CN104188598B - 一种自动地面清洁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动地面清洁机器人，包括本体和充电座，充电座安装在本体的后端；所述的本体包括显示屏、驱动单元、控制单元、吸尘单元、掠扫单元、红外监测单元、电池和数据存储器；显示屏设置在本体的上表面，在本体的居后部分的左右两端分别设置有驱动单元，并且在居前部分的左右两端分别设置有掠扫单元，在居中部分设置有吸尘单元；所述的控制单元和数据存储器安装在该本体的前部，并且所述数据存储器与控制单元连接；红外监测单元在该本体的前、后两端分别安装有一个；电池设置在所述本体的后部与所述充电座相连。因此，本发明所述的自动地面清洁机器人能够使得自动地面清洁机器人按照预定的线路行驶，从而提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是指一种自动地面清洁机器人。
背景技术
目前，随着科技的发展，自动地面清洁机器人(也称扫地机器人)的生产成本越来越低，功能越来越完善，智能化程度越来越高，逐渐走进一般的家庭生活。一般自动地面清洁机器人开机启动后，以一种或几种运行模式，如沿墙模式、螺旋模式、Z字模式等，对地面进行清扫吸尘任务。在低电量的情况下，自动寻找充电座进行充电，充满电后，又自动断开充电，继续清扫任务。
然而现有的自动地面清洁机器人，一般都采用几种固定的运行模式对地面进行处理，对所执行的任务没有清晰的量化。比如用户想知道当前模式下清扫这间卧室需要多长时间，从而可以设置定时关闭；电池还能够续航多久等等。现有的自动地面清洁机器人根本无法提供。
另一方面，现有的自动地面清洁机器人自动充电技术，一般都采用在充电座安装红外发射或接收模块，在低电量情况下，自动地面清洁机器人启动自动查找充电座功能，一般采用沿墙模式或螺旋模式查找。而沿墙模式的明显缺陷是，自动地面清洁机器人需要智能区分孤立家具与墙面，再一个，若距离较远，沿墙线路过长，就会出现电量耗尽还未到达充电座位置的情况。而螺旋模式则是在原地以螺旋扩大状路线查找充电座发出的信号。由于采用的红外对接方法有效距离(一般为5-8米)的限制，或者受空间内各种障碍物的阻挡，对接的成功率受到很大的影响。同样会出现电池电量耗尽也未能查找到充电座的现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种自动地面清洁机器人，能够记录自动地面清洁机器人的运行数据，从而提高工作效率。
基于上述目的本发明提供的自动地面清洁机器人，包括本体和充电座，所述充电座安装在所述本体的后端；
其中所述的本体包括显示屏、驱动单元、控制单元、吸尘单元、掠扫单元、红外监测单元、电池和数据存储器；所述显示屏设置在所述本体的上表面，在所述本体的居后部分的左右两端分别设置有所述驱动单元负责推动该自动地面清洁机器人前进、转向和后退移动，并且在居前部分的左右两端分别设置有所述掠扫单元，在所述本体的居中部分设置有所述吸尘单元；所述的控制单元和数据存储器安装在该本体的前部，并且所述数据存储器与所述控制单元连接；还有，所述红外监测单元在该本体的前、后两端分别安装有一个，所述红外监测单元与所述控制单元电性相连，所述红外监测单元对该自动地面清洁机器人的工作环境执行监测任务；另外，电池为整个所述自动地面清洁机器人的各部件提供电能，并且设置在所述本体的后部与所述充电座相连。
可选地，所述吸尘单元设计为风扇和集尘盒，所述的风扇通过风道与集尘盒相连通；其中，风扇产生负压将灰尘通过该风道吸入到集尘盒中。
进一步地，所述掠扫单元设计为一马达上安装有至少三个扫刷，由马达带动扫刷转动，将地面灰尘、小颗粒垃圾掠扫起来，便于所述吸尘单元的吸入。
