CN104027041B

CN104027041B - 机器人清洁器

Info

Publication number: CN104027041B
Application number: CN201410044002.0A
Authority: CN
Inventors: 宣昌和; 申东鸣
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2017-09-01
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: CN104027041A; US9283670B2; EP2774523A2; EP2774523A3; KR20140109175A; KR101450569B1; EP2774523B1; US20140257564A1

Abstract

一种机器人清洁器包括主体、发光单元、图像传感器、基部、旋转驱动单元和提升驱动单元。该发光单元发射光。该图像传感器感测由障碍物反射或散射的光。该基部支撑发光单元和图像传感器，并可旋转且竖直可移动地布置在主体中。该旋转驱动单元旋转基部。该提升驱动单元允许基部从主体缩回或伸出。该机器人清洁器能够以三维方式映射并准确识别出待清洁区域内的障碍物情况。

Description

机器人清洁器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月5日提交的韩国专利申请第10-2013-0023564号的优先权，其通过援引合并于此。

技术领域

本公开内容涉及一种机器人清洁器。

背景技术

机器人清洁器是这样一种设备，其自主行进并从地板吸入诸如灰尘之类的异物，从而自动清洁目标区域而不需要用户操纵。

通常，机器人清洁器感测与待清洁的目标区域内诸如家具、办公固定设备和墙壁之类的障碍物的距离，并通过映射（mapping）该目标区域且控制其左轮和右轮的驱动来避开这些障碍物。在相关技术中，机器人清洁器的行进距离通过控制器使用传感器来观察天花板或地板而测量，并且基于这些观察结果来计算与障碍物的距离。但是，由于这一方法采用基于机器人清洁器的行进距离间接估算与障碍物的距离，因而，例如当机器人清洁器的行进距离由于地板的不平坦而被不准确地测量时，不可避免地产生到障碍物的距离误差。具体地，主要用于这种机器人清洁器中的距离测量方法使用红外线或超声波。因而，当障碍物散射很多红外线或超声波时，距离测量中会产生明显的误差。

而且，诸如门槛之类的凸出障碍物以及诸如桌子或床之类下面具有特定空间的障碍物以三维方式布置在待清洁的区域中，但典型的机器人清洁器不能识别这种障碍物情况。

发明内容

因而，本申请的一个目的是提供一种能够准确地识别出待清洁区域内的障碍物情况的机器人清洁器。

根据一个方案，提供一种机器人清洁器，包括：主体；发射光的发光单元（lighttransmitting unit）；图像传感器，感测从所述发光单元发射并由障碍物反射或散射的光；基部，支撑所述发光单元和所述图像传感器，并可旋转且竖直可移动地布置在所述主体中；旋转驱动单元，用于旋转所述基部；以及提升驱动单元，允许所述基部从所述主体缩回和伸出。

当所述提升驱动单元将所述基部布置在第一位置时，所述发光单元可以经由所述主体的前侧向所述障碍物发射光，并且当所述提升驱动单元将所述基部布置在第二位置时，所述发光单元可以从所述主体的上侧向所述障碍物发射光。

所述机器人清洁器还可以包括控制器，所述控制器控制所述旋转驱动单元和所述提升驱动单元中的至少一个。所述控制器可以执行第一障碍物感测控制和第二障碍物感测控制中的至少一个，其中所述第一障碍物感测控制是控制所述旋转驱动单元以在所述第一位置旋转所述基部，且所述第二障碍物感测控制是控制所述提升驱动单元以将所述基部升高到所述第二位置并控制所述旋转驱动单元以旋转所述基部。当通过所述控制器经由所述第二障碍物感测控制感测到障碍物时，所述控制器可以控制所述提升驱动单元以缩回所述基部，使得所述基部容置于所述主体中。

所述机器人清洁器还可以包括允许所述主体行进的行进驱动单元，其中，在执行所述第一障碍物感测控制和所述第二障碍物感测控制之后，所述控制器可以控制所述行进驱动单元以使所述主体能够行进。所述控制器可以基于由所述旋转驱动单元旋转的所述基部的旋转角度、所述提升驱动单元所上升的高度以及从形成于所述图像传感器上的斑点位置获得的与所述障碍物的距离，以三维方式映射待清洁区域内的障碍物情况。所述控制器可以基于所映射的障碍物情况来控制所述行进驱动单元，以使所述主体避开、越过或穿过所述障碍物。

当在通过所述控制器经由所述第一障碍物感测控制所感测的区域内感测到多个障碍物时，所述控制器可以执行所述第二障碍物感测控制。

当通过所述控制器经由所述第一障碍物感测控制感测到同一条线上以特定间隔彼此隔开的两个直线部件时，所述控制器可以控制所述行进驱动单元以根据所述两个直线部件之间的部分的高度而避开、越过或穿过所述两个直线部件之间行进。

所述旋转驱动单元可以使所述基部在特定角度范围、360度或大于360度内转向。

所述发光单元可以包括发射激光束的激光二极管。

所述主体可以设置有透明构件，当所述提升驱动单元将所述基部缩回所述主体时，从所述发光单元发出的光穿过所述透明构件。

所述机器人清洁器还可以包括受光透镜，其中，所述受光透镜布置在所述图像传感器与所述障碍物之间，且当所述障碍物与所述受光透镜之间的距离被定义为距离L时，所述距离L由以下公式确定：

