CN103622643A - 自移动清洁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种自移动清洁装置。所述自移动清洁装置包含行走单元、驱动单元和控制单元，控制单元与驱动单元连接，自移动清洁装置还包括与控制单元连接的加速度传感单元，所述加速度传感单元用于感应第一加速度和第二加速度，第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作表面，且相互垂直；其中，控制单元根据加速度传感单元发出的加速度信号值，判断自移动清洁装置碰撞障碍物的方位。本发明自移动清洁装置可以在清洁过程中能够及时探测到障碍物并有效的执行规避动作，减少自移动清洁装置与障碍物进一步碰撞。

Description

自移动清洁装置
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种自移动清洁装置。
背景技术
清扫机器人在执行房间清洁时，需要规避各种障碍物，现有的擦窗机器人在清洁玻璃时也需要避开玻璃边框等障碍物。目前自移动清扫机器人主要有三种识别障碍物的方法：
1.撞板识别障碍物。具体为在机器人行走方向前端设置撞板，当机器人前端碰到障碍物后，撞板对应产生位移，触发行程开关等传感器产生感应信号，机器人判断碰撞到障碍物并执行规避动作。该方案通过设置在机器人前端左侧或右侧传感器收到的信号来对应识别是机器人左侧或右侧碰到障碍物。此方案中的开关信号需要各种机构的配合，若撞板或行程开关卡死，则机器人无法有效识别障碍物。
2.超声波传感器或红外传感器识别障碍物。具体为机器人发射器发射超声波或红外光，当接收器接收到从障碍物反射回来的超声波或红外光时，则判断其行进方向存在障碍物。该方案也可以通过设置在机器人前端左侧或右侧传感器收到的信号来对应识别机器人左侧或右侧是否存在障碍物。由于超声波传感器或红外传感器易受到周围环境的影响，如受到噪声或其它红外光的干扰，特别的由于障碍物材质不同，反射回来的超声波信号或红外信号也不同，也对机器人判断障碍物的可靠性产生巨大影响。
3.加速度传感器识别障碍物。机器人碰撞障碍物时，其加速度产生突变，当超出机器人设置的阈值范围时，则判断机器人碰撞到障碍物。虽然机器人通过加速度突变信号能识别碰撞到障碍物，但无法识别是机器人哪个部位碰到了障碍物，机器人不能有效的执行规避动作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动清洁装置，可以在清洁过程中能够及时探测到障碍物并有效地执行规避动作，减少自移动清洁装置与障碍物进一步碰撞。
本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供的自移动清洁装置包含行走单元、驱动单元和控制单元，控制单元与驱动单元连接，自移动清洁装置还包括与控制单元连接的加速度传感单元，所述加速度传感单元用于感应第一加速度和第二加速度，第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作表面，且相互垂直；其中，控制单元根据加速度传感单元发出的加速度信号值，判断自移动清洁装置碰撞障碍物的方位。
所述加速度传感单元为双轴加速度计；或者所述加速度传感单元包含分别位于第一加速度方向和第二加速度方向上的第一单轴加速度计和第二单轴加速度计。
控制单元根据加速度信号值，判断障碍物相对于自移动清洁装置所在的象限。
控制单元根据第一、第二加速度方向的加速度信号值求绝对值，通过函数关系求出自移动清洁装置碰撞障碍物方位的角度值，所述函数关系为反正切函数或反余切函数。
较佳地，所述第一加速度方向与自移动清洁装置前进方向一致。
控制单元依据自移动装置碰撞障碍物的方位确定偏转方向。
当控制单元判断所述加速度信号绝对值大于或等于控制单元中内置的阈值或者加速度信号值超出控制单元中内置的阈值信号范围时，驱动单元驱动自移动清洁装置停止行走或执行转向动作。
