CN104055462A - 机器人清洁器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种机器人清洁器，包括主体、行进单元、清洁单元、传感器单元以及控制器。行进单元允许所述主体行进。清洁单元在行进期间吸入所述主体周围的异物。传感器单元使用由障碍物反射或散射的光来可旋转地感测所述障碍物。控制器控制所述行进单元沿行进路径行进以及控制所述清洁单元执行清洁。这里，所述传感器单元包括被设定为灵敏度相对于所述反射或散射的光彼此不同的第一模式和第二模式，以及控制器根据行进模式改变所述传感器单元的灵敏度。

Description

机器人清洁器及其操作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2013年3月21日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0030472号韩国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过参考合并于此。

技术领域

本公开文本涉及一种机器人清洁器以及机器人清洁器的操作方法，更具体地，涉及一种使用机器人清洁器的传感器行进到目标点的机器人清洁器以及机器人清洁器的操作方法。

背景技术

机器人清洁器是通过自主行进并从地板吸入诸如灰尘等异物来自动地清洁待清洁的区域的设备。

通常，机器人清洁器感测与待清洁的区域内的障碍物（例如家具、办公用品和墙壁）的距离，并通过绘制目标区域以及控制其左轮和右轮的驱动来避开这些障碍物。

机器人清洁器设置有允许机器人清洁器使用电池的电力使自己自由地行进的可充电电池，并且如果有需要的话，机器人清洁器会返回到充电底座以给电池充电。

在现有技术中，通过使用监控天花板和地板的传感器的控制器来测量机器人清洁器的行进距离，并在此基础上，计算与障碍物或目标点的距离。然而，由于这种方法是基于机器人清洁器的行进距离来估计距离的间接方法，因此当机器人清洁器的行进距离由于地板的不平坦而不能被准确地测量时，不可避免地会发生错误。

因此，机器人清洁器到准确的目标点的移动由于距离测量错误而受到限制。

发明内容

因此，一个目的在于提供一种机器人清洁器以及机器人清洁器的操作方法，所述机器人清洁器能够使用设置在其中的传感器单元行进，并通过在行进时改变所述传感器单元的灵敏度以及搜索充电底座来准确和快速地移动到目标点。

根据一个方案，提供一种机器人清洁器，包括：主体；行进单元，允许所述主体行进；清洁单元，在行进期间吸入所述主体周围的异物；传感器单元，使用由障碍物反射或散射的光来可旋转地感测所述障碍物；以及控制器，用于控制所述行进单元沿行进路径行进，以及控制所述清洁单元进行清洁，其中所述传感器单元包括被设定为灵敏度相对于所述反射或散射的光彼此不同的第一模式和第二模式，以及所述控制器根据行进模式改变所述传感器单元的灵敏度。

根据另一个方案，提供一种机器人清洁器的操作方法，包括：设定行进模式；在可旋转的传感器单元中设定对入射光具有不同灵敏度的第一模式和第二模式之一，以使用由障碍物反射或散射的所述入射光来感测所述障碍物；以及在行进时，将所述传感器单元的灵敏度设定为所述第一模式，以避开由所述传感器单元感测的障碍物而行进到目标点。

通过结合附图所做的如下详细描述，上述和其它目的、特征、方案和优点将变得更为清晰。

附图说明

将参照以下附图详细描述实施例，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件，其中：

图1是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的透视图；

图2是示出图1的机器人清洁器的底面的视图；

图3是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的控制配置的视图；

图4a和图4b是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的传感器单元的视图；

图5以及图6中的（a）和（b）是示出传感器单元的障碍物或距离感测原理的视图；

图7是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的行进方法的流程图；

图8是示出根据本发明的一实施例的设定机器人清洁器的行进方向的示例的视图；

图9是示出根据本发明的一实施例的在感测障碍物时机器人清洁器的行进方法的流程图；

图10是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器返回到充电底座的方法的流程图；以及

图11是示出根据本发明的一实施例的使用机器人清洁器的传感器单元的灵敏度的改变的充电底座搜索方法的流程图。

具体实施方式

通过结合附图所做的如下详细描述，上述和其它目的、特征、方案和优点将变得更为清晰。现在将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以许多不同的形式体现且不应被解释为局限于在此提出的实施例。当然，对本领域技术人员而言，提供这些实施例是用以使该公开内容详尽和完整。在附图中，为了清楚起见，附图的形状和尺寸可能被放大，并且在所有附图中用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。

在下文中，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。

图1是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的透视图。图2是示出图1的机器人清洁器的底面的视图。

参见图1和图2，根据本发明的一实施例的机器人清洁器1可以通过在行进的同时吸入周围灰尘和异物来清洁特定区域。可以通过操控设置在机器人清洁器1上的按钮来设定待清洁的区域，并且机器人清洁器1可以根据该设定来进行行进和清洁。

机器人清洁器1可以设置有允许机器人清洁器1使用电池的电力行进并清洁的电池。当电池的电力低时，机器人清洁器1可以返回到充电底座（未示出）以给电池充电。

随着行进单元的左轮61a和右轮62a旋转，机器人清洁器1的主体可以在待清洁的区域（在下文中，称为“清洁区域”）的周围行进，以经由吸入单元70（其为清洁单元）吸入诸如灰尘或垃圾等异物。

机器人清洁器1可以通过在行进期间使用传感器单元120沿行进方向感测障碍物并设定行进路径以便避开障碍物而抵达目标点。

清洁单元的吸入单元70可以包括：吸入风扇71，可拆卸地布置在主体10中以产生吸入力；以及吸入端口72，用于吸入通过吸入风扇71的旋转产生的气流。另外，吸入单元70还可以包括：过滤器（未示出），用于过滤经由吸入端口72吸入的气流中的异物；以及异物容器（未示出），用于收集通过过滤器过滤的异物。吸入单元70可以与主体分离以更换过滤器或丢弃在异物容器中收集的异物。