进一步地，所述自动地面清洁机器人在进行清扫时，包括：
第一步，判断是否为初次使用，是则先进行第二步，再执行第三步；若不是则直接进行第三步；
第二步，自动地面清洁机器人对所在空间进行测量，并且绘制作业范围地图；
第三步，自动地面清洁机器人根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务；
第四步，自动地面清洁机器人回到出发点完成清扫任务。
进一步地，所述判断是否为初次使用，是自动地面清洁机器人的控制单元从数据存储器中查找是否存在作业范围地图，若存在则说明该自动地面清洁机器人不是初次使用，若不存在则说明该自动地面清洁机器人为初次使用。
进一步地，所述自动地面清洁机器人对所在空间进行测量绘制作业范围地图，即是自动地面清洁机器人采用沿墙模式对所在空间进行测量，记录沿墙所行使的距离和每次转向的角度，确定所需清扫工作区域的图形和面积，绘制作业范围地图。
进一步地，所述自动地面清洁机器人在控制单元的控制下，以墙面充电座所在位置为起点，沿墙一周，以再次回到墙面充电座为终点；经过测量，记录沿墙所行使的距离和每次转向的角度，确定所需清扫工作区域的图形和面积。
进一步地，所述自动地面清洁机器人根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务时，根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务，若遇到孤立的障碍物，就会启动沿墙模式，把障碍物添加进作业范围地图并存储到数据存储器中。
进一步地，在所述自动地面清洁机器人进行第三步的过程中会出现发现电量低需要充电的情况，则所述自动清洁机器人监测到电池电量低；
所述自动清洁机器人记录当前坐标并中止清扫，并且判断是否存储了墙面充电座的坐标，若不存在则所述自动清洁机器人沿墙查找墙面充电座，记录坐标并存储，然后进行对接充电执行；若存在则所述自动清洁机器人根据作业范围地图以及墙面充电座坐标，计算当前坐标与所述墙面充电座的距离，向墙面充电座方向移动，找到墙面充电座进行对接充电；
充电完毕，原路返回电量低时记录的坐标位置，然后恢复中止的清扫流程。
进一步地，在所述自动清洁机器人向墙面充电座方向移动的过程中所述红外监测单元会检测到前方有孤立障碍物，则所述控制单元控制所述驱动单元沿该孤立障碍物的轮廓移动，记录孤立障碍物的轮廓至作业范围地图中；然后所述控制单元计算该孤立障碍物的轮廓距离所述墙面充电座的距离最近点，移动到该点并向所述墙面充电座继续移动。
从上面所述可以看出，本发明提供的一种自动地面清洁机器人，通过本体以及安装在本体后端的充电座；本体包括显示屏、驱动单元、控制单元、吸尘单元、掠扫单元、红外监测单元、电池和数据存储器；显示屏设置在本体的上表面，在本体的居后部分的左右两端分别设置有驱动单元，并且在居前部分的左右两端分别设置有掠扫单元，在居中部分设置有吸尘单元；所述的控制单元和数据存储器安装在该本体的前部，并且数据存储器与控制单元连接；红外监测单元在该本体的前、后两端分别安装有一个；电池设置在本体的后部与所述充电座相连。从而，本发明所述的自动地面清洁机器人能够记录自动地面清洁机器人的运行相关数据，在电量低的情况下，更快速的查找到充电座。
附图说明
图1为本发明实施例自动地面清洁机器人的外部结构示意图；
图2为本发明实施例自动地面清洁机器人的内部结构示意图；
图3为本发明实施例自动地面清洁机器人清扫流程示意图；
图4为本发明实施例自动地面清洁机器人在进行Z字清扫模式时遇到孤立障碍物进行清扫的路径图；
图5为本发明实施例自动地面清洁机器人自动回充流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