当自移动清洁装置执行转向动作时，转向角度小于或等于90度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明自移动清洁装置智能水平高，在清洁过程中能够及时探测到障碍物并灵活地躲避，有利于自移动清洁装置的行走。特别地，根据第一、第二加速度信号值，可以判断自移动清洁装置碰撞障碍物的方位，以便自移动清洁装置对应执行转向动作离开该障碍物。
附图说明
图1为本发明自移动清洁装置功能方块图；
图2为本发明自移动清洁装置结构示意图。
附图标记：
1．吸附单元  2．行走单元  3．清洁单元
4．驱动单元  5．控制单元  6．加速度传感单元
61．第一单轴加速度计  62．第二单轴加速度计
7.自移动清洁装置     8.玻璃
具体实施方式
如图1所示，本发明自移动清洁装置包含行走单元2、清洁单元3、驱动单元4和控制单元5，控制单元5与驱动单元4连接。所述自移动清洁装置7还包括与控制单元5连接的加速度传感单元6，加速度传感单元6用于感应第一加速度和第二加速度，第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作表面，且相互垂直；其中，较佳地，第一加速度方向与自移动清洁装置7前进方向一致。
控制单元5根据加速度传感单元6发出的加速度信号值，判断自移动清洁装置碰撞障碍物的方位。
进一步地，控制单元5根据加速度信号值，判断障碍物相对于自移动清洁装置所在的象限。控制单元依据自移动装置碰撞障碍物的方位确定偏转方向。
控制单元5根据第一、第二加速度方向的加速度信号值求绝对值，通过函数关系求出碰撞方位的角度值。函数关系为反正切函数或反余切函数。
所述第一加速度方向与自移动清洁装置7前进方向一致。
当控制单元5判断所述加速度信号绝对值大于或等于控制单元中内置的阈值或者加速度信号值超出控制单元中内置的阈值信号范围时，驱动单元4驱动自移动清洁装置7停止行走或执行转向动作。当自移动清洁装置7执行转向动作时，转向角度小于或等于90度。
如果自移动清洁装置7是扫地机器人或空气净化器或者擦窗机器人时，可以用于房屋清洁。
自移动清洁装置7采用加速度传感单元6检测障碍物的方法，能够及时探测到障碍物并有效的执行规避动作，减少自移动清洁装置与障碍物进一步碰撞，有利于自移动清洁装置工作。
实施例一
当自移动清洁装置7正常运行时，如果自移动清洁装置7的机身速度没变化或变化很小，加速度传感单元6测得加速度值为0或处于很小的数值范围。如当自移动清洁装置7碰上障碍物时，机身速度发生变化，线加速度传感器测得加速度信号值并发送给控制单元5，当控制单元5判断加速度信号值大于或等于控制单元5中内置的阈值时，或者加速度超于阈值信号范围时，控制单元5控制驱动单元4驱动行走单元2停止或移动行走，从而避免与障碍物的进一步碰撞。
加速度传感单元6是采用双轴加速度计，双轴加速度计用于感应第一加速度和第二加速度，第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作表面，且相互垂直；控制单元5根据双轴加速度计发出的加速度信号值，判断障碍物相对于自移动清洁装置所在的象限。
实施例二
结合图2所示，本实施例识别障碍物碰撞方位的方法与实施例一相通，不同处在于：加速度传感单元6包含分别位于第一加速度方向和第二加速度方向上的第一单轴加速度计61和第二单轴加速度计62。
第一单轴加速度计61的加速度方向（Y轴）与自移动清洁装置7前进方向一致，第二单轴加速度计62的加速度方向（X轴）与第一速度传感器的加速度方向（Y轴）垂直。控制单元5根据第一、第二加速度方向的加速度信号值求绝对值，通过函数关系求出自移动清洁装置碰撞障碍物方位的角度值，函数关系为反正切函数或反余切函数。从而能够有效识别自移动清洁装置7的撞击部位位于哪个象限。