行进单元可以包括用于驱动左轮61a和右轮62a的行进驱动单元，并且可以包括用于驱动左轮的左轮驱动单元（未示出）和用于驱动右轮62a的右轮驱动单元（未示出）。

由于左轮驱动单元和右轮驱动单元的操作通过控制器的控制命令被独立地控制，因而主体可以向前和向后移动或转向。例如，当左轮通过左轮驱动单元沿向前方向旋转以及右轮通过右轮驱动单元沿向后方向旋转时，主体可以向左转或向右转。控制器可以将左轮驱动单元和右轮驱动单元的旋转速度控制为彼此不同。因此，能够引起可以执行直线运动和旋转运动两者的主体的平移运动。通过控制器90的控制，主体的运动能够避开障碍物或相对于障碍物转向。机器人清洁器1还可以包括稳定地支撑主体的至少一个辅轮13。

机器人清洁器1的主体可以包括：容置旋转驱动单元、上升和下降驱动单元以及行驶单元的下部本体11；以及覆盖下部本体11的上部本体。

图3是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的控制配置的视图。

参见图3，机器人清洁器1可以包括：传感器单元120、传感器驱动单元130、位置计算单元140、路径设定单元150、输入单元195、显示单元190、行进单元180、清洁单元170、数据单元160以及用于控制机器人清洁器1的整体操作的控制器110。

另外，机器人清洁器1还可以包括电池（未示出）。在这种情况下，电池可以具有电力使得机器人清洁器1能够行进并清洁清洁区域。当电池的电力低时，机器人清洁器1可以从充电底座（未示出）供应有充电电流。电池可以被连接到用于感测电池的剩余值的感测单元，使得电池的剩余值和充电状态可以被发送到控制器110。

输入单元195可以包括按钮、开关以及方向盘（wheel）中的至少一个。如果有需要的话，输入单元195可以包括识别压力或静电输入的触摸板。输入到输入单元195的数据可以被发送到控制器110。

例如，输入单元195可以包括用于设定模式、清洁区域以及充电底座位置的按钮或开关，并且可以将设定信息发送到控制器110。

显示单元190可以包括用于可视化地显示信息的显示装置。显示单元190可以输出有关机器人清洁器1的操作状态和清洁设定的信息。显示单元190可以显示当前清洁设定和模式以及电池的剩余值。另外，显示单元190可以经由灯的照明来显示机器人清洁器1的电力输入和操作，并且可以在发生错误时显示报警灯或消息。

在这种情况下，除了显示单元1之外，机器人清洁器1还可以包括输出声音的扬声器。

显示单元190可以包括：7段LED、发光聚合物显示器（LPD）、液晶显示器、薄膜晶体管液晶显示器、有机发光二极管、柔性显示器以及三维显示器中的至少一个。显示单元190可以配置有触摸屏，但本发明不限于此。

在这种情况下，机器人清洁器1还可以包括中继并处理来自输入单元195、显示单元190以及控制器110的数据的输入/输出控制器（未示出）。另外，输入单元195和显示单元190可以包括与用于执行上文提到的功能的命令或存储在数据单元160中的程序对应的多个接口。

数据单元160可以根据机器人清洁器1的操作控制和操作设定来存储数据，并控制用于通过机器人清洁器1执行的功能的数据。另外，数据单元160可以暂时存储通过传感器单元120感测的信号，以及可以存储通过位置计算单元140和路径设定单元150计算的数据。

行进单元180可以旋转左轮61a和右轮62a以移动机器人清洁器1。在这种情况下，行进单元180还可以包括连接到轮61a和62a以允许轮61a和62a旋转的电机。电机可以通过控制器110的控制命令被驱动，以允许机器人清洁器1在特定区域内行进。

清洁单元170可以在行进期间吸入地板上或机器人清洁器1周围的灰尘和异物。在这种情况下，清洁单元170可以设置有如上所述的吸入单元70，并且可以设置有用于吸入空气的吸入风扇71和用于收集灰尘的单元，从而能够吸入灰尘和异物。另外，清洁单元160还可以包括鼓吹器（agitator）（未示出）。

传感器单元120可以发出光以感测障碍物的位置或到相对于行进方向在机器人清洁器周围的障碍物的距离。传感器单元120可以通过传感器驱动单元130被旋转以感测机器人清洁器1周围的障碍物，并且可以将感测的数据发送到控制器110。

在这种情况下，传感器单元120可以识别距离机器人清洁器1大约4m到大约5m范围内的障碍物。传感器单元120可以包括能够通过发出激光束来识别远处的障碍物的复杂传感器或长距离传感器（LSD）。

传感器驱动单元130可以被连接到传感器单元120以竖直地移动或旋转传感器单元120。

另外，传感器单元120可以根据所设定模式利用不同的灵敏度来感测机器人清洁器1的周边。在这种情况下，在行进期间，机器人清洁器1可以被设定为高灵敏度的第一模式以感测机器人清洁器1周围的障碍物，以及在搜索充电底座期间，机器人清洁器1可以被设定为第二模式。在这种情况下，由于充电底座附接有高亮度的反射片，传感器单元120可以在第二模式中通过接收由充电底座的反射片反射的光来感测充电底座。

除了传感器单元120之外，机器人清洁器1还可以包括多个传感器。多个传感器可以有助于传感器单元120的信息收集，或者可以感测用户的接近、地板的情况以及光量。

位置计算单元140可以基于从传感器单元120输入的数据来计算机器人清洁器1的位置。另外，位置计算单元140可以计算通过传感器单元120感测的与障碍物的距离以及障碍物的位置。