参阅图1所示，为本发明实施例自动地面清洁机器人的外部结构示意图，所述自动地面清洁机器人包括本体1和充电座2，该充电座2安装在本体1的后端。
如图2所示，其中所述的本体1包括显示屏3、驱动单元4、控制单元5、吸尘单元6、掠扫单元7、红外监测单元8、电池和数据存储器。显示屏3设置在本体1的上表面(如图1中所示)。在所述自动地面清洁机器人的居后部分的左右两端分别设置有驱动单元4，并且在所述自动地面清洁机器人的居前部分的左右两端分别设置有掠扫单元7。同时，在所述自动地面清洁机器人的居中部分设置有吸尘单元6。还有，红外监测单元8在该自动地面清洁机器人的前、后两端分别安装有一个。所述的控制单元5安装在该自动地面清洁机器人的前部，所述的数据存储器也设置在该自动地面清洁机器人的前部，并且与控制单元5连接。另外，电池为整个所述自动地面清洁机器人的各部件提供电能，并且设置在自动地面清洁机器人的后部与充电座2相连。
较佳地，驱动单元4采用驱动马达，负责推动该自动地面清洁机器人前进、转向和后退等移动。吸尘单元6设计为风扇和集尘盒，所述的风扇通过风道与集尘盒相连通。其中，风扇产生负压将灰尘通过该风道吸入到集尘盒中。掠扫单元7设计为一马达上安装有至少三个扫刷，由马达带动扫刷转动，将地面灰尘等小颗粒垃圾掠扫起来，便于吸尘单元6的吸入。另外，红外监测单元8与控制单元5电性相连，红外监测单元8对该自动地面清洁机器人的工作环境执行监测任务。
还有，两个驱动单元4与控制单元5电性相连，驱动单元4受控制单元4控制，而执行各种动作。当两驱动单元4的速度不一样时，便可以实现转向。两个吸尘单元6和掠扫单元7都分别与控制单元4电性相连，受控制单元4控制，执行吸尘和掠扫任务。
参阅图3所示，为本发明实施例自动地面清洁机器人清扫流程示意图，所述自动地面清洁机器人清扫的过程包括：
步骤301，判断是否为初次使用，是则先进行步骤302，再执行步骤303；若不是则直接进行步骤303。
在实施例中，自动地面清洁机器人的控制单元5从数据存储器中查找是否存在作业范围地图，若存在则说明该自动地面清洁机器人不是初次使用，若不存在则说明该自动地面清洁机器人为初次使用。
步骤302，自动地面清洁机器人对所在空间进行测量，并且绘制作业范围地图。
较佳地，在控制单元5的控制下，自动地面清洁机器人采用沿墙模式对所在空间进行测量，记录沿墙所行使的距离和每次转向的角度，确定所需清扫工作区域的图形和面积，绘制作业范围地图。优选地，将绘制的作业范围地图存储到所述的数据存储器中。
优选地，该自动地面清洁机器人在控制单元5的控制下，以墙面充电座所在位置为起点，沿墙一周，以再次回到墙面充电座为终点。经过测量，记录沿墙所行使的距离和每次转向的角度，确定所需清扫工作区域的图形和面积。
步骤303，自动地面清洁机器人根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务。
在本发明的另一个实施例中，已经绘制的地图存储在数据存储器中，控制单元5从数据存储器中调取绘制的地图，并且根据该地图控制驱动单元4、吸尘单元6、掠扫单元7进行清扫任务。需要说明的是，所述自动地面清洁机器人采用Z字清扫模式进行清扫。
较佳地，自动地面清洁机器人作业时，根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务，若遇到孤立的障碍物，就会启动沿墙模式，把障碍物添加进作业范围地图并存储到数据存储器中。以后清扫，自动地面清洁机器人就会自动的绕开障碍物。优选地，自动地面清洁机器人在清扫中遇到孤立障碍物时，将会沿障碍物移动到该障碍物的另一侧继续完成清扫。如图4所示，为所述自动地面清洁机器人在进行Z字清扫模式时遇到孤立障碍物进行清扫的路径图。