其中，f为焦距，g为所述发光单元与所述受光透镜之间的间隔，θ为从所述发光单元发出的光与所述受光透镜的主轴线之间的角度，所述受光透镜的主轴线正交于所述受光透镜的中心，且p为从所述图像传感器的中心到所述图像传感器的检测到由所述障碍物反射或散射的光的斑点的长度。

根据另一方案，提供一种机器人清洁器，包括：主体；位置传感器，可旋转且竖直可移动地布置在所述主体中，以通过向障碍物发射光来感测所述障碍物的位置；旋转驱动单元，旋转所述位置传感器；以及提升驱动单元，允许所述位置传感器上升和下降。

所述位置传感器可以根据所述旋转驱动单元的旋转而改变光的发射方向。所述位置传感器可以在第一位置经由所述主体的前侧发射光，并在所述位置传感器被所述提升驱动单元升高的第二位置从上侧发射光。

所述机器人清洁器还可以包括控制器，所述控制器控制所述旋转驱动单元和所述提升驱动单元中的至少一个。所述控制器执行第一障碍物感测控制以通过在所述第一位置控制所述旋转驱动单元来感测下侧障碍物，并且当通过所述控制器经由所述第一障碍物感测控制感测到障碍物时，所述控制器可以控制所述提升驱动单元以使所述位置传感器放置于所述位置传感器从所述主体向上突伸的第二位置，且所述控制器可以执行第二障碍物感测控制以通过控制所述旋转驱动单元来感测上侧障碍物。所述控制器可以在经由所述第一障碍物感测控制感测到多个障碍物时，执行所述第二障碍物感测控制。

当所述控制器经由所述第一障碍物感测控制没有感测到下侧障碍物且所述控制器经由所述第二障碍物感测控制感测到上侧障碍物时，所述控制器可以控制所述提升驱动单元以使所述基部位于所述第一位置。

所述机器人清洁器还可以包括向上距离传感器，所述向上距离传感器从所述主体的上侧向上发射光，并接收由所述主体的上侧存在的障碍物反射或散射的光。

所述机器人清洁器还可以包括控制器，所述控制器控制所述旋转驱动单元和所述提升驱动单元中的至少一个。当所述控制器在所述位置传感器从所述主体的上侧升高的同时经由所述向上距离传感器感测到所述主体的上侧的障碍物时，所述控制器可以控制所述提升驱动单元以将所述位置传感器的高度调整在不超出所述障碍物与所述主体的上侧之间的距离的范围内。

所述机器人清洁器还可以包括控制器，所述控制器控制所述旋转驱动单元和所述提升驱动单元中的至少一个。所述控制器可以通过控制所述旋转驱动单元以使所述位置传感器在所述位置传感器从所述主体的上侧被升高的第一位置处旋转，来执行第一障碍物感测，且当通过所述第一障碍物感测感测到障碍物时，所述控制器可以控制所述提升驱动单元以使所述位置传感器下降到所述位置传感器容置于所述主体中的第二位置。

所述控制器可以通过控制所述旋转驱动单元以使所述位置传感器在所述第二位置旋转，来执行第二障碍物感测。

所述机器人清洁器还可以包括允许所述主体行进的行进驱动单元。当所述控制器经由所述第一障碍物感测感测到障碍物且所述控制器经由所述第二障碍物感测在所述障碍物占据的平面区域中没有感测到所述障碍物时，所述控制器可以控制所述行进驱动单元，以使所述主体进入由所述第一障碍物感测感测的障碍物所占据的区域。

所述机器人清洁器还可以包括位于所述主体的前侧处的透明构件或开口，当所述控制器执行所述第二障碍物感测时从所述位置传感器发出的光穿过所述透明构件或开口。

所述第一障碍物感测可以包括围绕所述主体的360度障碍物感测。

通过以下结合附图的详细说明，上述和其他目的、特征、方案和优点将变得更为明显。

附图说明

将参考下面的附图详细描述实施例，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，其中：

图1是示出根据本发明实施例的机器人清洁器的立体图；

图2是示出图1的机器人清洁器的底面的示图；

图3是示出图1的机器人清洁器的分解立体图；

图4是示出图3的位置传感器的示图；

图5是示出图4的位置传感器的分解立体图；

图6A是示出根据本发明实施例的位置传感器的缩回位置的示图，且图6B是示出根据本发明实施例的位置传感器的伸出位置的示图；

图7是示出根据本发明实施例的机器人清洁器的主要单元之间的控制关系的示图；

图8是示出测量与物体距离的原理的示图；

图9A、图9B和图9C是示出位置传感器的图像传感器上形成的三个示例性斑点分布的示图；

图10是示出基于由图9A、图9B和图9C的图像传感器获取的位置信息的映射的示图；

图11是示出根据本发明实施例的机器人清洁器的控制方法的流程图；

图12是示出根据本发明另一实施例的机器人清洁器的控制方法的流程图；

图13A和图13B是示出清洁区域内所感测的两个示例性障碍物情况的示图；以及

图14是示出根据本发明又一实施例的机器人清洁器的控制方法的流程图。

具体实施方式

上述和其它目的、特征、方案和优点将从以下结合附图的详细描述中变得更为清楚。现将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。但是，本发明可以许多不同方式实施，而不应被解释为受限于在此提出的实施例。相反，这些实施例被提供以使得本公开内容对于本领域技术人员而言是透彻和完整的。在附图中，为清晰起见，形状和尺寸可被放大，且自始至终将使用相同的附图标记来表示相同或相似的元件。