另外，位置计算单元140可以分析通过传感器单元120感测的数据以基于所计算的位置来创建清洁区域的地图，以及可以绘制机器人清洁器1的当前位置和障碍物的位置。

位置计算单元140可以将创建的地图和计算出的位置信息发送到控制器110，以将信息存储在数据单元160中。位置信息可以被存储为坐标。

位置计算单元140可以基于传感器单元120的数据来计算行进距离和行进方向，由此计算机器人清洁器1的位置。在这种情况下，位置计算单元140可以比较由控制器110接收的传感器单元120的数据，以计算行进距离。

路径设定单元150可以基于通过位置计算单元140计算的机器人清洁器1的位置、障碍物的位置以及有关清洁区域的信息来设定到目标点的行进路径。

路径设定单元150可以在机器人清洁器1的行进路径上存在障碍物时重新设定路径以避开障碍物，并且可以设定最短的行进路径。在这种情况下，可以在感测到障碍物时的时间点设定在接近障碍物之前避开障碍物的同时行进的最短路径。然而，当正在进行清洁时，路径可以被设定为使得行进方向在接近障碍物特定距离之后改变。

路径设定单元150可以首先确定基于行进路径的设定是否能够避开障碍物，并且可以在此基础上设定路径。设定路径信息可以被存储在数据单元160中。

当不可能避开障碍物或移动到目标点时，即，不可能将行进路径设定到目标时，路径设定单元150可以将错误信息发送到控制器110。

控制器110可以将控制命令施加到传感器驱动单元130，以控制传感器驱动单元130的上升和下降驱动单元以及旋转驱动单元的操作，并且可以控制传感器单元120的操作。控制器110可以响应于由传感器单元120发送的信号来识别周边障碍物，并且可以控制行进单元180使得行进方向根据设定路径而改变。另外，控制器110可以根据所输入的设定来控制清洁单元170以进行清洁。另外，控制器110可以控制输入单元195和显示单元190的数据输入/输出，并且可以允许所感测或产生的数据存储在数据单元160中。

控制器可以包括处理来自传感器单元120的图像传感器的电信号的微处理器。在机器人清洁器1的行进期间，控制器110可以分析从传感器单元120发出的信号，以将数据应用到位置计算单元140，并且可以基于由路径设定单元150设定的路径信息来控制行进单元180。

在这种情况下，控制器110可以包括一个以上的控制器。例如，机器人清洁器1可以包括用于控制每个组件的多个控制器。在这种情况下，控制器90可以被定义为多个控制器的一部分或全部。这些控制器仅需要以信号的传输/接收方式彼此电连接。这些控制器之间的空间配置可以与控制器的定义无关。如果有需要的话，位置计算单元和路径设定单元可以被包括在控制器中。

图4a和图4b是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的传感器单元的视图。

如图4a和图4b所示，传感器单元120可以通过发出光L1来感测障碍物的位置和与障碍物的距离。传感器单元120可以可旋转地并竖直可移动地布置在主体中。传感器单元120可以包括发光单元21、光接收单元22以及底座23。

传感器驱动单元130可以包括：竖直地移动传感器单元120的上升和下降驱动单元（未示出）、控制传感器单元120的感测角度的倾斜驱动单元（未示出）以及旋转传感器单元120的旋转驱动单元（未示出）。

发出光L1的发光单元21可以包括光源以及使从光源发出的光折射以平行行进的准直透镜。光源可以包括发光体，例如，发出红外线或可见光线的红外线或可见光线发光二极管（LED）。优选地，光源可以是发出激光束的发光体。在该实施例中，激光二极管（LD）210将作为光源的示例。特别地，由于激光束的单色、方向性和准直特性，与其它光相比，使用激光束的光源可以准确测量。例如，与激光束相比，红外线或可见光线的测量精确度可能根据周围环境因素（例如，对象的颜色或质量）而变化。

光接收单元22可以包括图像传感器，其上感测由障碍物反射或散射的光L2。图像传感器可以是以n×m的矩阵形式排列的多个单位像素的组合。每个单位像素可以以诸如硫化镉电池（CdS）、光电二极管、光电晶体管、太阳能电池以及光电管等各种种类的光接收元件被实施。这些光接收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。另外，光接收单元可以包括光接收透镜。由障碍物反射或散射的光可以通过光接收透镜被折射，以在图像传感器上形成图像。光接收透镜可以包括多个透镜。

底座23可以支撑发光单元21和光接收单元22，并且可以可旋转地并竖直可移动地布置在主体10中。发光单元21和图像传感器可以以特定间隔被布置在底座上。

同时，支撑件25可以被进一步设置以支撑传感器单元120。底座23可以通过支撑件25被可旋转地支撑。支撑件25可以通过诸如螺钉或螺栓等耦接元件被固定在下部本体11上。在这种情况下，下文描述的上升和下降驱动单元可以允许底座23上升和下降，但本发明不限于此。根据实施例，支撑件25可以通过上升和下降驱动单元相对于下部本体11竖直移动。

底盖24可以耦接至底座23，并且可以与底座一起旋转。在底盖24和底座23之间可以形成供从发光单元21发出的光L1穿过的光传输通道以及供在光接收单元22中接收的光穿过的光接收通道。

上升和下降驱动单元可以允许传感器单元120上升和下降。上升和下降驱动单元可以包括线性或旋转电机。为了允许传感器单元120上升和下降，可以设置电力传输单元以在上升和下降驱动单元与传感器单元120之间进行电力传输或转换。电力传输单元可以利用诸如齿、滑轮42以及皮带43等元件被实施。例如，当旋转电机被用于上升和下降驱动单元时，该电力传输单元可以包括：通过电机旋转的驱动齿轮；以及固定地布置在底座中且与驱动齿轮啮合的齿条。