下面以实施例二为例，对自移动清洁装置7确定障碍物方位以及对应执行转向动作的过程进行说明。
首先确定右前侧为第一象限、左前侧为第二象限。当自移动清洁装置7碰撞障碍物，例如玻璃8时，第一、二速度传感器61、62分别测得Y轴加速度信号值变成-a，X轴加速度信号值仍为0，控制单元5判断正前方碰撞障碍物，行走单元2倒退并执行90度的转向动作。
当第一、二单轴加速度计61、62分别测得Y轴加速度信号值变成-a1，X轴加速度信号值变为-a2，则控制单元5判断前端右侧碰撞障碍物（即障碍物在第一象限），行走单元2倒退并执行向左侧一定角度的转向动作（相对于自移动清洁装置碰撞障碍物时的行走方向）。转向的角度值
Figure BDA00002072265500051
利用反正切函数关系得到，
Figure BDA00002072265500052
该角度的范围是0°~90°。
当第一、二单轴加速度计61、62分别测得Y轴加速度信号值变成-a3，X轴加速度信号值变为a4，则控制单元5判断前端左侧碰撞障碍物（即障碍物在第二象限），行走单元2倒退并执行向右侧一定角度的转向动作（相对于自移动清洁装置碰撞障碍物时的行走方向）。转向的角度值
Figure BDA00002072265500053
利用反正切函数关系得到，
Figure BDA00002072265500054
该角度的范围是0°~90°。
在实施例一、二中，行走单元2为履带或轮子时，自移动清洁装置7滚动行进，加速度传感单元6为线加速度传感器，适用于直线滚动行走的擦玻璃装置7。
如果自移动清洁装置7是擦玻璃机器人时，当需擦竖直玻璃8表面时，自移动清洁装置还包含吸附单元1，自移动清洁装置的机体通过吸附单元1吸附在玻璃表面。

Claims (10)

1.一种自移动清洁装置，包含行走单元（2）、驱动单元（4）和控制单元（5），控制单元（5）与驱动单元（4）连接，自移动清洁装置（7）还包括与控制单元（5）连接的加速度传感单元（6），其特征在于：所述加速度传感单元（6）用于感应第一加速度和第二加速度，第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作表面，且相互垂直；其中，控制单元（5）根据加速度传感单元（6）发出的加速度信号值，判断自移动清洁装置碰撞障碍物的方位。
2.如权利要求1所述的自移动清洁装置，其特征在于：所述加速度传感单元（6）为双轴加速度计。
3.如权利要求1所述的自移动清洁装置，其特征在于：所述加速度传感单元（6）包含分别位于第一加速度方向和第二加速度方向上的第一单轴加速度计（61）和第二单轴加速度计（62）。
4.如权利要求2或3所述的自移动清洁装置，其特征在于：控制单元（5）根据加速度信号值，判断障碍物相对于自移动清洁装置所在的象限。
5.如权利要求4所述的自移动清洁装置，其特征在于：控制单元（5）根据第一、第二加速度方向的加速度信号值求绝对值，通过函数关系求出自移动清洁装置碰撞障碍物方位的角度值。
6.如权利要求5所述的自移动清洁装置，其特征在于：所述函数关系为反正切函数或反余切函数。
7.如权利要求1所述的自移动清洁装置，其特征在于：所述第一加速度方向与自移动清洁装置（7）前进方向一致。
8.如权利要求5所述的自移动清洁装置，其特征在于：控制单元（5）依据自移动装置碰撞障碍物的方位确定偏转方向。
9.如权利要求1所述的自移动清洁装置，其特征在于：当控制单元（5）判断所述加速度信号绝对值大于或等于控制单元中内置的阈值或者加速度信号值超出控制单元中内置的阈值信号范围时，驱动单元（4）驱动自移动清洁装置（7）停止行走或执行转向动作。
10.如权利要求9所述的自移动清洁装置，其特征在于：当自移动清洁装置（7）执行转向动作时，转向角度小于或等于90度。
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