整合三次最先收到的反射波W_R1、W_R2、W_R4，用以形成一轮廓线220。在其它实施例中，只要整合至少二次反射波，便可形成一轮廓线。在本实例中，轮廓线220为一平滑的轮廓线。轮廓线220的所有区段的斜率均小于一预设斜率。因此，在一可能实施例中，控制模块140根据轮廓线的斜率，控制移动模块110及清扫模块120的至少一者。

然而，斜率是针对轮廓线的某一点而言。举例而言，轮廓线上的任一点均具有一相对应的斜率。在其它实施例中，控制模块140根据轮廓线的曲率(curvature)，控制移动模块110及清扫模块120的至少一者。曲率指的是轮廓线的某一局部曲线的弯曲程度。

图3为轮廓线的另一可能示意图。当清洁机器人100行走至位置P1时，由于墙面331最接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100最早收到物体331所产生的反射波W_R1。同样地，当清洁机器人100行走至位置P2时，物体332最接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100最早收到物体332所产生的反射波W_R2。当清洁机器人100行走至位置P3时，物体331最接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100最早收到物体331所产生的反射波W_R3。

控制模块140根据反射波W_R1～W_R3，便可形成一轮廓线320。控制模块140根据轮廓线320，控制清洁机器人100的移动路径。在一可能实施例中，控制模块140根据轮廓线320，令清洁机器人100避开物体332，以避免碰撞物体332。在另一可能实施例中，控制模块140令清洁机器人100接近物体332，用以清扫物体332附近的区域。

举例而言，物体332为地板的一凸起区。由于凸起区附近的灰尘较多，故控制模块140增加清扫模块120的清扫能力，并增加移动模块110的滚轮转速，用以爬上凸起区。

在本实施例中，控制模块140可根据轮廓线，得知清洁机器人100所在的区域的一起伏状态，并根据起伏状态，控制移动模块110及清扫模块120的至少一者。举例而言，控制模块140控制移动模块110，用以避开地板的凹陷区或凸起区，以避免清洁机器人100受困于凹陷区或凸起区。然而，若凹陷区或凸起区的幅度不大时，控制模块140可令清洁机器人100进入凹陷区或凸起区，并增加清扫模块120的清扫能力，用以清洁凹陷区或凸起区，因凹陷区或凸起区容易累积灰尘。

图4A为清洁机器人的一可能外部环境状态。图4B为图4A的环境状态所产生的一可能轮廓线。如图4A所示，当声波模块130发射出声波W_S时，地板将根据声波W_S，产生反射波W_R1～W_R5。在本实施例中，地板包括磁砖431、433、间隙432及地毯434。反射波W_R1及W_R3是由磁砖431及433所产生。反射波W_R2是由间隙432所产生。反射波W_R4～W_R5是由地毯434所产生。

由图4B可知，不同材质的地板产生反射波的时间并不相同。举例而言，当清洁机器人100发射声波W_S，并行走至位置P1时，由于磁砖431、433较接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100接收到反射波W_R1及W_R3的时间短于清洁机器人100接收到反射波W_R2的时间。另外，当清洁机器人100行走于地毯434时(如位置P2及P3所示)时，由于地毯434又更接近清洁机器人100，因此，清洁机器人100接收到反射波W_R4及W_R5的时间短于清洁机器人100接收到反射波W_R1及W_R3的时间。

在本实施例中，控制模块140可根据反射波W_R1～W_R5所构成的轮廓线420，得知清洁机器人100所在的区域的材质(硬地板或软地板)。举例而言，当声波W_S由硬地板(如磁砖)所反射时，反射波的强度将位于一预设范围内，如反射波W_R1～W_R3所示。然而，当声波W_S由软地板(如地毯)所反射时，反射波的强度将不在预设范围内，如反射波W_R4～W_R5所示。