传感器单元120可以经由形成在主体的上部的上升和下降孔隙上升和下降。当传感器单元120被设置在下降位置时，从传感器单元120的发光单元21发出的光L1可以经由布置在传感器单元120中的透明部件行进到主体的前侧，并且由障碍物L2反射或散射的光L2可以穿过透明元件以被入射到光接收单元22中。

当传感器单元120被设置在上升位置时，传感器单元120可以经由上升和下降孔隙从主体向上突出，并且发光单元21和光接收单元22也可以位于主体的上侧。

图5和图6是示出传感器单元的障碍物或距离感测原理的视图。

图5是示出测量与物体的距离的原理的视图。参见图5，使用传感器单元120感测物体的位置的基本原理可以基于三角测量方法。

从光源210发出的光可以相对于主轴C（其与光接收透镜230的中心表面正交）具有特定角度θ。角度θ可能与距离物体的距离测量的准确度紧密相关。如果角度θ太小，则可能很难在近范围内测量与物体的距离。另一方面，如果角度θ太大，则可能很难在远范围内测量与物体的距离。因此，角度θ需要具有适当的值，使得能够测量位于大约0.1m到大约4m范围的物体。

图像传感器220可以被布置为使得其与光源210间隔开。光接收透镜230可以被布置在图像传感器220与物体或障碍物300之间。在这种情况下，当障碍物300与光接收透镜230之间的距离被定义为物体距离L时，物体距离L可以被表示为如下公式1。

$L=\frac{-\mathrm{fg}}{p-f\tan \mathrm{\θ}}...\left(1\right)$

这里，f是焦距，g是光源与透镜之间的间隔，θ是从光源210发出的光与光接收透镜230的主轴C之间的角度，以及p表示图像传感器220的点（spot）的位置，其中基于图像传感器220的中心O，检测通过物体反射或散射的光。

图6中的（a）是示出形成在传感器单元的图像传感器上的点121。图6中的（b）是示出基于通过传感器单元120的图像传感器获取的位置信息的三维图。

参见图6中的（a），在表示形成在图像传感器220上的点121的位置的m×n的矩阵上，行与底座23的旋转角度ω对应，以及列与倾斜单元50的上升高度H对应。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。

构成图像传感器220的各个像素的位置信息可以包括距离与每个像素对应的障碍物的距离以及在矩阵上的坐标。因此，可以通过各个像素的位置信息来获取与各个像素对应的障碍物的三维位置信息。

当底座23旋转一周时，形成在图像传感器220上的点121可以表示在同一行中。因此，矩阵中的点坐标的列的值可以与底座23的旋转角度ω对应。

底座23的旋转可以被视为在特定范围内转向，或者可以被视为360度或以上的旋转。例如，旋转驱动单元40可以沿一个方向连续地旋转底座23。在这种情况下，当传感器单元120处于下降位置时，由于仅当从发光单元发出的光穿过透明元件32时点才形成在图像传感器220上，因而可以从与透明元件32的外形（profile）对应的部分（例如，0度到180度之间的部分）获得用于清洁区域的图的位置信息。

当底座23位于第二位置，特别地，从主体向上突出时，控制器可以控制旋转驱动单元40使得底座23旋转至少360度。因此，能够扫描到机器人清洁器1周围360度全方位的障碍物情况。

另外，底座23的高度可以随着上升和下降驱动单元50的操作而变化，并且底座23可以在每个高度处通过旋转驱动单元40被旋转。因此，在矩阵上的点坐标的行的值可以与底座23的高度H对应。

就这点而言，点121在图6中的（a）中仅被分布在一行内，但除此之外，点121可以被分布在如图6中的（b）所描述的三行中。每行中的点可以是形成在三个不同的高度处的图像传感器220上的点，在所述三个不同的高度处允许底座23通过上升和下降驱动单元50的操作上升和下降。例如，当障碍物存在于清洁区域内的上部和下部上方时，点的排列可以被显示为多行。

换言之，根据本发明的一实施例的传感器单元120能够在相对于主体上升和下降以及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上的点的坐标可以与底座23的上升和下降高度H按行对应，并且可以与底座23的旋转角度ω按列对应。因此，控制器可以根据上述的公式（1），通过点的坐标以及距离与每个点对应的障碍物的距离三维地绘制清洁区域内的障碍物分布情况。在下文中，将与对应于每个点的机器人清洁器1有关的障碍物的高度H、旋转角度ω和距离L称为位置信息。

控制器可以基于位置信息绘制清洁区域中的障碍物分布情况。

图6中的（b）（其示出在X-Y-Z空间上的每个像素的坐标[ω，ω2，L]的图）三维地示出清洁区域中的障碍物情况。由于根据与每个像素对应的物体距离L来指定Z轴上的位置，可以在图6中的（a）中示出像素所在的X-Y平面沿Z轴方向变形。

底座23可以根据上升和下降驱动单元50的操作竖直地移动。在下文中，底座23下降的位置被定义为第一位置，以及底座23上升的位置被定义为第二位置。这里，应注意，底座23的位置不是必须局限于这两个位置。即，第一位置和第二位置需要被理解为彼此相对。上升和下降驱动单元50的操作可以被控制，使得底座23的位置能够在最低下降位置与最高上升位置之间被再分，从而能够在每个位置处感测障碍物。如上所述，示出了当扫描覆盖三行或多行的范围时点的分布。这表示障碍物在底座23的高度彼此不同的三个或更多个位置处被感测。