图1是示出根据本发明实施例的机器人清洁器的立体图。图2是示出图1的机器人清洁器的底面的示图。图3是示出图1的机器人清洁器的分解立体图。图4是示出图3的位置传感器的示图。图5是示出图4的位置传感器的分解立体图。图6A是示出位置传感器的缩回位置的示图，且图6B是示出位置传感器的伸出位置的示图。图7是示出根据本发明实施例的机器人清洁器的主要单元之间的控制关系的示图。

参考图1至图7，根据本发明实施例的机器人清洁器1可以包括主体10、位置传感器20、旋转驱动单元40、提升驱动单元50以及控制器90。

在主体10的左轮61a和右轮62a旋转时，主体10可以在待清洁区域（以下称为“清洁区域”）的各处行进，以通过抽吸单元70吸入诸如灰尘或垃圾之类的异物。

抽吸单元70可以包括：抽吸风扇72，布置在主体10中以产生抽吸力；以及抽吸入口71，用于抽吸由抽吸风扇72的旋转产生的气流。而且，抽吸单元70还可以包括：过滤器（未示出），用于过滤经由抽吸入口71抽吸的空气中的异物；以及异物容器（未示出），用于收集由过滤器过滤的异物。

机器人清洁器1还可以包括用于驱动左轮61a和右轮62a的行进驱动单元60，且还可以包括用于驱动左轮的左轮驱动单元61，以及用于驱动右轮62a的右轮驱动单元62（图3的附图标记62表示布置在左轮驱动单元61的相对侧的右轮驱动单元）。由于左轮驱动单元61和右轮驱动单元62的操作由控制器90单独控制，因而主体10可以前后移动或转向。例如，当左轮61a通过左轮驱动单元61沿向前方向旋转且右轮62a通过右轮驱动单元62沿向后方向旋转时，主体可以向右转。控制器90可以控制左轮驱动单元61和右轮驱动单元62的旋转速度彼此不同。因而，可以使能执行直线运动和旋转运动两者的主体10产生平移运动。在控制器90的控制下的主体10的运动能避开障碍物或相对于障碍物转向。机器人清洁器1还可以包括至少一个辅轮13以稳定地支撑主体10。

主体10可以包括：下体11，容置旋转驱动单元40、提升驱动单元50和行进驱动单元60；以及上体12，覆盖下体11。位置传感器20可以通过形成于上体12中的提升孔12a缩回和伸出。

在从位置传感器20的发光单元21发射的光或者受光单元23接收的光行进的路径上可以布置透明构件32。该透明构件32可以固定在主体10上。主体10的前侧上可以具有开口。透明构件32可以通过安装在开口中的透明构件框架31而固定。

透明构件框架31可以包括第一框架构件31a和第二框架构件31b。第一框架构件31a和第二框架构件31b可以分别具有供透明构件32插入的耦接槽。

透明构件框架31可以具有容纳槽34，该容纳槽34朝向透明构件32凹进以围绕位置传感器20。容纳槽34可以形成在第一框架构件31a和第二框架构件31b的至少一个中。

图6A示出处于缩回位置的位置传感器20。如下所述，从发光单元21发出的光可以经由透明构件32朝向主体10的前侧行进，且由障碍物反射或散射的光可以朝向透明构件32行进以被受光单元22接收。

图6B示出处于伸出位置的位置传感器20。在此，位置传感器20可以经由提升孔12a从主体10向上伸出，从而发光单元21和受光单元22可以位于主体10的上侧。

位置传感器20可以通过向障碍物发射光而感测障碍物的位置或距离。位置传感器20可以可旋转且可竖向移动地布置在主体10中。除了发光单元21和受光单元22之外，位置传感器20还可以包括基部23。

发光单元21可以包括发射光的光源以及折射从光源发出的光（图4和图5的L1）以平行行进的准直镜。光源可以包括发光元件，例如发射红外光线或可见光线的红外或可见光线发光二极管（LED）。优选地，光源可以是发射激光束的发光元件。在本实施例中，将激光二极管（LD）210作为光源的例子。具体地，由于激光束的单色、定向和准直特性，使用激光束的光源210可以使得测量相比于其它光更为准确。例如，相比于激光束，红外光线或可见光线根据周围环境因素（例如对象的颜色或纹理）而在测量准确性上可能有所变化。

受光单元22可以包括图像传感器220，在该图像传感器220上形成由障碍物反射或散射的光点（图4和图5的L2）。

图像传感器220可以是以m×n矩阵形式排布的多个单位像素的集合。单位像素可以由诸如硫化镉电池（CdS）、光电二极管、光敏晶体管、太阳能电池和光电管之类的各种类型受光元件实施。这些受光元件可以将光信号转换为电信号。图像传感器的一个示例可以是互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器。而且，受光单元22可以包括受光透镜230。由障碍物反射或散射的光可以经由受光透镜230行进以在图像传感器220上形成图像。受光透镜230可以包括多个透镜。

基部23可以支撑发光单元21和受光单元22，且可以可旋转并可竖直移动地布置在主体10上。发光单元21和图像传感器220可以布置在基部23上且彼此间隔一特定距离。

参考图4和图5，旋转基部23的旋转驱动单元40可以包括用于提供转矩的电机41以及传递电机41的转矩以旋转基部23的传动构件（例如传动带和/或齿轮）。传动构件示出为包括连接至电机41的轴的滑轮42和在滑轮42与基部23之间传递电机41的转矩的传动带43，但本发明不限于此。