因此，当控制模块140根据反射波W_R1～W_R5所构成的轮廓线420，控制移动模块110及清扫模块120的至少一者时，则可使清洁机器人100配合外部环境状态，进行清洁动作。举例而言，当清洁机器人100将由磁砖区移动至地毯区时，控制模块140可先增加滚轮的转速，用以顺利地进入地毯区。在进入地毯区后，控制模块140减慢滚轮的转速并增加清扫模块120的清扫能力，用以彻底清扫地毯区。

另外，如图4A所示，磁砖431与433间具有一间隙432。控制模块140可根据反射波W_R2的强度，得知间隙432的存在。由于间隙432容易累积灰尘，因此，控制模块140提高清扫模块120对于间隙432的清扫能力。

由于不同种类及不同材质的物体产生反射波的时间并不相同，因此，当控制模块140根据多个反射波，产生一轮廓线时，控制模块140可根据轮廓线的斜率、曲率或是其它特性，判断出外部物体的种类及材质、或是外部物体与清洁机器人100间的一物理特性，如位置、方向、角度、速度。

当控制模块140根据判断结果，控制清洁机器人100的行走路径及清洁能力的至少一者时，便能使清洁机器人100的清洁动作配合外部环境状态。由于清洁机器人100可根据外部环境状态，提供不同的清扫能力，因此大幅提高对于外部环境的应变能力。

举例而言，控制模块140可根据轮廓线，控制移动模块110的滚轮转速及转向，用以控制清洁机器人100的运行，如停止、启动、加速、减速、回转或巡航。另外，控制模块140可根据轮廓线，控制清扫模块120，用以控制吸尘力、空气流量或是一清扫刷的转速。

在其它实施例中，清洁机器人100还包括一影音声光模块150，用以呈现一声音效果及一光线效果的至少一者。控制模块140根据轮廓线，控制影音声光模块150，用以调整影音声光模块150所呈现的声音及光线效果的至少一者。在一可能实施例中，影音声光模块150包括一喇叭装置(未显示)及一显示装置(未显示)，呈现相对应的声音或光线效果。因此，使用者可根据不同的声光效果，得知清洁机器人100的操作状态，如清洁机器人100困在特殊地形。

藉由环境的轮廓线，控制模块140可对特别的动态或静态的环境或物体(如充电站、遥控器、虚拟墙、人、或是具有可与清洁机器人100交换数据能力的设备设施或元件)进行识别，并可调整清洁机器人100与周围环境间的数据传递。

举例而言，清洁机器人100先利用声波的方式，与周围环境的物体进行数据传输(如声波及反射光)。在得到轮廓线后，清洁机器人100改以另一种方式(如光学或磁学)，与周围环境的物体进行数据传输。在其它实施例中，清洁机器人100通过本身运动行为的变化，与周围环境的物体进行数据传输。

在本实施例中，清洁机器人100还包括一检测模块160，用以检测清洁机器人100的环境状态。控制模块140根据轮廓线，致能检测模块160，改以另一种方式，与清洁机器人100周围环境的物体进行数据传输。在一可能实施例中，控制模块140根据检测模块160的检测结果，控制移动模块110、清扫模块120及影音声光模块150的至少一者。

在一可能实施例中，使用者可通过影音声光模块150所呈现的影音或是声光效果，得知清洁机器人100是以何种无线方式，与周围环境的物体进行数据传输。

图5为本发明的控制方法的一可能流程示意图。本发明的控制方法用以控制一清洁机器人，使其进行一清洁动作。首先，移动清洁机器人(步骤S510)，并在移动机器人的同时，发射一声波(步骤S520)。在一可能实施例中，声波为一超音波。

接收反射波(步骤S530)。当外部物体接收到声波时，将产生至少一相对应反射波。根据至少二反射波，产生一轮廓线(步骤S530)。本发明并不限定产生轮廓线的方法。如图2、3及4B所示，将多个接近清洁机器人的物体的位置连接在一起，便可形成一轮廓线。此处所述的连接并非真的将清洁机器人周围的物体连接在一起，而是清洁机器人根据反射波形成一地图，此地图包含清洁机器人周围的物体。将此地图中的至少二位置连接在一起，便可形成一轮廓线。

