CN103356136B - 优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，其中，用于对机器人吸尘器进行充电的充电座向外发出信号区域半圆形的防撞信号与信号区域呈扇形的引导信号，当机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差t≤10s，则机器人后退一段距离d并重启对接程序；若t＞10s时则按照正常情况对接。本发明根据机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差调整机器人吸尘器的位置，使得吸尘器能够快速完成充电回归动作，进而提高吸尘器的工作效率。

Description

优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法

技术领域

本发明涉及机器人吸尘器领域，具体涉及一种优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法。

背景技术

机器人吸尘器亦即是机器人吸尘器目前已经被广泛地应用于人们的日常生活工作过程中，其能够实现对地面的自动清扫、在电力不足时能够实现回归充电，在引导信号的引导下机器人吸尘器自动回归到充电座实现充电对接，但是目前机器人吸尘器在充电回归过程中，常常出现机器人从斜向接近充电座时，因机器人吸尘器与充电座间的距离较小，机器人吸尘器没有足够的空间来调整方向，导致吸尘器无法实现与充电座成功对接，影响了机器人吸尘器的工作效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，其实现机器人吸尘器在防撞信号与引导信号间的快速处理，从而将吸尘器调整到引导信号所覆盖的中心区域，实现快速与充电座成功对接。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，用于对机器人吸尘器进行充电的充电座向外发出信号区域半圆形的防撞信号与信号区域呈扇形的引导信号，当机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差t≤10s，则机器人后退一段距离d并重启对接程序；若t＞10s时则按照正常情况对接。

对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案。

作为优化，当机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差t≤10s，则机器人后退距离d的范围是10cm≤d≤100cm。

进一步，充电座上发出防撞信号的发射器与发出引导信号的发射器位于不同方向，呈扇形的引导信号将半圆形的防撞信号区域分为左右两侧区域。

另外，充电座所发出的半圆形的防撞信号的半径R为0.2m到1.0m。

吸尘器与充电座的对接成功后，吸尘器的主机充电片与充电座的充电弹片接触后，维持前进状态继续前进时间t2、向前前进距离d3。前进时间t2的范围是5ms≤t2≤500ms，前进距离d3的范围是0.5mm≤d3≤30mm。进而确保机器人吸尘器与充电座的对接更为牢靠。

在回归充电的过程中，从侧边回归充电时更为有效率的回归方法。机器人吸尘器的侧边回归充电方法，在具体工作过程中，可分为机器人吸尘器从充电座左侧回归充电与右侧回归充电两种情况。

当机器人吸尘器从充电座左侧回归充电时，机器人吸尘器在回归充电时先接收到防撞信号，则原地旋转180o，向前行走距离d1(10cm≤d1≤100cm)，然后右转绕充电座画圆弧。碰到障碍物3后原地旋转180o，继续绕充电座画圆弧，进入引导信号区域后，吸尘器通过引导信号对接充电座。

当机器人吸尘器从充电座右侧回归充电时，机器人吸尘器在回归充电时先碰撞到防撞信号，则原地旋转180o，向前行走距离d1(10cm≤d1≤100cm),然后右转绕充电座画圆弧。进入引导信号区域后，通过引导信号对接充电座。

机器人吸尘器在正常充电的过程中仍会遇到意外掉电的情况，意外掉点有可能是充电座失电，也有可能是机器人吸尘器意外从充电座上脱落。在机器人吸尘器的充电过程中，用于对机器人吸尘器进行充电的充电座向外发出防撞信号与引导信号，机器人吸尘器在充电过程中，当吸尘器检测到充电电流消失但仍可接收到充电座发射出的引导信号和防撞信号，则机器人吸尘器判定为意外脱开，则吸尘器采取意外脱离措施；当吸尘器检测到充电电流消失，同时机器人也接收不到充电座发射出的引导信号和防撞信号，则判断是电网断电，吸尘器不采取任何动作。

机器人吸尘器判定出现意外脱开的情况时，采取的意外脱离措施为吸尘器后退一段距离d4，再重新启用对接程序。吸尘器后退的距离d4的设定范围是10cm≤d4≤100cm。