同时，还可以设置支撑件25以支撑位置传感器20。基部23可以由支撑件25可旋转地支撑。支撑件25可以通过诸如螺钉或螺栓之类的耦接构件固定在下体11上。在这种情况下，此后描述的提升驱动单元50可以允许基部23从主体10缩回和伸出，但本发明不限于此。根据另一实施例，支撑件25可以通过提升驱动单元50相对于下体11竖向可移动。

基部罩24可以耦接至基部23，并可以与基部23一起旋转。供从发光单元21发出的光穿过的发光通道21a以及供受光单元22接收的光穿过的受光通道22a可以形成在基部罩24与基部23之间。

提升驱动单元50可以允许位置传感器20从主体10缩回和伸出。提升驱动单元50可以包括线性或旋转电机（未示出）。为了允许位置传感器20缩回和伸出，可以提供传动单元以在提升驱动单元50与位置传感器20之间执行动力传输或转换。传动单元可以由诸如齿轮、滑轮和/或传动带之类的构件实施。例如，当旋转电机被用于提升驱动单元50时，传动单元可以包括由电机旋转的驱动小齿轮，且齿条（rack）固定地布置在基部23中以与该驱动小齿轮啮合。

控制器90可以控制旋转驱动单元40和提升驱动单元50的操作。根据实施例，控制器90可以执行对诸如光源210、图像传感器220和行进驱动单元60之类的部件和/或构成机器人清洁器1的其它部件的控制。例如，控制器90可以包括处理从图像传感器220输入的电信号的微处理器。控制器90可以仅包括一个控制器。但是，机器人清洁器1可以包括用于控制每个部件的多个控制器。在这种情况下，控制器90可被限定为多个控制器的一部分或者全部。从信号传输/接收方面而言，各控制器仅需要彼此电连接。控制器之间的空间布置可以与控制器90的限定（definition）无关。

图8是示出测量与物体距离的原理的示图。参考图8，使用位置传感器20感测物体位置的基本原理可以基于三角测量法。

从光源210发出的光相对于与受光透镜230的中心面正交的主轴线C可以具有特定角度θ。该角度θ可与物体的距离测量的准确度密切相关。如果角度θ太小，则可能难以在近距离测量与物体的距离。另一方面，如果角度θ太大，则可能难以在远距离测量与物体的距离。因而，角度θ需要具有适当的值，以能够测量位于大约0.1m至大约4m的范围内的物体。

图像传感器220可以布置为使得其与光源210隔开。受光透镜230可以布置在图像传感器220与物体或障碍物300之间。在这种情况下，当障碍物300与受光透镜230之间的距离被限定为物体距离L时，物体距离L可由如下的公式1表示。

这里，f为焦距，g为光源210与受光透镜230之间的间隔，θ为从光源210发出的光与受光透镜230的主轴线C之间的角度，且p为从图像传感器220的中心O到图像传感器220的检测到物体反射或散射的光的斑点（spot）处的长度。

图9A、图9B和图9C是示出位置传感器的图像传感器上形成的三个示例性斑点分布的示图。图10是示出基于由图9A、图9B和图9C的图像传感器获取的位置信息的三维映射（mapping）的示图。

参考图9A、图9B和图9C，在表示图像传感器220上形成的斑点位置的m×n矩阵上，行对应于基部23的旋转角ω，列对应于提升驱动单元50的上升高度H。图像传感器220的各个像素表示清洁区域中的障碍物分布情况（situation）。

构成图像传感器220的各个像素的位置信息可以包括与对应于每个像素的障碍物的距离以及矩阵上的坐标。因而，对应于各个像素的障碍物的三维位置信息可以通过各个像素的位置信息获得。

当基部23旋转一周时，图像传感器220上形成的斑点可以表示在同一行中。因而，矩阵中斑点坐标的每一列可以对应于基部23的旋转角ω。

基部23的旋转可以被认为在特定范围内转向，或者可被认为是360度或更大角度旋转。例如，旋转驱动单元40可以沿一个方向持续旋转基部23。在这种情况下，当位置传感器20处于缩回位置（见图6A）时，由于仅当从发光单元21发出的光穿过透明构件32时才在图像传感器220上形成斑点，因而用于映射清洁区域的位置信息可以从对应于透明构件32的轮廓的部分（例如，0度到180度的部分）获得。

当基部23处于第二位置时，具体地，当基部23从主体10向上伸出时，控制器90可以控制旋转驱动单元40以使得基部23在一个实施例中旋转至少360度。在此，可以扫描围绕机器人清洁器1的360度全范围的障碍物情况。

而且，基部23的高度可以随着提升驱动单元50的操作而改变，即，提升驱动单元可以以多种高度操作，且基部23可以通过旋转驱动单元40在每个高度上旋转。因而，矩阵上的每一行斑点坐标可以对应于基部23的、由提升驱动单元50提升后的基部23的高度H。

就此而言，斑点分布在图9A中的三行上。每一行中的斑点可以是在三个不同高度（基部23由提升驱动单元50的操作而提升的高度）上形成在图像传感器220上的斑点。例如，图9A示出当障碍物存在于清洁区域内的上部和下部时斑点的布置。