根据轮廓线，控制清洁机器人的移动及清扫能力的至少一者(步骤S540)。在一可能实施例中，由于清洁机器人接收到反射波的时间与物体的位置、种类及材质有关，因此，根据反射波所形成的轮廓线，便可判断出物体的位置、种类及材质。在一可能实施例中，根据轮廓线的斜率或曲率，便可判断出物体的位置、种类及材质。

在本实施例中，当根据轮廓线控制清洁机器人的移动及清扫能力的至少一者时，可提高清洁机器人对于外部环境的应变能力。举例而言，根据轮廓线，可得知物体的种类，如一墙面、一障碍物或是地板一凸起区。

在一可能实施例中，若判断出外部物体为一墙面时，清洁机器人便沿墙行走。在其它实施例中，若得知外部物体为一凸起区时，清洁机器人可闪避凸起区，或是对凸起区加强清扫能力。

在另一可能实施例中，根据轮廓线，可得知清洁机器人所清扫的区域的材质，如磁砖地板、地毯。清洁机器人根据不同材质的区域，提供不同的行走方式(如减慢或加快)或是不同的清扫能力(如减弱或加强)。

再者，根据轮廓线，可得知清洁机器人所清扫的区域的一起伏状态。若根据区域起伏状态，控制清洁机器人的移动及清扫能力的至少一者，则可大幅提高清洁机器人的应变能力。

除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属技术领域中具有通常知识者的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims

1.一种清洁机器人，用以清洁一特定区域，包括：

一移动模块，具有多个滚轮；

一声波模块，发射一声波，并接收多个反射波；

一清扫模块，进行一清洁任务；以及

一控制模块，根据该多个反射波，连接最接近所述清洁机器人的至少两个物体的位置而产生一轮廓线，并根据该轮廓线，控制该移动模块及该清扫模块的至少一者。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其中该声波模块包括：

一声波发射器，用以发射该声波；以及

一声波接收器，用以接收该多个反射波。

3.根据权利要求1所述的清洁机器人，其中该多个反射波是由至少一物体所产生。

4.根据权利要求3所述的清洁机器人，其中该控制模块根据该轮廓线，得知该清洁机器人与该物体之间的一物理特性，并根据该物理特性，控制该移动模块及该清扫模块的至少一者。

5.根据权利要求3所述的清洁机器人，其中该控制模块根据该轮廓线，得知该物体的种类，并根据得知结果，控制该移动模块及该清扫模块的至少一者。

6.根据权利要求3所述的清洁机器人，其中该控制模块根据该轮廓线，得知该特定区域的材质，并根据得知结果，控制该移动模块及该清扫模块的至少一者。

7.根据权利要求3所述的清洁机器人，其中该控制模块根据该轮廓线，得知该特定区域的一起伏状态，并根据该起伏状态，控制该移动模块及该清扫模块的至少一者。

8.根据权利要求1所述的清洁机器人，其中该控制模块根据该轮廓线的一斜率或一曲率，控制该移动模块及该清扫模块的至少一者。

9.根据权利要求1所述的清洁机器人，其中该控制模块根据该轮廓线，控制该多个滚轮的转速及转向的至少一者。

10.根据权利要求1所述的清洁机器人，其中该控制模块根据该轮廓线，控制该清扫模块的清洁能力。

11.根据权利要求1所述的清洁机器人，还包括：

一影音声光模块，用以呈现一声音效果及一光线效果的至少一者；

其中该控制模块根据该轮廓线，控制该影音声光模块，用以调整该声音及该光线效果的至少一者。

12.根据权利要求11所述的清洁机器人，还包括：

一检测模块，检测环境状态，其中该控制模块根据该轮廓线，致能该检测模块，并根据该检测模块的检测结果，控制该移动模块、该清扫模块及该影音声光模块的至少一者。