CN104783735A - 机器人吸尘器系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人吸尘器系统及其充电方法，具体地，本发明提供一种机器人吸尘器系统，包括：机器人吸尘器，配置有清扫模块以及用于接收特定信号音的传感器，充电座，配置有用于输出所述特定信号音的音响输出装置，该充电座用于与所述机器人吸尘器进行对接，并对所述机器人吸尘器的电池充电；所述机器人吸尘器包括：电池，利用所述充电座对该电池充电，控制部，基于由所述传感器接收到的信号音，来计算从所述机器人吸尘器至所述充电座的距离及方向；所述控制部，以在所述电池的余量在规定值以下时基于所计算出的距离及方向来使所述机器人吸尘器移动的方式，进行控制。

Description

机器人吸尘器系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及一种机器人吸尘器系统及其充电方法，特别地，涉及一种能够更加迅速地与充电座对接并接受充电的机器人吸尘器及其充电方法。

背景技术

通常，机器人吸尘器无需使用者的操作，也能够自行行驶于需要清扫的区域内，并从地面吸入尘埃等异物。即，机器人吸尘器是对需要清扫的区域进行自动清扫的机器。

这种机器人吸尘器根据内置的程序，一边行驶预先设定的清扫路径或者自动行驶一边执行清扫。为了实现这样的一边自动行驶一边执行清扫动作，利用用于感测机器人吸尘器的位置、行驶距离及障碍物等的多个传感器。

另外，机器人吸尘器为了以无线方式进行驱动，在机器人吸尘器内部设置有电池。当所述电池被消耗时需要进行充电，因而提供有用于自主执行这种充电的方法。

在利用红外线(Infrared Ray，IR)寻找充电座的情况下，较多地受到充电座前的障碍物的影响。具体说，应用IR的方式是所述机器人吸尘器上设有的传感器通过感测充电座发出的光线来寻找充电座的方式。但是，在所述充电座前存在有障碍物的情况下，由于光线具有直进性，光线被障碍物挡住而无法由所述机器人吸尘器感测到。因此，在所述充电座前存在有障碍物的情况下，较难检测所述充电座的位置。

另外，在通过基于即时定位与地图构建(Simultaneous Localizationand Mapping，SLAM)的地图构建来检测充电座的方法中，在所述地图构建失败的情况下，将无法寻找到充电座。并且，构建所述地图需要消耗较多时间，在应对频繁变更的家具布置或障碍物的位置方面，将会降低其效率性。

发明内容

本发明的目的在于，解决前述的机器人吸尘器及其充电方法中存在的问题。

将通过本发明的一实施例，提供一种能够使机器人吸尘器更加迅速地检测充电座的位置和方向的机器人吸尘器。

将通过本发明的一实施例，提供一种能够无碍于障碍物而寻找到充电座的机器人吸尘器。

将通过本发明的一实施例，提供一种无需调查房屋内部结构或家具也能够检测到充电座的位置及方向并进行对接的机器人吸尘器。

为了实现前述的目的，根据本发明的一实施例，提供一种机器人吸尘器系统，其包括：机器人吸尘器，配置有清扫模块以及用于接收特定信号音的传感器，充电座，配置有用于输出所述特定信号音的音响输出装置，该充电座用于与所述机器人吸尘器进行对接，来对所述机器人吸尘器的电池充电；所述机器人吸尘器包括：电池，利用所述充电座对该电池充电，控制部，基于由所述传感器接收到的信号音，来计算从所述机器人吸尘器至所述充电座的距离及方向；所述控制部，以在所述电池的余量在规定值以下时基于所计算出的距离及方向来使所述机器人吸尘器移动的方式，进行控制。

所述机器人吸尘器还包括能够与所述充电座通信的第一通信部；所述第一通信部，在所述电池的余量在规定值以下时，向所述充电座发送用于请求输出特定信号音的信号；在所述充电座的第二通信部接收到所述信号时，所述充电座的音响输出装置输出特定信号音。

并且，所述控制部，在所述电池量下降到规定值以下时，将处于非激活状态的所述传感器变换为激活状态。

所述传感器是用于接收所述信号音的麦克风。

至少设置有三个所述麦克风，所述麦克风位于所述机器人吸尘器的前表面部或上端部。此外，所述音响输出装置设置于所述充电座的前表面部。

所述信号音是非可听音，在规定时间输出所述信号音，或者以周期性输出所述信号音。

另外，本发明提供一种机器人吸尘器充电方法，其包括：由机器人吸尘器的控制部确认电池的余量的步骤；在所述电池的余量在规定值以下时，由机器人吸尘器的传感器感测从充电座输出的特定信号音的步骤；由所述控制部基于所接收到的所述特定信号音，来计算从所述机器人吸尘器至所述充电座的方向及距离的步骤；由所述机器人吸尘器基于所计算出的所述方向及距离来行驶的步骤；通过由所述机器人吸尘器与所述充电座对接，来对所述电池充电的步骤。