类似地，图9B和图9C示出当基部23被允许通过提升驱动单元50的操作而缩回和/或伸出、然后由旋转驱动单元40旋转时，清洁区域的扫描结果。图9B示出与图9A相比障碍物主要分布在清洁区域的下部的情况，图9C示出与图9A相比障碍物主要分布在清洁区域的上部的情况。

换句话说，根据本发明实施例的位置传感器20可以在相对于主体10提升并旋转的同时扫描清洁区域。在这种情况下，形成在图像传感器220上的斑点的坐标在行中可以对应于基部23的缩回和伸出高度H，在列中可以对应于基部23的旋转角ω。因而，控制器90可以根据上述公式（1），基于斑点的坐标和与对应于每个斑点的障碍物的距离，以三维方式映射清洁区域内的障碍物分布情况。以下，将对应于每个斑点的障碍物高度H、旋转角ω以及物体距离L称为位置信息。

参考图10，控制器90可以基于位置信息映射清洁区域内的障碍物分布情况。图10示出X-Y-Z空间上每个像素的坐标[ω,ω2,L]的映射，且以三维方式示出清洁区域内的障碍物情况。如图10所示，由于Z轴上的位置根据对应于每个像素的物体距离L而分配，因而可以示出像素所处的X-Y平面在Z轴方向上扭曲。

基部23可以根据提升驱动单元50的操作而竖直移动。以下，基部23缩回的状况（condition）被定义为第一位置，而基部23伸出的状况被定义为第二位置。这里，应注意的是，基部23的位置不必受限于这两个位置。

即，第一位置和第二位置需要被解释为彼此相对。提升驱动单元50的操作可被控制为使得基部23的位置可以在最低缩回位置与最高伸出位置之间再细分，从而能够在最低缩回位置与最高伸出位置之间的每个位置感测障碍物。

如上所述，图9A、图9B、图9C和图10示出了当扫描覆盖三行或更多行的范围时斑点的分布。这意味着在基部23的高度彼此不同的三个或更多个位置处感测障碍物。

在第一位置，基部23可以容置在主体10中。在这种情况下，从光源210发出的光可以经由主体10的前侧朝向障碍物行进。如上所述，主体10的前侧可以具有开口，以允许从光源210发出的光穿过。根据实施例，开口可以设置有供光穿过的透明构件32。在第一位置发射到障碍物的光可以基本水平的方向上行进。

当基部23处于第二位置时，从光源210发出的光可以从主体10的上侧朝向障碍物行进。光的行进方向可以基本上平行于第一位置处的行进方向。因而，由于在基部23处于第二位置时由发射的光感测的障碍物处于比在第一位置处感测的障碍物高的位置，所以可以获得清洁区域的三维障碍物信息。

更具体地，控制器90可以执行第一障碍物感测控制和第二障碍物感测控制中的至少一个，其中该第一障碍物感测控制通过在第一位置处控制旋转驱动单元40来旋转基部23，该第二障碍物感测控制在控制提升驱动单元50而将基部23升高至第二位置后，通过控制旋转驱动单元40来旋转基部23。第一障碍物感测控制可以感测分布在清洁区域中相对较低位置处的障碍物的位置，且第二障碍物感测控制可以感测分布在比第一障碍物感测控制相对更高位置处的障碍物的位置。对于同一障碍物，第一障碍物感测控制获取的位置信息和第二障碍物感测控制获取的位置信息可以包括关于平面上的同一障碍物的信息。但是在这种情况下，根据所感测障碍物的高度，第二障碍物感测控制获取的位置信息可能表示障碍物存在于平面上的特定位置，而第一障碍物感测控制获取的位置信息表示障碍物不存在于平面上的特定位置。例如，这可能是支撑床的床架（在第二位置处感测到的障碍物）下方存在特定空间（在第一位置处未被感测到）的情况。

控制器90可以基于清洁区域中的障碍物情况，即，由映射获取的周围障碍物情况或者由图像传感器220获取的位置信息，来控制行进驱动单元60。

图9A示出比特定高度高的障碍物的高度。在这种情况下，控制器90可以控制行进驱动单元60以避开障碍物（以下称为“避开行进”），其对应于障碍物的高度太高以至于机器人清洁器1不能越过（cross）障碍物的情况。

图9B示出低于特定高度的障碍物的高度。在这种情况下，控制器90可以控制行进驱动单元60以越过障碍物（以下称为“越过行进”）。

图9C假设即使在待清洁空间（例如，床）的上部感测到障碍物，但障碍物不存在于该待清洁空间的下部的情况。控制器90可以控制行进驱动单元60以使机器人清洁器1在障碍物下方的空间足够大到能供主体10穿过时，穿过该空间（以下称为“穿过行进”）。当空间小到不能供主体10穿过时，控制器90可以控制行进驱动单元60来执行避开行进。在穿过行进期间，控制器90可以控制提升驱动单元50以使得基部23容置于主体中，从而避开上侧障碍物的干扰。

图11是示出根据本发明实施例的机器人清洁器的控制方法的流程图。参考图11，控制器90可以通过控制旋转驱动单元40以使基部23在处于第一位置的同时旋转来感测障碍物的位置（第一障碍物感测；S11）。如果在第一障碍物感测时感测到障碍物，则控制器90可以控制提升驱动单元50以使基部23上升到第二位置（位置传感器的上升；S12），并可以通过控制旋转驱动单元40以使基部23在第二位置旋转来重新感测障碍物的位置（第二障碍物感测；S13）。之后，控制器90可以基于在第一和第二位置的障碍物感测结果来映射清洁区域内的障碍物情况，并可以基于映射结果来执行机器人清洁器1的行进（行进；S14）。