在第一位置处底座23可以被容置在主体中。在这种情况下，从光源210发出的光可以通过主体的前侧朝向障碍物行进。主体可以具有位于其前侧处的开口，以允许从光源210发出的光穿过。根据实施例，开口可以设置有使光穿过的透明部件32。在第一位置处发出到障碍物的光可以沿大体上水平的方向行进。

当底座23位于第二位置时，从光源210发出的光可以从主体的上侧向障碍物行进。光的行进方向可以大体上平行于在第一位置处的行进方向。因此，由于通过底座23在第二位置处时发出的光感测的障碍物位于比在第一位置处感测的障碍物高的位置处，因此能够获得用于清洁区域的三维障碍物信息。

更具体地，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来旋转底座23，第二障碍物感测控制通过在通过控制上升和下降驱动单元50使底座23上升到第二位置处之后控制旋转驱动单元40来旋转底座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，以及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较高位置处的障碍物的位置。关于同一障碍物，通过第一障碍物感测控制获取的位置信息和通过第二障碍物感测控制获取的位置信息可以包括关于在平面上的同一障碍物的信息。然而，在这种情况下，根据待感测的障碍物的高度，通过第二障碍物感测控制获取的位置信息可以表示障碍物存在于平面上的特定位置，而通过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同一位置。这可能是例如支撑床的床架（在第二位置处感测的障碍物）下方存在特定空间（在第一位置处未被感测到）的情况。

控制器可以基于清洁区域中的障碍物情况（即，通过绘图获取的周围障碍物情况或通过图像传感器220获取的位置信息）来控制行进单元180。

图7是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器的行进方法的流程图。

如图7所示，机器人清洁器可以根据设定模式在行进的同时进行清洁（S310）。当清洁被设定为在具体区域或位置开始时，控制器110可以控制行进单元180，使得相应的位置被设定为目标点，并且机器人清洁器行进到该目标点。

在这种情况下，控制器110可以将传感器单元120的灵敏度设定为高灵敏度的第一模式，以允许传感器单元120在机器人清洁器1的行进期间感测在行进路径上的障碍物位置。

控制器110可以根据清洁设定通过控制清洁单元170在行进期间去除地板上的异物。

控制器110可以分析和转换从传感器单元120发出的信号，并且可以在行进期间将数据应用到位置计算单元140。

位置计算单元140可以分析从控制器110发出的传感器单元120的数据，以基于机器人清洁器的当前位置分析周边障碍物的结构，然后产生有关障碍物的地图。

例如，当感测到障碍物存在于左侧或右侧时，位置计算单元140可以计算与障碍物的距离，并且可以通过以特定间隔为每个像素标记障碍物产生如图6中的（a）和图6中的（b）所示的地图。当用于障碍物的标记彼此连成线时，可以产生能够识别室内结构和障碍物的位置的地图。

位置计算单元140可以基于机器人清洁器的当前位置和从传感器单元120输入的数据部分地产生地图，并且可以基于在行进期间额外输入的数据重复地图产生。因此，可以完成有关整个室内区域的地图。

路径设定单元150可以设定用于行进到设定目标点的行进方向（S330）。

当通过传感器驱动单元130旋转时，传感器单元120可以扫描机器人清洁器1的周边（S340）。传感器单元120可以在机器人清洁器1的操作期间连续地旋转的同时扫描机器人清洁器1的周边。

通过传感器单元120感测的数据可以被发送到控制器110以被分析和转换，并且位置计算单元140可以从控制器110接收传感器单元120的数据，以计算机器人清洁器1的位置和障碍物的位置。

路径设定单元150可以基于计算的障碍物的位置确定是否可以沿当前设定的方向行进或者确定是否存在可行进的方向（S350）。

当存在可行进的方向时，路径设定单元150可以设定行进方向以避开障碍物，以及可以将关于改变的行进方向的信息发送到控制器110（S370）。控制器110可以控制行进单元180，使得机器人清洁器1沿改变后的行进方向行进。

另一方面，当不存在可行进的方向时，由不能通行产生的错误可以被发送到控制器110。

控制器110可以控制位置计算单元以重新产生地图。位置计算单元140可以基于传感器单元120的数据重新产生地图，并且可以将改变后的信息应用到路径设定单元150（S360）。在这种情况下，控制器110可以改变有关传感器单元120的感测范围的级别，并且位置计算单元140可以基于改变后的感测范围内的新的数据重新产生地图。

路径设定单元150可以基于改变后的地图重新确定是否存在可行进的方向，并且可以设定行进方向以允许机器人清洁器1行进（S330至S370）。

如上所述，传感器单元120可以在机器人清洁器1的操作期间连续地扫描机器人清洁器1的周边，以及位置计算单元140可以在此基础上产生新的地图或绘制障碍物的位置。

在这种情况下，当地图中存在改变时，控制器110可以控制路径设定单元150和位置计算单元140以重新设定行进方向。因此，机器人清洁器1可以沿新的行进方向行进（S330至S380）。

控制器110可以控制行进单元180，使得机器人清洁器1沿所设定的行进路径行进直到机器人清洁器1抵达目标点。当机器人清洁器1未抵达目标点时，机器人清洁器1可以在基于通过传感器单元120扫描的数据变更行进路径的同时行进到目标点。

当机器人清洁器1抵达目标点时，机器人清洁器1可以完成行进，然后可以开始所设定的清洁或等待下一个命令。当目标点是充电底座时，控制器110可以允许机器人清洁器1与充电底座对接以给电池充电。