所述感测特定信号音的步骤还包括：在所述电池的余量在规定值以下时，由所述机器人吸尘器的第一通信部向所述充电座发送用于请求输出特定信号音的信号的步骤；在所述充电座接收到所述信号时，输出所述特定信号音的步骤。

并且，所述感测特定信号音的步骤还包括：在所述电池余量在规定值以下时，由所述控制部激活所述传感器的步骤。

本发明的目的在于解决前述的机器人吸尘器及其充电方法中存在的问题。

通过本发明的一实施例，能够提供一种能够使机器人吸尘器更加迅速地检测充电座的位置和方向机器人吸尘器。

通过本发明的一实施例，能够提供一种能够无碍于障碍物而寻找到充电座的机器人吸尘器。

通过本发明的一实施例，能够提供一种无需调查房屋内部结构或家具，即能够检测到充电座的位置及方向并进行对接的机器人吸尘器。

附图说明

图1是示出构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的机器人吸尘器的立体图。

图2是示出构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的机器人吸尘器的内部结构的立体图。

图3是构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的机器人吸尘器的下部立体图。

图4是示出构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的充电座的立体图。

图5是示出本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的控制系统的框图。

图6至图8是用于说明本发明的一实施例的机器人吸尘器充电方法的流程图。

附图标记

100：机器人吸尘器            110：主体

120：吸入装置                140：集尘装置

180：控制部                  191：麦克风

200：充电座                  210：音响输出装置

具体实施方式

对于本发明使用的用语，考虑到本发明中的功能而尽可能选择了当前广泛使用的通常用语，但这会根据本领域的技术人员的意图、判例或新技术的出现等而会改变。并且，在特定的情况下，可能会是申请人任意筛选的用语，此时将在相应的发明的说明部分中详细记载其含义。因此，本发明中使用的用语不应被理解为是单纯的用语的名称，而是应当基于该用语所具有的含义和整个本发明的内容而进行定义。

在以下的实施例中，以指定形态结合了将本发明的结构要素和特征。除非有特别的明示性提及，各结构要素或特征可被考虑为是选择性的。各结构要素或特征可以不与其它结构要素或特征结合的形态来实施。并且，也可以通过结合一部分结构要素及/或特征而构成本发明的实施例。本发明的实施例中说明的动作的顺序可进行变更。某一实施例的一部分结构或特征可被包含于其它实施例中，或是可与其它实施例的对应的结构或特征相互替换。

在对附图的说明中，对于可能会混淆本发明的技术思想的步骤或阶段等未进行叙述，而且，对于本领域的技术人员熟知的步骤或阶段也未进行叙述。

以下，参照附图对能够具体地实现以上所述的目的的本发明的优选实施例进行说明。

首先，参照图1至图3，对于构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的机器人吸尘器100的基本结构，举出一例来进行说明。

图1是示出构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的机器人吸尘器的立体图，图2是示出构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的机器人吸尘器的内部结构的立体图，图3是构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的机器人吸尘器的下部立体图。

其中，机器人吸尘器的主体110形成机器人吸尘器100的外观，其构成高度比半径相对低的圆筒形，即，构成扁平的圆筒形。

此外，在所述主体110的内部设置有吸入装置120、吸入嘴130，以及与所述吸入嘴130连通的集尘部140。

另外，在主体110的外周面设置有用于感测所述主体110与室内的墙壁或障碍物之间的距离的传感器190，以及在冲撞时用于缓冲冲击的缓冲器(未图示)，在机器人吸尘器的主体110的两侧下部分别设置有用于使机器人吸尘器100移动的左侧、右侧驱动轮152、154。

其中，左侧、右侧驱动轮152、154分别借助由主体控制部180控制的左轮电机152a和右轮电机154a的驱动来进行旋转，随着左轮电机152a和右轮电机154a的驱动，机器人吸尘器100自行地一边改变方向一边清扫室内。

对机器人吸尘器100的内部结构进行更加详细的说明，在机器人吸尘器的主体110的前方部设置有吸尘器控制部180，所述吸尘器控制部180上配置有用于控制机器人吸尘器100的驱动的各种电气部件。