另外，机器人吸尘器在正常工作过程中，例如自动清扫或者回归充电的过程中，有可能出现被卡死的情况，此处提供了一种机器人吸尘器的脱困处理方法。吸尘器设有下视传感器与碰撞传感器，在一定时间段内机器人吸尘器下视传感器以及碰撞传感器没有被触发，则机器人吸尘器判定被卡死，于是机器人吸尘器采取脱困措施，具体脱困步骤为：吸尘器后退一段距离d5，然后吸尘器向左或向右旋转一定角度α后继续前进执行之前的工作，例如自动清扫或者回归充电。

机器人吸尘器在30S内下视传感器以及碰撞传感器没有被触发，则机器人吸尘器判定被卡死。

在机器人吸尘器判定被卡死时，吸尘器后退的距离d5的设定范围是10cm≤d5≤100cm，吸尘器向左或向右旋转的角度α的范围是10o≤α≤180o。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明所公开的优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，其根据机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差调整机器人吸尘器的位置，使得吸尘器能够快速完成与充电座的成功对接，进而提高吸尘器的工作效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例中吸尘器与充电座的对接过程示意图；

图2为本发明实施例中吸尘器与充电座对接成功后的示意图；

图3为本发明实施例中吸尘器进行清扫时的示意图；

图4为本发明实施例中吸尘器在灰尘量超标时进行清扫的示意图；

图5为本发明实施例中吸尘器进行清扫的行走路线示意图；

其中：1、吸尘器；2、充电座；3、障碍物。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：

机器人吸尘器在进行清扫时，该机器人吸尘器在一个封闭的大致平面的区域内，参见图3，进行X轴方向或Y轴方向的梳状模式下的清扫，其中封闭区域的内边缘之外的区域为障碍物区域，之内的区域为清扫区域，其中机器人吸尘器至少包括一滚刷、红外探测传感器和在尘杯进风口处设置的灰尘量检测传感器。

机器人吸尘器先沿Y轴方向行走清扫，当吸尘器上的红外探测传感器探测到行走的前方的设定距离内有墙壁等障碍物时，吸尘器沿X轴方向移动一个位移量M1，再反向沿Y轴方向行走清扫。机器人在清扫过程中，当检测到灰尘量超过设定值时，记录当时的坐标，如图3中的a点，在接触到下一个障碍物或墙面后，旋转180度，按上一次的直线清扫线路返回重新清扫一遍，然后再按原常规程序进行清扫，由此根据灰尘浓度传感器所反馈的信号，来确定位移量M1值，如果灰尘浓度高，那么机器人吸尘器沿原路返回，此时M1值为零，即重新打扫一遍a点区域，直到灰尘浓度低于设定值后，机器人吸尘器在旋转90度后才会行进一定值M1后，再沿原常规程序进行清扫。其中M1值为常数，小于等于滚刷的宽度。

而如图4所示，当机器人吸尘器检测到灰尘量超标时，记录下第一点坐标，如图4中的b点，机器人继续向前清扫，当发现所检测到灰尘量在设定值以下时，记录下第二点坐标，如图4中的c点。具体步骤如下：

S1：在c点旋转180度，向前清扫，到达b点；

S2：在b点旋转180度，向前清扫，返回到c点；

S3：在清扫过程中如果灰尘量仍超过设定值，则重复S1和S2；否则进入步骤S4；

S4：从c点开始恢复到原常规程序进行清扫。

因此机器人吸尘器只需在b、c两点之间来回清扫，直到灰尘量低于设定值，再沿原常规程序进行清扫，减少机器人吸尘器的重复清扫，同时提高清洁效果。

综上所述本发明能避免部分区域漏扫，非常有效的利用电池，提高清扫效率，清洁效果更好。

智能机器人对障碍物进行处理的方法如下：

首先通过操作机器人机身上的操作按键或通过摇控器选择清扫方式后启动机器人，机器人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：