如参考图9A、图9B和图9C所描述的，根据障碍物情况，操作S14中的行进可以包括避开行进、克服（overcoming）行进和穿过行进。

图12是示出根据本发明另一实施例的机器人清洁器的控制方法的流程图。图13A和图13B是示出清洁区域内所感测的两个示例性障碍物情况的示图。参考图12、图13A和图13B，控制器90可以通过控制旋转驱动单元40以使基部23在处于第一位置的同时旋转，来感测障碍物的位置（第一障碍物感测；S21）。

首先，图9A和图9B的两个情况可以假设为在第一障碍物感测所感测的范围内存在障碍物的示例。

图13A示出经由第一障碍物感测所映射的周围障碍物情况，四个或更多个障碍物P1、P2、P3和P4被感测到分布在特定范围S内的情形。这可能主要发生在清洁区域内存在家具（例如由四条或更多条腿支撑的桌子、椅子、台子和床）的情形中。这一感测的结果可以对应于预期存在上侧障碍物（例如，支撑床垫的床架）的情形（S22为“是”）。控制器90可以控制提升驱动单元50以使得基部23上升到第二位置（上升位置传感器；S23），进而可以控制旋转驱动单元40以使基部23在第二位置旋转来重新感测障碍物的位置（第二障碍物感测；S24）。

之后，控制器90可以基于第一和第二位置处的障碍物感测结果来映射清洁区域内的障碍物情况，并可以基于映射结果执行机器人清洁器1的行进（行进；S25）。如参考图9A、图9B和图9C所描述的，根据障碍物情况，操作S25中的行进可以包括避开行进、越过行进和穿过行进。

在图13B中，基于由第一障碍物感测（S21）和第二障碍物感测（S24）映射的周围障碍物情况，当检测到在同一线W上以特定间隔彼此隔开的两个直线部件（straight linecomponent）W1和W2时，控制器90可以根据两直线部件W1和W2之间的部分W3的高度来控制行进驱动单元60。图13B对应于打开墙壁之间的门的情形。两个直线部件W1和W2对应于墙壁，且两直线部件W1和W2之间的部分W3对应于门槛。在这种情况下，控制器90可以根据门槛的高度来控制行进驱动单元60。即，当没有门槛或者门槛的高度足够低到能越过门槛时，控制器90可以控制行进驱动单元60以执行穿过行进或越过行进，否则，控制器90可以控制行进驱动单元60以执行避开行进。

同时，参考图1，机器人清洁器1还可以包括向上距离传感器110，该向上距离传感器110布置于主体10的上部上，并可以从主体10的上侧向上发射光以测量与障碍物的距离。

向上距离传感器110可以包括：发光单元111，以特定间隔布置在主体10的上部上；以及受光单元112，接收障碍物反射或散射的光。如参考图8所描述的，向上距离传感器110可以由使用三角测量法测量与物体距离的传感器或者根据受光单元112上接收的光量测量与物体距离的传感器来实施。

以下，描述当位置传感器20从主体10突伸出特定高度时感测到在主体10上方的特定距离内存在障碍物的情况下，控制机器人清洁器1的方法。这一假设可以看作机器人清洁器1穿过床下方的情形。在这种情形下，控制器90可以基于向上距离传感器110感测的距离来检查床下方的额外空间，进而可以通过提升驱动单元50的控制来控制位置传感器20的高度。

即，当向上距离传感器110感测的与障碍物的距离大于特定值时，确定存在允许位置传感器20进一步上升的额外间隔。因而，控制器90可以控制提升驱动单元50以使位置传感器进一步上升，并可以通过在放置位置传感器20的高度上再次控制旋转驱动单元40而旋转基部23的同时执行障碍物感测。在这种情况下，位置传感器20的最大上升高度可以处于向上距离传感器110所感测的测量距离内。

图14是示出根据本发明又一实施例的机器人清洁器的控制方法的流程图。参考图14，机器人清洁器1可以在机器人清洁器1行进之前感测并映射清洁区域内的障碍物情况，然后可以基于此执行行进。

障碍物情况的感测和映射可以在位置传感器20从主体10向上突伸（见图6B）时被首先执行。在这种情况下，位置传感器20的高度可以根据所感测的周围障碍物情况而调整。

更具体而言，控制器90可以控制提升驱动单元50以使得位置传感器20上升到主体10向上突伸的位置（以下称为“第一位置”）（S31）。

此后，控制器90可以旋转该旋转驱动单元40以使位置传感器20在旋转于第一位置的同时感测障碍物的位置。在这种情况下，基部23可以旋转360度或更多，扫描机器人清洁器1周围的整个区域的角度（第一障碍物感测；S32）。

在第一障碍物感测时，位置传感器20的上升高度可以改变，且周围障碍物情况可以通过基部23在每个高度上的旋转而感测。因而，可以在清洁区域的竖直方向上执行三维障碍物感测（见图9A、图9B、图9C和图10）。

当通过第一障碍物感测操作S32感测到障碍物时（S33为“是”），清洁区域的上部存在障碍物。因而，控制器90可以通过控制提升驱动单元50允许位置传感器20容置在主体10中的第二位置处（S34）。