此外，在集尘部的下侧设置有吸入嘴130，用于与空气一同吸入地面上的异物。

其中，吸入装置120倾斜地配置于电池190和集尘部140之间，该吸入装置120包括与电池190电连接的电机(未图示)，以及与电机的旋转轴相连的用于使空气强制流动的风扇(未图示)。另外，吸入嘴130通过机器人吸尘器主体110的底面上形成的开口部(未图示)从机器人吸尘器主体110的下侧露出，由此与室内的地面相接。

此外，机器人吸尘器上设置有音响传感器190，所述音响传感器190用于接收从充电座200发送的特定信号音。所述充电座用于对所述机器人吸尘器的电池进行充电，将在后面对其进行更详细的说明。所述信号音优选为是非可听音(人耳听不到的声音)，其由日常生活中人耳听不到的频带的声音形成。

由此，由于在日常生活中听不到所述信号音，因此不会引起噪音。优选地，仅由可感测出所述频率的所述机器人吸尘器的音响传感器190能够感测到所述信号音。

根据本发明的一实施例，在电池量在规定值以上的情况下，所述控制部使所述音响传感器190处于非激活状态，而在所述电池量降低到规定值以下时，将所述传感器190变换为激活状态。

由此，能够减少因在电池余量充分的情况下还驱动所述传感器190而导致的不必要的能量消耗。

根据本发明的优选一实施例，所述传感器190包括用于接收所述信号音的麦克风(microphone)191。所述麦克风191优选地至少设置有三个。这是因为，利用三个音响传感器190能够推算出音源的方向。

例如，基于从所述至少三个音响传感器190输出与同一个音源的电信号，能够推算出各音响传感器190中的每二个音响传感器之间的的到达延迟时间。利用由各麦克风191感测出的音源之间的时间差，能够感测出音源的方向。

并且，当所述充电座以一定音压dB发送特定信号音时，根据与机器人吸尘器之间的距离，由音响传感器190接收到的音压也会不同，通过分析所述音压差，能够计算出从机器人吸尘器至所述充电座为止的距离。例如，在与音源之间的距离变成两倍时，所接收到的音压会减小6dB。因此，将其作成表格来进行数据化，由此所述控制部能够检索该表格来使用。

另外，所述麦克风191优选地位于所述机器人吸尘器的前表面部或上端部。这是为了更好地接收从所述充电座发送的收信音。

由此，所述机器人吸尘器的控制部180通过所述麦克风191接收到的信号音，来计算出从所述机器人吸尘器至所述充电座之间的距离及方向。

特别是，当所述电池的余量达到规定值以下时，所述控制部停止进行清扫，并基于从所述收信音计算出的与充电座之间的距离及方向来移动所述机器人吸尘器。

在图3中，附图标记192指的是电池盖，用户可以通过掀开电池盖192来将电池安装到主体110上或从主体110上卸下。

接着，参照图4，对于构成本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的充电座200的基本结构，举出一例来进行说明。

图4是本发明的充电座的立体图。

充电座200包括：充电座主体201(未图示)，具有用于容置机器人吸尘器100的容置部215；引导板220，用于将机器人吸尘器100引导至容置部215；充电端子(未图示)，用于对机器人吸尘器100的电池190进行充电；第二通信部260，具有无线通信功能。并且，所述充电座具有用于输出所述特定信号音的音响输出装置210。

充电座主体201的容置部215具有与机器人吸尘器100的外观对应的形状，以使机器人吸尘器100与充电座200结合。一般来说，机器人吸尘器100具有扁平的圆筒形形状，与之对应地，容置部215以具有指定的曲率的凹陷的形状构成。

充电座的控制部设置于充电座主体201的内部，并配置有用于控制充电座200的驱动的各种电气部件。其中，充电座200和机器人吸尘器100通过后述的第二通信部260和第一通信部170来发送相互之间的控制信号，也可以在充电座200上不单独地设置充电座的控制部，而利用吸尘器控制部180来控制该充电座200的驱动。

但是，为了方便进行说明，对于本发明的一实施例的机器人吸尘器系统，说明充电座200上单独地设置有充电座控制部的情况。

引导板220设置于容置部215的下部，向充电座200的前方突出形成。此外，引导板上形成有具有指定的倾斜的倾斜面，以使机器人吸尘器100容易地进入容置部215。

并且，引导板220还包括支撑部222，在机器人吸尘器100安置于容置部215期间，所述支撑部222用于支撑在所述容置部215内部容置的左侧、右侧驱动轮152、154来防止其移动。其中，支撑部222是向引导板220内部凹陷的槽，其优选地以与机器人吸尘器100的左侧、右侧驱动轮152、154对应的形状构成。