当机器人从基站出发时，前进第一次碰到障碍物时，机器人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，机器人以最短路径迅速回到右侧，并开始右侧的清扫，当然机器人也可以先对右侧区域进行清扫，再清扫左侧区域。

当机器人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，机器人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，机器人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，机器人进行清扫区域的路径规划：在己知环境下，机器人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，机器人则先需要利用自己的至少三个传感器，即位于前方的前方传感器，位于两侧的侧面传感器，来探索并认知环境，由于房间的墙壁只有一边，其侧面传感器在探测墙壁时，其信号值不存在变化，而障碍物则会造成信号值的变化，即有障碍物的出现信号和障碍物的消失信号，然后生成地图，最后规划出路径，由此参考图5，并执行边界模块的算法：

1）机器人先进行X轴方向墙面ab或cd的判定，机器人先从左、右分界线向左侧清扫，机器人每次与ab或cd墙面发生碰撞后，都会向左侧移动一位移量，而在移动的过程中，机器人则在不断监测墙面的情况，看是否存在大于机器人宽度的空隙，如否则进入步骤2，如是则进入步骤3：

2）刚走过的一位移量的墙面清扫完成，如此一个一个位移量的累加就完成了ab边或cd边的判定，进入步骤4。

3）如果存在大于机器人宽度的间隙，则说明还有未清扫区域，返回步骤1。

4）Y轴方向墙面bc的判定，机器人边清扫边检测bc墙面上是否存在大于机器人宽度的间隙，如否则进入步骤5，如是则进入步骤6。

5）机器人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。

6）机器人判定还有未清扫区域，进入步骤4。

本发明正是机器人在未知环境中工作，并在工作过程中，一边行走X轴或Y轴梳状清扫，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，则机器人结束清扫工作，返回基站，其中X轴或Y轴梳状清扫模式为业界常用方法，可参考中国专利0110848.5和02137830.4。

吸尘器中设有充电的主机充电片，而对吸尘器进行充电的充电座内则设有充电弹片，充电时充电弹片与主机充电片对接卡死，实现较为稳固的充电对接。

本实施例描述了一种优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，机器人吸尘器在清扫状态(自动清扫、定点清扫、沿墙清扫)时，当机器人吸尘器检测到电量不足(电池电压低于12V)时，机器人吸尘器关闭吸尘电机及滚刷电机，调用回归充电程序；或者论机器人吸尘器在何种清扫模式，按遥控器上的返回充电按钮，机器人关闭吸尘电机及滚刷电机，调用回归充电程序。

机器人吸尘器在开始转入回归充电模式后，按随机直线行走方式寻找引导信号或防碰撞信号，吸尘器与充电座的对接过程如图1所示，机器人吸尘器的运动路线如图1中的箭头所示。用于对机器人吸尘器进行充电的充电座向外发出信号区域半圆形的防撞信号与信号区域呈扇形的引导信号，当机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差t1≤10s，则机器人后退一段距离d2并重启对接程序；若t1＞10s时则按照正常情况对接。

对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案。

作为优化，当机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差t1≤10s，则机器人后退距离d2的范围是10cm≤d2≤100cm。

进一步，充电座上发出防撞信号的发射器与发出引导信号的发射器位于不同方向，呈扇形的引导信号将半圆形的防撞信号区域分为左右两侧区域。充电座所发出的半圆形的防撞信号的半径R为0.2m到1.0m。

吸尘器与充电座的对接成功后，如图2所示，吸尘器1的主机充电片与充电座2的充电弹片接触后，维持前进状态继续前进时间t2、向前前进距离d3。前进时间t2的范围是5ms≤t2≤500ms，前进距离d3的范围是0.5mm≤d3≤30mm。进而确保机器人吸尘器1与充电座2的对接更为牢靠。

在回归充电的过程中，从侧边回归充电时更为有效率的回归方法。机器人吸尘器的侧边回归充电方法，在具体工作过程中，可分为机器人吸尘器1从充电座2左侧回归充电与右侧回归充电两种情况。