步骤304，自动地面清洁机器人回到出发点完成清扫任务。
作为本发明的另一个实施例，在所述自动地面清洁机器人进行步骤303的过程中会出现发现电量低需要充电的情况，则通过如下流程进行，如图5所示：
步骤501，所述自动清洁机器人监测到电池电量低。
较佳地，控制单元对电池电压进行检测，当电压低于某值时，在实施例中设置的是15V，控制单元将执行步骤502。
步骤502，所述自动清洁机器人记录当前坐标并中止清扫，并且判断是否存储了墙面充电座的坐标，若不存在则直接执行步骤503，若存在则执行步骤504。
其中，控制单元记录当前坐标并中止清扫，并且判断数据存储器中是否有墙面充电座的坐标。
步骤503，所述自动清洁机器人沿墙查找墙面充电座，记录坐标并存储，然后进行对接充电执行步骤505。
较佳地，墙面充电座为自动清洁机器人提供充电电源，并通过两个充电触点输出。自动清洁机器人上的充电座2也设有两个充电触点。当充电座2的充电触点与墙面充电座的触点对接成功后，自动清洁机器人开始充电。
优选地，在墙面充电座上装有红外信号发射模块，自动清洁机器人上的充电座2装有红外接收模块，墙面充电座的红外发射信号作为位置引导信号，充电座2接收到位置信号后，控制单元5控制驱动单元4将向墙面充电座靠拢。还有，为了提高对接的准确性，一般分区设置多个位置信号。
步骤504，所述自动清洁机器人根据作业范围地图以及墙面充电座坐标，计算当前坐标与所述墙面充电座的距离，向墙面充电座方向移动，找到墙面充电座进行对接充电，然后执行步骤505。
在本发明的一个实施例中，在向墙面充电座方向移动的过程中红外监测单元8会检测到前方有孤立障碍物，则控制单元5控制驱动单元4沿该孤立障碍物的轮廓移动，记录孤立障碍物的轮廓至作业范围地图中。然后控制单元5计算该孤立障碍物的轮廓距离所述墙面充电座的距离最近点，移动到该点并向所述墙面充电座继续移动。
步骤505，充电完毕，原路返回电量低时记录的坐标位置，然后恢复中止的清扫流程。
在实施例中，当电池电压达到一设定值(17V)时，控制单元5会判断电池已充满电。控制单元5会控制驱动单元4原路返回电量低时记录的坐标，之后继续清扫。
由此可以看出，本发明实现的自动地面清洁机器人，创造性的提出了构建清扫地图，并按照清扫地图执行任务；实现了地面清洁机器人的智能化；而且，该自动地面清洁机器人能够发现处于电量低的状态，并进行快速的查找到充电座进行充电；在电量低的情况下，由于自动地面机器人对本身所处位置和充电座所处位置在作业范围地图中都有明确的定位，能快速地找到墙面充电座；从而节约了查找时间，进一步讲，自动地面清洁机器人低电量警示线可以调至更低，延长了作业时间，也提高了工作效率；同时，当充电完毕后，能够按照清扫地图，继续执行没有完成的清扫任务；从而，所述具有记忆功能的自动地面清洁机器人不仅提高了其工作效率，并且完全实现自动化、智能化控制；另外，所述自动地面清洁机器人设置的数据存储功能，比如故障信息存储，方便维修人员进行检修，如果是简单的软件故障，可以直接显示于显示屏，提示用户处理；例如集尘盒多久清理一次，如果达到需清理的时间，及时提醒用户清理集尘盒；最后，整个所述的自动地面清洁机器人简便、紧凑，易于实现。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自动地面清洁机器人，其特征在于，包括本体和充电座，所述充电座安装在所述本体的后端；