通过这样的以机器人吸尘器100的左侧、右侧驱动轮152、154形状构成的槽，在机器人吸尘器100安置于充电座200的期间，能够防止机器人吸尘器100的左侧、右侧驱动轮152、154的滑落。由此，无需为了稳定的结合而向机器人吸尘器100的左侧、右侧驱动轮152、154持续地供给电源来向与充电座200结合的方向施加额外的作用力。

电源插头部290设置于充电座主体201的后表面，用于向充电座200接入电源。电源插头部290以引入到充电座200内部的状态保管，并且可调节该电源插头部290的长度，由此在使用者需要时能够拉出电源插头部290来使用。

另外，充电座200可执行作为机器人吸尘器100的充电装置的功能。充电座200上还包括用于执行充电功能的充电端子。

充电端子设置于充电座主体201的一侧，用于执行对机器人吸尘器100的电池190进行充电的作用，所述充电端子以与机器人吸尘器100的一侧设置的充电插座的形状对应的方式形成。

为了对机器人吸尘器100的电池190进行充电，需要将机器人吸尘器100的后部插入到容置部215，当机器人吸尘器100和容置部215的插入完成的同时，充电插座与充电端子也会接触。由此，机器人吸尘器100的电池190处于可通过充电座200进行充电的状态。

所述音响输出装置210设置于所述充电座的前表面部，用于输出所述机器人吸尘器的麦克风191能够感测到的特定信号音。

在规定时间输出所述信号音，或者以周期性输出所述信号音。所述音响输出装置210可以持续地被激活的状态输出所述信号音，或是仅在接收到从所述机器人吸尘器发送的信号的情况下，才产生所述特定信号音。

即，当所述电池余量为规定值以下时，所述机器人吸尘器的控制部通过所述第一通信部和第二通信部260来发送信号，以请求所述音响输出装置210输出特定信号音。

由此，所述充电座仅在机器人吸尘器的电池量不足的情况下，才会输出所述信号音，从而减少电力消耗并防止不必要的传感器190驱动。

图5是示出本发明的一实施例的机器人吸尘器系统的控制系统的框图。以下，参照图5对机器人吸尘器及充电座相互之间的控制信号的发送进行说明。

机器人吸尘器100还包括：控制部180，用于控制机器人吸尘器的驱动状态；以及，第一通信部170，具有无线通信功能，并与吸尘器控制部180连接。

并且，还具有用于执行基本的清扫功能的吸入装置120及驱动电机152a、154a。此外，设置有用于感测所述充电座发送的特定信号音的音响传感器190。

并且，如图5所示，充电座200包括：充电座控制部250，用于控制所述充电座200的驱动状态；音响输出装置210，用于输出所述机器人吸尘器能够感测的特定收信音。此外，还包括具有无线通信功能，并与充电座控制部250连接的第二通信部260。机器人吸尘器100和充电座200利用第一通信部170及第二通信部260，根据机器人吸尘器的电池余量来请求特定信号音并发送命令信号。

当所述电池的余量在规定值以下时，所述第一通信部向所述充电座发送用于请求输出特定信号音的信号，当所述充电座的通信部接收到所述信号时，所述充电座的音响输出装置210输出特定信号音。

以上对本发明的一实施例的机器人吸尘器系统进行了说明，以下，参照图6至图8对本发明的一实施例的机器人吸尘器充电方法进行说明。

图6至图8是用于说明本发明的一实施例的机器人吸尘器充电方法的流程图。

其中，与以上所述的本发明的一实施例的机器人吸尘器系统重复的内容将省略或简单提及，相同的结构要素将使用相同的附图标记。

参照图6，在机器人吸尘器的充电方法中，机器人吸尘器的控制部确认电池的余量是否在规定值以上(步骤S10)。当在规定值以上时，继续执行清扫(步骤S21)，而当所述电池的余量在规定值以下时，机器人吸尘器的传感器感测从充电座产生的特定信号音(步骤S30)。所述控制部基于接收到的特定信号音，所述控制部计算出从所述机器人吸尘器至所述充电座的方向及距离(步骤S40)。此外，基于所述计算出的方向及距离，所述机器人吸尘器进行行驶(步骤S50)。