图8是示出根据本发明的一实施例的设定机器人清洁器的行进方向的示例的视图。

当障碍物通过传感器单元120被感测以及障碍物的位置通过位置计算单元被计算时，路径设定单元150可以确定所设定的行进路径是否是可行进的，并且可以确定是否存在避开障碍物的可行进的方向。

如图8所示，当路径设定单元150确定不存在可行进的方向且发出错误信号时，控制器110可以改变有关传感器单元的感测范围的级别。

传感器单元120可以扫描大约4m到大约5m的范围，并且控制器110可以基于传感器单元120的三个级别来改变感测范围。在这种情况下，将感测范围分成三个级别仅仅是示例。因此，感测范围可以被分成三个或更多个级别。

例如，感测范围可以被分成：机器人清洁器的最大可识别距离的第一级别LV1、最大可识别距离的三分之二的第二级别LV2以及最大可识别距离的三分之一的第三级别LV3。

控制器110可以根据路径设定单元150的错误信号控制感测单元120的感测范围。在当前感测范围被设定为第一级别时，控制器可以将感测范围设定为第二级别。在当前感测范围为第三级别（其为最大级别）时，感测范围可以被扩展，或者可以显示错误。

在这种情况下，感测范围的减小可能会行进特定距离而不管远处的障碍物和近处的障碍物，然后沿障碍物移动，或者根据在近范围感测的数据重新设定行进方向。当有必要最大程度地接近障碍物时，例如清洁障碍物的周边，可以最小化感测范围。

当机器人清洁器1的感测单元120执行第一级别的感测时，其能够感测存在于行进方向的第二障碍物D2，但是不能够感测处于第二或第三级别的第二障碍物。在这种情况下，由于机器人清洁器移动到可识别的距离，然后确定是否避开第二障碍物，机器人清洁器1需要接近障碍物特定距离。

因此，当需要接近障碍物时，可以减小感测范围。当需要最小行进时，可以在最大感测范围预先感测障碍物，以设定用于避开障碍物具有最小行进的路径。

在图8中，路径设定单元150可以首先确定是否可以避开第一障碍物D1和第二障碍物D2而行进到目标点P0。

当机器人清洁器1直接行进到目标点P0时，机器人清洁器1可能与第二障碍物D2发生碰撞。另外，当机器人清洁器1沿第一方向PT1行进时，机器人清洁器1可能与第一障碍物D1发生碰撞。当沿第三方向PT3行进时，机器人清洁器1可能与第二障碍物D2发生碰撞。因此，路径设定单元150可以将行进方向设定为第二方向PT2。

尽管第二方向与目标点P0的方向不同，但第二方向是能够避开障碍物的方向。因此，机器人清洁器1的行进方向可以被改变为第二方向以避开障碍物，然后可以被改变为朝向目标点P0的方向。

图9是示出根据本发明的一实施例的在感测障碍物时机器人清洁器的行进方法的流程图。

参见图9，控制器110可以设定目标点（S410），以及路径设定单元150可以根据目标点设定行进方向和路径。在这种情况下，目标点可以包括启动清洁的位置、在清洁完成之后下一次待清洁的区域或者用于给电池充电的充电底座。另外，目标点可以是机器人清洁器1在清洁或行进期间下一次打算移动到的位置以及下一次待清洁的位置。

控制器110可以控制行进单元180，以及行进单元180可以驱动电机以允许机器人清洁器1行进到目标点（S420）。在这种情况下，传感器单元120可以在第一级别（其为最大扫描范围）扫描机器人清洁器1的周边（S430）。

位置计算单元140可以分析从控制器110输入的传感器单元120的数据，以在机器人清洁器1的行进期间执行有关机器人清洁器1的周边的绘制，并且可以感测障碍物以计算障碍物的位置。

由于障碍物的位置通过位置计算单元140来计算，因而路径设定单元150可以搜索用于目标点的可行进的方向（S440）。

可以确定是否存在可行进的方向（S450）。当不存在可行进的方向时，可以确定传感器单元120的扫描范围是否被设定为最小值（S460）。

当传感器单元120的扫描范围未被设定为最小值时，控制器110可以将传感器单元120的扫描范围减小一个级别（S470）。即，在当前扫描范围为第一级别时，扫描范围可以减小到第二级别，而在当前扫描范围为第二级别时，扫描范围可以被改变为第三级别。在这种情况下，扫描范围的第一级别可以被视为最大扫描范围。

在这种情况下，传感器单元120的扫描范围为第一级别（其为最小值），控制器110可以输出错误（S480）。

否则，传感器单元120可以在改变后的扫描范围内扫描机器人清洁器1的周边，以及路径设定单元150可以根据新的数据确定是否存在可行进的方向。

基于传感器单元120的数据，当存在可行进的方向时，路径设定单元150可以沿靠近目标点的方向设定路径（S490）。

控制器110可以根据通过路径设定单元150设定的行进方向和路径来控制行进单元180，并且机器人清洁器1可以行进到目标点（S500）。

图10是示出根据本发明的一实施例的机器人清洁器返回到充电底座的方法的流程图。

参见图10，当清洁设定被输入到机器人清洁器1中时（S510），控制器110可以根据经由输入单元195的清洁设定来执行特定的清洁操作。

在这种情况下，控制器110可以在启动清洁之前确定机器人清洁器1的当前状况和位置，并且可以确定机器人清洁器1是否与充电底座对接（S520）。控制器110可以根据机器人清洁器1与充电底座之间的对接状态来确定机器人清洁器1是否位于充电底座处。

当机器人清洁器1与充电底座对接时，控制器110可以将当前位置存储为充电底座的位置（S530）。另一方面，当机器人清洁器1未与充电底座对接时，控制器110可以将当前位置存储为开始位置（S540）。位置信息可以被存储在数据单元160中。