接着，控制器90可以通过控制旋转驱动单元40以使位置传感器20在第二位置旋转，来执行第二障碍物感测（S35）。在第二障碍物感测时（S35），位置传感器20可以针对与主体10前侧的透明构件32或开口对应的区域来扫描有限范围，但本发明不限于此。例如，根据实施例，位置传感器20可以在第二障碍物感测时通过左轮61a和右轮62a的驱动控制而在原位（inplace）旋转的同时，扫描机器人清洁器1周围的整个区域。

而且，基于由第一障碍物感测（S32）和/或第二障碍物感测（S35）获得的清洁区域中的障碍物情况，控制器90可以控制机器人清洁器1的行进（S36）。即，控制器90可以基于从第一障碍物感测（S32，其中可以感测机器人清洁器1周围关于角度的整个区域的障碍物情况）获得的障碍物情况来控制机器人清洁器1的行进，在这种情况下，当由第一障碍物感测（S32）感测到障碍物时，可以执行第二障碍物感测（S35）以再次检查所感测的障碍物下方是否存在供机器人清洁器1穿过的空间。

例如，当第一障碍物感测（S32）感测到障碍物（S33为“是”），且第二障碍物感测（S35）对于由第一障碍物感测（S32）感测的障碍物所占据的平面区域没有感测到障碍物时，可以认为存在其下方具有特定空间的障碍物，例如床。在这种情况下，控制器90可以控制机器人清洁器1穿过障碍物下方或者清洁障碍物下方的区域。

根据本发明实施例的机器人清洁器具有准确地扫描清洁区域中的障碍物情况的效果。具体地，清洁区域中的障碍物分布情况可以三维方式扫描，基于此，可以执行对于障碍物的适当避开或克服行进。

而且，根据本发明实施例的机器人清洁器具有准确地扫描清洁区域中障碍物分布情况以及与障碍物距离的效果。

根据本发明实施例的机器人清洁器的控制方法还可以由计算机可读记录介质上的计算机可读代码实施。计算机可读记录介质是可以存储能够之后被计算机系统读取的数据的任意数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备以及诸如经由互联网的数据传输之类的载波。计算机可读记录介质还可以分布在网络耦接计算机系统上，以使计算机可读代码以分布方式存储并执行。

尽管已参考多个示例性实施例描述了实施例，但应理解的是本领域的技术人员可以设计出的多种其他改型和实施例均应落入本公开内容原理的精神和范围内。更具体地，在本公开内容、附图和所附权利要求书的范围内可以对对象组合排列的元部件和/或排列进行各种改变和修正。除了元部件和/或排列的改变和修正之外，对于本领域技术人员而言可替代的使用也是很明显的。

Claims

1.一种机器人清洁器，包括：

主体；

发射光的发光单元；

图像传感器，感测所述发光单元发射的光中由障碍物反射或散射的光；

基部，支撑所述发光单元和所述图像传感器，并布置在所述主体中，所述基部绕竖直轴向可旋转并且沿所述竖直轴向可移动；

旋转驱动单元，用以绕所述竖直轴向旋转所述基部；以及

提升驱动单元，用以沿所述竖直轴向移动所述基部，以使所述基部从所述主体缩回和伸出，

其中，所述主体设置有透明构件，当所述提升驱动单元将所述基部缩回所述主体时，从所述发光单元发出的光穿过所述透明构件，

其中，当所述提升驱动单元将所述基部布置在第一位置时，所述发光单元经由所述透明构件向所述障碍物发射光，并且当所述提升驱动单元将所述基部布置在第二位置时，所述发光单元从所述主体的上侧向所述障碍物发射光，

所述机器人清洁器还包括控制器，所述控制器控制所述旋转驱动单元和所述提升驱动单元中的至少一个，

其中，所述控制器执行第一障碍物感测控制和第二障碍物感测控制中的至少一个，其中所述第一障碍物感测控制是控制所述旋转驱动单元以在所述第一位置旋转所述基部，且所述第二障碍物感测控制是控制所述提升驱动单元以将所述基部升高到所述第二位置并控制所述旋转驱动单元以旋转所述基部。

2.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中，当通过所述控制器经由所述第二障碍物感测控制感测到障碍物时，所述控制器控制所述提升驱动单元以缩回所述基部，使得所述基部容置于所述主体中。

3.根据权利要求1所述的机器人清洁器，还包括允许所述主体行进的行进驱动单元，

其中，在执行所述第一障碍物感测控制和所述第二障碍物感测控制之后，所述控制器能够控制所述行进驱动单元以使所述主体能够行进。

4.根据权利要求3所述的机器人清洁器，其中，所述控制器基于由所述旋转驱动单元旋转的所述基部的旋转角度、所述提升驱动单元所升高的高度以及从形成于所述图像传感器上的斑点位置获得的与所述障碍物的距离，以三维方式映射待清洁区域内的障碍物情况。

5.根据权利要求4所述的机器人清洁器，其中，所述控制器基于所映射的障碍物情况来控制所述行进驱动单元，以使所述主体避开、越过或穿过所述障碍物。

6.根据权利要求4所述的机器人清洁器，其中，当在通过所述控制器经由所述第一障碍物感测控制所感测的区域内感测到多个障碍物时，所述控制器执行所述第二障碍物感测控制。

7.根据权利要求4所述的机器人清洁器，其中，当通过所述控制器经由所述第一障碍物感测控制感测到同一条线上以特定间隔彼此隔开的两个直线部件时，所述控制器控制所述行进驱动单元以根据所述两个直线部件之间的部分的高度而避开、越过或穿过所述两个直线部件之间行进。