其中所述的本体包括显示屏、驱动单元、控制单元、吸尘单元、掠扫单元、红外监测单元、电池和数据存储器；所述显示屏设置在所述本体的上表面，在所述本体的居后部分的左右两端分别设置有所述驱动单元负责推动该自动地面清洁机器人前进、转向和后退移动，并且在居前部分的左右两端分别设置有所述掠扫单元，在所述本体的居中部分设置有所述吸尘单元；所述的控制单元和数据存储器安装在该本体的前部，并且所述数据存储器与所述控制单元连接；还有，所述红外监测单元在该本体的前、后两端分别安装有一个，所述红外监测单元与所述控制单元电性相连，所述红外监测单元对该自动地面清洁机器人的工作环境执行监测任务；另外，电池为整个所述自动地面清洁机器人的各部件提供电能，并且设置在所述本体的后部与所述充电座相连；
所述自动地面清洁机器人在进行清扫时，包括：
第一步，判断是否为初次使用，是则先进行第二步，再执行第三步；若不是则直接进行第三步；其中，所述判断是否为初次使用，是自动地面清洁机器人的控制单元从数据存储器中查找是否存在作业范围地图，若存在则说明该自动地面清洁机器人不是初次使用，若不存在则说明该自动地面清洁机器人为初次使用；
第二步，自动地面清洁机器人对所在空间进行测量，并且绘制作业范围地图；
第三步，自动地面清洁机器人根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务；
第四步，自动地面清洁机器人回到出发点完成清扫任务。
2.根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于，所述吸尘单元设计为风扇和集尘盒，所述的风扇通过风道与集尘盒相连通；其中，风扇产生负压将灰尘通过该风道吸入到集尘盒中。
3.根据权利要求2所述的地面清洁机器人，其特征在于，所述掠扫单元设计为一马达上安装有至少三个扫刷，由马达带动扫刷转动，将地面灰尘、小颗粒垃圾掠扫起来，便于所述吸尘单元的吸入。
4.根据权利要求1所述的地面清洁机器人，其特征在于，所述自动地面清洁机器人对所在空间进行测量绘制作业范围地图，即是自动地面清洁机器人采用沿墙模式对所在空间进行测量，记录沿墙所行使的距离和每次转向的角度，确定所需清扫工作区域的图形和面积，绘制作业范围地图。
5.根据权利要求4所述的地面清洁机器人，其特征在于，所述自动地面清洁机器人在控制单元的控制下，以墙面充电座所在位置为起点，沿墙一周，以再次回到墙面充电座为终点；经过测量，记录沿墙所行使的距离和每次转向的角度，确定所需清扫工作区域的图形和面积。
6.根据权利要求5所述的地面清洁机器人，其特征在于，所述自动地面清洁机器人根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务时，根据已经绘制的作业范围地图进行清扫任务，若遇到孤立的障碍物，就会启动沿墙模式，把障碍物添加进作业范围地图并存储到数据存储器中。
7.根据权利要求5所述的地面清洁机器人，其特征在于，在所述自动地面清洁机器人进行第三步的过程中会出现发现电量低需要充电的情况，则所述自动清洁机器人监测到电池电量低；
所述自动清洁机器人记录当前坐标并中止清扫，并且判断是否存储了墙面充电座的坐标，若不存在则所述自动清洁机器人沿墙查找墙面充电座，记录坐标并存储，然后进行对接充电执行；若存在则所述自动清洁机器人根据作业范围地图以及墙面充电座坐标，计算当前坐标与所述墙面充电座的距离，向墙面充电座方向移动，找到墙面充电座进行对接充电；
充电完毕，原路返回电量低时记录的坐标位置，然后恢复中止的清扫流程。
8.根据权利要求7所述的地面清洁机器人，其特征在于，在所述自动清洁机器人向墙面充电座方向移动的过程中所述红外监测单元会检测到前方有孤立障碍物，则所述控制单元控制所述驱动单元沿该孤立障碍物的轮廓移动，记录孤立障碍物的轮廓至作业范围地图中；然后所述控制单元计算该孤立障碍物的轮廓距离所述墙面充电座的距离最近点，移动到该点并向所述墙面充电座继续移动。
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