控制器110可以控制行进单元180和清洁单元170，以允许清洁单元170在清洁区域周围行进的同时吸入异物（S560）。

当完成所设定的清洁时（S570），控制器110可以确定充电底座的位置是否被存储（S580）。

控制器110可以根据所存储的充电底座的位置信息设定目标点，并且可以控制行进单元180。当充电底座的位置被存储时，机器人清洁器1可以行进到充电底座（其为目标点）。

另一方面，当充电底座的位置未被存储时，控制器110可以执行充电底座搜索行进（S590）。机器人清洁器1可以在搜索充电底座的同时行进（S600）。

已移动到充电底座的机器人清洁器1可以尝试与充电底座对接（S610），并且控制器110可以确定对接是否成功。当输入对接感测信号时，控制器110可以确定对接成功（S620）。

当对接不成功时，控制器110可以计算对接被重试的次数，并且可以确定对接被重试的次数是否等于或大于基准值（S630）。当对接被重试的次数小于基准值时，与充电底座的对接可以被重试（S610）。

当对接完成时，控制器110可以将充电电流从充电底座供应到电池（S640）。

图11是示出根据本发明的一实施例的使用机器人清洁器的灵敏度的改变的充电底座搜索方法的流程图。

参见图11，当所设定的清洁或所需的电池充电完成时，控制器110可以设定为充电底座返回模式，以允许机器人清洁器1返回到充电底座（S650）。

控制器110可以控制传感器单元120以转换为第二模式（S660），并且可以控制行进单元180，使得机器人清洁器在适当的位置旋转，以允许传感器单元120搜索充电底座（S670）。

在这种情况下，传感器单元120可以在通常行进期间被设定为用于利用高灵敏度来感测周边的第一模式，以及可以在搜索充电底座期间被设定为低灵敏度的第二模式。充电底座可以附接有高亮度的反射片，例如，当传感器单元120被设定为低灵敏度的第二模式时，控制器110可以分析从传感器单元120输入的信号，以根据反射率搜索充电底座并识别该充电底座。

当感测到充电底座时（S680），控制器110可以将传感器单元120的数据应用到位置计算单元140，并且位置计算单元140可以计算充电底座的位置。路径设定单元150可以基于计算的充电底座的位置来设定行进路径（S690）。

控制器110可以控制传感器单元120以转换为第二模式（S700），以及可以控制行进单元180，使得机器人清洁器1沿行进路径行进（S710）。

当机器人清洁器1行进时，如上所述，机器人清洁器1可以在避开障碍物并改变扫描范围和行进路径的同时行进。

当机器人清洁器1抵达充电底座（其为目标点）时，控制器110可以允许机器人清洁器1与充电底座对接（S720）。

当对接完成时，控制器110可以绘制充电底座的位置并将地图存储在数据单元160中，然后可以接收从充电底座到电池的充电电流，以给电池充电（S730）。

另一方面，当未感测到充电底座时，控制器110可以将传感器单元120的数据应用到位置计算单元140，并且位置计算单元140可以基于数据绘制搜索区域（S740）。

位置计算单元140可以基于绘制的数据来确定在整个区域中是否存在未被搜索的区域。

当不存在未被搜索的区域时，位置计算单元140可以将错误信号输入到控制器110中，并且控制器110可以根据充电底座搜索失败来输出错误（S790）。

另一方面，当存在未被搜索的区域时，路径设定单元150可以将未被搜索的区域的坐标设定为目标点，然后可以设定行进路径（S760）。

控制器110可以控制传感器单元120以转换为用于通常行进的第一模式（S770），以及可以控制行进单元180，使得机器人清洁器1沿设定的行进路径行进（S780）。

当机器人清洁器1抵达目标点（其为未被搜索的区域）时，控制器110可以将传感器单元120转换为第二模式，以及可以允许机器人清洁器1在适当的位置旋转360度，以搜索充电底座（S660和S670）。

当未发现充电底座时，通过绘制搜索区域以在未被搜索的区域内搜索充电底座，可以再次确定是否存在未被搜索的区域。

当发现充电底座时，如上所述，机器人清洁器1可以与充电底座对接以给电池充电（S690至S730）。

因此，机器人清洁器1可以使用传感器单元120搜索并绘制周边，以及可以基于所绘制的数据在避开障碍物的同时行进并搜索充电底座。

根据本发明的实施例的机器人清洁器以及机器人清洁器的操作方法具有准确地扫描清洁区域中的障碍物情况的效果。特别地，能够三维地扫描清洁区域中的障碍物分布情况，并且在此基础上，能够执行对于障碍物的适当避开或穿过（acrossing）行进。

另外，由于传感器单元可以通过改变灵敏度而被设定为适合于搜索和行进的灵敏度模式，因而机器人清洁器能够准确和快速地行进。因此，由于能够准确地扫描障碍物分布情况，因而能够提高识别充电底座的准确度。

根据本发明的一实施例的机器人清洁器的操作方法还可以被具体实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储数据的任何数据（其随后能够通过计算机系统被读取）存储装置。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、光学数据存储装置以及载波（例如经由互联网的数据传输）。计算机可读记录介质还可以被分布在耦接的计算机系统的网络上，使得计算机可读代码以分布的方式被存储和执行。

虽然已经参照多个示例性实施例描述了本发明的实施例，但可以理解的是，本领域技术人员可以推导出落入本公开原理的构思和范围之内的许多其它变型和实施例。特别是，可以在本公开、附图和所附权利要求的范围内对组件和/或主要组合排列的设置进行各种变化和修改。除组件和/或设置的变化和修改之外，其它可替换的应用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。

Claims (20)