8.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中，所述旋转驱动单元使所述基部在特定角度范围、360度或大于360度内转向。

9.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中，所述发光单元包括发射激光束的激光二极管。

10.一种机器人清洁器，包括：

主体；

发射光的发光单元；

旋转驱动单元，用以绕所述竖直轴向旋转所述基部；

提升驱动单元，用以沿所述竖直轴向移动所述基部，以使所述基部从所述主体缩回和伸出；以及

受光透镜，其中，所述受光透镜布置在所述图像传感器与所述障碍物之间，且当所述障碍物与所述受光透镜之间的距离被定义为距离L时，所述距离L由以下公式确定：

<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>-</mo> <mi>f</mi> <mi>g</mi> </mrow> <mrow> <mi>p</mi> <mo>-</mo> <mi>f</mi> <mi> </mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&Theta;</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，f为焦距，g为所述发光单元与所述受光透镜之间的间隔，θ为从所述发光单元发出的光与所述受光透镜的主轴向之间的角度，所述受光透镜的主轴线正交于所述受光透镜的中心，且p为从所述图像传感器的中心到所述图像传感器的检测到由所述障碍物反射或散射的光的斑点的长度。

11.一种机器人清洁器，包括：

主体；

位置传感器，布置在所述主体中，以通过向障碍物发射光来感测所述障碍物的位置，所述位置传感器绕竖直轴向可旋转并且沿所述竖直轴向可移动；

旋转驱动单元，用以绕所述竖直轴向旋转所述位置传感器；以及

提升驱动单元，用以允许所述位置传感器沿所述竖直轴向移动，

其中，所述主体设置有透明构件，当所述提升驱动单元将所述位置传感器缩回所述主体时，从所述位置传感器发出的光穿过所述透明构件，

其中，所述位置传感器根据所述旋转驱动单元的旋转而改变光的发射方向，

其中，所述位置传感器在第一位置经由所述透明构件发射光，并且所述位置传感器在被所述提升驱动单元升高的第二位置从上侧发射光，

其中，所述控制器执行第一障碍物感测控制以通过在所述第一位置控制所述旋转驱动单元来感测下侧障碍物，并且当通过所述控制器经由所述第一障碍物感测控制感测到障碍物时，所述控制器控制所述提升驱动单元以使所述位置传感器被放置于所述位置传感器从所述主体向上突伸的第二位置，且所述控制器执行第二障碍物感测控制以通过控制所述旋转驱动单元来感测上侧障碍物。

12.根据权利要求11所述的机器人清洁器，其中，所述控制器在经由所述第一障碍物感测控制感测到多个障碍物时，执行所述第二障碍物感测控制。

13.根据权利要求11所述的机器人清洁器，其中，当所述控制器经由所述第一障碍物感测控制没有感测到下侧障碍物且所述控制器经由所述第二障碍物感测控制感测到上侧障碍物时，所述控制器控制所述提升驱动单元以使所述位置传感器位于所述第一位置。

14.根据权利要求11所述的机器人清洁器，还包括向上距离传感器，所述向上距离传感器从所述主体的上侧向上发射光，并接收由所述主体的上侧存在的障碍物反射或散射的光。

15.根据权利要求14所述的机器人清洁器，还包括控制器，所述控制器控制所述旋转驱动单元和所述提升驱动单元中的至少一个，

其中，当所述控制器在所述位置传感器从所述主体的上侧升高的同时经由所述向上距离传感器感测到所述主体的上侧的障碍物时，所述控制器控制所述提升驱动单元以将所述位置传感器的高度调整在不超出所述障碍物与所述主体的上侧之间距离的范围内。

16.一种机器人清洁器，包括：

主体；

旋转驱动单元，用以绕所述竖直轴向旋转所述位置传感器；

提升驱动单元，用以允许所述位置传感器沿所述竖直轴向移动；以及

控制器，所述控制器控制所述旋转驱动单元和所述提升驱动单元中的至少一个，

其中，所述控制器通过控制所述旋转驱动单元以使所述位置传感器在所述位置传感器从所述主体的上侧被升高的第一位置处旋转，来执行第一障碍物感测，且当通过所述第一障碍物感测感测到障碍物时，所述控制器控制所述提升驱动单元以使所述位置传感器下降到所述位置传感器容置于所述主体中的第二位置。

17.根据权利要求16所述的机器人清洁器，其中，所述控制器通过控制所述旋转驱动单元以使所述位置传感器在所述第二位置处旋转，来执行第二障碍物感测。

18.根据权利要求17所述的机器人清洁器，还包括允许所述主体行进的行进驱动单元，

其中，当所述控制器经由所述第一障碍物感测而感测到障碍物且所述控制器经由所述第二障碍物感测在所述障碍物占据的平面区域中没有感测到所述障碍物时，所述控制器控制所述行进驱动单元，以使所述主体进入由所述第一障碍物感测所感测到的障碍物所占据的区域。

19.根据权利要求17所述的机器人清洁器，还包括位于所述主体的前侧处的透明构件或开口，当所述控制器执行所述第二障碍物感测时从所述位置传感器发出的光穿过所述透明构件或开口。

20.根据权利要求16所述的机器人清洁器，其中，所述第一障碍物感测包括围绕所述主体的360度障碍物感测。