当机器人吸尘器1从充电座2左侧回归充电时，机器人吸尘器1在回归充电时先接收到防撞信号，则原地旋转180o，向前行走距离d1(10cm≤d1≤100cm)，然后右转绕充电座2画圆弧。碰到障碍物3后原地旋转180o，继续绕充电座2画圆弧，进入引导信号区域后，吸尘器1通过引导信号对接充电座2。

当机器人吸尘器1从充电座2右侧回归充电时，机器人吸尘器1在回归充电时先碰撞到防撞信号，则原地旋转180o，向前行走距离d1(10cm≤d1≤100cm),然后右转绕充电座2画圆弧。进入引导信号区域后，通过引导信号对接充电座2。

机器人吸尘器1在正常充电的过程中仍会遇到意外掉电的情况，意外掉点有可能是充电座2失电，也有可能是机器人吸尘器1意外从充电座2上脱落。在机器人吸尘器1的充电过程中，用于对机器人吸尘器1进行充电的充电座2向外发出防撞信号与引导信号，机器人吸尘器1在充电过程中，当吸尘器检测到充电电流消失但仍可接收到充电座2发射出的引导信号和防撞信号，则机器人吸尘器1判定为意外脱开，则吸尘器采取意外脱离措施；当吸尘器检测到充电电流消失，同时机器人也接收不到充电座2发射出的引导信号和防撞信号，则判断是电网断电，吸尘器不采取任何动作。

机器人吸尘器1判定出现意外脱开的情况时，采取的意外脱离措施为吸尘器后退一段距离d4，再重新启用对接程序。吸尘器后退的距离d4的设定范围是10cm≤d4≤100cm。

另外，机器人吸尘器1在正常工作过程中，例如自动清扫或者回归充电的过程中，有可能出现被卡死的情况，此处提供了一种机器人吸尘器的脱困处理方法。吸尘器设有下视传感器与碰撞传感器，在一定时间段内机器人吸尘器1下视传感器以及碰撞传感器没有被触发，则机器人吸尘器1判定被卡死，于是机器人吸尘器1采取脱困措施，具体脱困步骤为：吸尘器后退一段距离d5，然后吸尘器向左或向右旋转一定角度α后继续前进执行之前的工作，例如自动清扫或者回归充电。

机器人吸尘器1在30S内下视传感器以及碰撞传感器没有被触发，则机器人吸尘器1判定被卡死。

在机器人吸尘器1判定被卡死时，吸尘器后退的距离d5的设定范围是10cm≤d5≤100cm，吸尘器向左或向右旋转的角度α的范围是10o≤α≤180o。

上述实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是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 (3)

1.一种优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，用于对机器人吸尘器进行充电的充电座向外发出信号区域半圆形的防撞信号与信号区域呈扇形的引导信号，其特征在于，当机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差t≤10s，则机器人后退一段距离d并重启对接程序；若t＞10s时则按照正常情况对接；

当机器人回归充电时接收到引导信号和防撞信号之间的时间差t≤10s，则机器人后退距离d的范围是10cm≤d≤100cm，具体分为机器人吸尘器从充电座左侧回归充电和右侧回归充电；

当机器人吸尘器从充电座左侧回归充电时，机器人吸尘器在回归充电时先接收到防撞信号，则原地旋转180o，向前行走距离d，然后右转绕充电座画圆弧；碰到障碍物后原地旋转180o，继续绕充电座画圆弧，进入引导信号区域后，吸尘器通过引导信号对接充电座；

当机器人吸尘器从充电座右侧回归充电时，机器人吸尘器在回归充电时先碰撞到防撞信号，则原地旋转180o，向前行走距离d,然后右转绕充电座画圆弧；进入引导信号区域后，通过引导信号对接充电座。

2.根据权利要求1所述的优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，其特征在于，充电座上发出防撞信号的发射器与发出引导信号的发射器位于不同方向，呈扇形的引导信号将半圆形的防撞信号区域分为左右两侧区域。

3.根据权利要求1所述的优化机器人吸尘器充电回归对接位置的方法，其特征在于，充电座所发出的半圆形的防撞信号的半径R为0.2m到1.0m。