1.一种机器人清洁器，包括：

主体；

行进单元，允许所述主体行进；

清洁单元，在行进期间吸入所述主体周围的异物；

传感器单元，使用由障碍物反射或散射的光来可旋转地感测所述障碍物；以及

控制器，控制所述行进单元沿行进路径行进，以及控制所述清洁单元进行清洁，

其中，所述传感器单元包括被设定为灵敏度相对于所述反射或散射的光彼此不同的第一模式和第二模式，以及所述控制器根据行进模式改变所述传感器单元的灵敏度。

2.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中在行进期间所述控制器将所述传感器单元的灵敏度设定为所述第一模式，以及在搜索充电底座期间将所述传感器单元的灵敏度设定为不同于所述第一模式的所述第二模式。

3.根据权利要求2所述的机器人清洁器，其中所述第一模式是由于对所述反射或散射的光的高灵敏度而利用少量的光来识别物体的高灵敏度模式；以及所述第二模式是对所述反射或散射的光的灵敏度低于所述第二模式的所述灵敏度的低灵敏度模式。

4.根据权利要求1所述的机器人清洁器，还包括：路径设定单元，设定待由所述控制器应用的行进方向和行进路径，使得所述机器人清洁器根据由所述传感器单元感测的所述障碍物的位置以最短的距离行进到目标点，

其中当通过所述传感器单元感测到所述障碍物时，所述路径设定单元设定所述行进方向和包括确定是否存在可行进的方向的所述行进路径。

5.根据权利要求4所述的机器人清洁器，其中所述路径设定单元设定所述行进方向和所述行进路径，使得所述机器人清洁器在行进而不进行清洁期间在接近所述障碍物之前避开所述障碍物，而在清洁期间在接近所述障碍物特定距离之后避开所述障碍物。

6.根据权利要求4所述的机器人清洁器，其中当所述路径设定单元确定不存在可行进的方向时，所述控制器改变所述传感器单元的感测范围。

7.根据权利要求6所述的机器人清洁器，其中所述控制器基于所述传感器单元的最大可识别距离将所述感测范围分成多个级别，然后将所述传感器单元的所述感测范围减小一个级别。

8.根据权利要求6所述的机器人清洁器，其中所述控制器减小所述传感器单元的所述感测范围，以允许所述行进方向在所述机器人清洁器接近所述障碍物特定距离之后被改变。

9.根据权利要求2所述的机器人清洁器，其中当所述传感器单元处于所述第二模式时，所述控制器根据通过所述充电底座反射以及通过所述传感器单元接收的光的反射率来控制所述机器人清洁器以搜索所述充电底座。

10.根据权利要求9所述的机器人清洁器，其中所述充电底座附接有高亮度的反射片。

11.根据权利要求1所述的机器人清洁器，还包括：位置计算单元，通过分析由所述传感器单元感测的所述反射或散射的光来计算所述障碍物的位置和与所述障碍物的距离，

其中当所述传感器单元未感测到充电底座时，所述位置计算单元产生有关区域的地图以确定所述区域是否是未被搜索的区域，以及当所述区域是所述未被搜索的区域时，所述控制器控制所述行进单元，使得所述机器人清洁器行进到所述未被搜索的区域以搜索所述充电底座。

12.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述传感器单元包括：

发射光的发光单元；

光接收单元，接收通过从所述发光单元发出的光反射或散射的光；

图像传感器，感测经由所述光接收单元接收的光；

底座，支撑所述发光单元和所述图像传感器，且可旋转地布置在所述主体中；以及

旋转驱动单元，旋转所述底座。

13.一种机器人清洁器的操作方法，包括：

通过控制器设定行进模式；

通过所述控制器在可旋转的传感器单元中设定灵敏度对入射光不同的第一模式和第二模式之一，以使用由障碍物反射或散射的所述入射光来感测所述障碍物；以及

在行进时，通过所述控制器将所述传感器单元的所述灵敏度设定为所述第一模式以行进到目标点，从而避开由所述传感器单元感测到的所述障碍物。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一模式是由于对所述反射或散射的光的高灵敏度而利用少量的光来识别物体的高灵敏度模式；以及所述第二模式是对所述反射或散射的光的灵敏度低于所述第二模式的所述灵敏度的低灵敏度模式。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过位置计算单元计算所述障碍物的位置以改变行进路径，使得在行进期间通过所述传感器单元感测到所述障碍物时所述机器人清洁器避开所述障碍物而行进到所述目标点。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括：在行进期间通过所述传感器单元感测到所述障碍物且不存在避开所述障碍物的可行进方向时，通过所述控制器改变所述传感器单元的感测范围。

17.根据权利要求16所述的方法，包括：

在基于所述传感器单元的最大可识别距离将所述感测范围分成多个级别之后，通过所述控制器将所述感测范围减小一个级别；以及

当不存在避开所述障碍物的可行进方向时，通过所述控制器输出错误。

18.根据权利要求16所述的方法，包括：允许所述机器人清洁器行进并在通过减小所述传感器单元的所述感测范围而接近所述障碍物特定距离之后改变所述行进方向。

19.根据权利要求13所述的方法，还包括：在将所述传感器单元的所述灵敏度设定为不同于所述第一模式的所述第二模式之后，通过所述控制器搜索充电底座，

其中根据相对于被附接至所述充电底座的反射片反射且通过所述传感器单元接收的光的反射率，通过所述控制器搜索所述充电底座。

20.根据权利要求19所述的方法，包括：

当所述传感器单元未感测到所述充电底座时，通过位置计算单元产生有关一区域的地图；以及

如果所述控制器确定通过所述位置计算单元绘制的所述区域是未被搜索的区域，则通过路径设定单元设定行进路径。