所述控制部确认所述机器人吸尘器是否与充电座完成了对接(步骤S60)。当对接完成时，对电池进行充电(步骤S70)，而当未能正常对接时，继续检测充电座的位置。

所述电池余量的下限可通过使用者自己进行调节，如当电池的余量在所述电池可充电的最大量的20％以下时与充电座进行对接，等。

参照图7，对本发明的另一实施例进行说明。当控制部判断所述机器人吸尘器的电池余量在规定值以下时(步骤S20)，还包括激活所述机器人吸尘器的麦克风传感器的步骤(步骤S22)。

即，仅在控制部确认电池的余量不足的情况下，才使所述麦克风传感器运行。

参照图8，其示出了仅在机器人吸尘器的电池量不足的情况下，通过通信部使所述充电座的音响输出装置运行的一实施例。

当控制部确认充电电池的余量为规定值以下时(步骤S20)，包括通过所述第一通信部请求所述充电座输出特定信号音的步骤(步骤S23)。

充电座通过第二通信部260接收到所述命令信号，并通过驱动所述音响输出装置(步骤S24)来输出所述特定信号音。

以上所述的机器人吸尘器系统及其充电方法并不限定于以上所述的实施例的结构和方法，而是所述实施例可通过各实施例的全部或一部分的选择性组合来实现多种变形。

Claims (15)

1.一种机器人吸尘器系统，其特征在于，

包括：

机器人吸尘器，配置有清扫模块以及用于接收信号音的传感器，

充电座，配置有用于输出所述信号音的音响输出装置，该充电座用于与所述机器人吸尘器进行对接，来对所述机器人吸尘器的电池充电；

所述机器人吸尘器包括：

电池，利用所述充电座对该电池充电，

控制部，基于由所述传感器接收到的信号音，来计算从所述机器人吸尘器至所述充电座的距离及方向；

所述控制部，以在所述电池的余量在规定值以下时基于所计算出的距离及方向来使所述机器人吸尘器移动的方式，进行控制。

2.根据权利要求1所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

所述机器人吸尘器还包括能够与所述充电座通信的第一通信部；

所述第一通信部，在所述电池的余量在规定值以下时，向所述充电座发送用于请求输出信号音的信号；

在所述充电座的第二通信部接收到所述信号时，所述充电座的音响输出装置输出信号音。

3.根据权利要求1所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

所述控制部，在所述电池量下降到规定值以下时，将处于非激活状态的所述传感器变换为激活状态。

4.根据权利要求1所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

所述传感器是用于接收所述信号音的麦克风。

5.根据权利要求4所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

至少设置有三个所述麦克风。

6.根据权利要求4所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

所述麦克风位于所述机器人吸尘器的前表面部或上端部。

7.根据权利要求1所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

所述音响输出装置设置于所述充电座的前表面部。

8.根据权利要求1所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

所述信号音是非可听音。

9.根据权利要求1所述的机器人吸尘器系统，其特征在于，

在规定时间输出所述信号音，或者以周期性输出所述信号音。

10.一种机器人吸尘器充电方法，其特征在于，

包括：

由机器人吸尘器的控制部确认电池的余量的步骤；

在所述电池的余量在规定值以下时，由机器人吸尘器的传感器感测从充电座输出的信号音的步骤；

由所述控制部基于所接收到的所述信号音，来计算从所述机器人吸尘器至所述充电座的方向及距离的步骤；

由所述机器人吸尘器基于所计算出的所述方向及距离来行驶的步骤；

通过由所述机器人吸尘器与所述充电座对接，来对所述电池充电的步骤。

11.根据权利要求10所述的机器人吸尘器充电方法，其特征在于，

所述感测信号音的步骤还包括：

在所述电池的余量在规定值以下时，由所述机器人吸尘器的第一通信部向所述充电座发送用于请求输出信号音的信号的步骤；

在所述充电座接收到所述信号时，输出所述信号音的步骤。

12.根据权利要求10所述的机器人吸尘器充电方法，其特征在于，

所述感测信号音的步骤还包括：

在所述电池余量在规定值以下时，由所述控制部激活所述传感器的步骤。

13.根据权利要求10至权利要求12中任一项所述的机器人吸尘器充电方法，其特征在于，

所述传感器是麦克风。

14.根据权利要求13所述的机器人吸尘器充电方法，其特征在于，

至少设置有三个所述麦克风。

15.根据权利要求13所述的机器人吸尘器充电方法，其特征在于，

所述信号音是非可听音。