CN105286729A - 扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫地机器人，包括：机器人主体；第一和第二激光器，第一和第二激光器分别设在机器人主体上，第一和第二激光器分别发出第一和第二激光束，第一激光束水平向前发射，第二激光束相对于水平方向向下向前倾斜发射，第一和第二激光束分别形成为垂直于各自发射方向的线光束；摄像头，摄像头设在机器人主体上；控制器，控制器设在机器人主体上，第一和第二激光器以及摄像头分别与控制器相连，以在控制器的控制下工作，摄像头可捕捉第一和第二激光束的激光影像并将其传输至控制器进行图像分析和测距。根据本发明实施例的扫地机器人对障碍物的检测范围更全面，检测精度更高，可以有效改善扫地机器人发生碰撞。

Description

扫地机器人

技术领域

本发明涉及清洁技术领域，更具体地，涉及一种扫地机器人。

背景技术

在相关技术中，扫地机器人采用超声波和红外接近检测进行测距，导致测量盲区较多，不能有效避免碰撞问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种扫地机器人，所述扫地机器人检测范围更广，检测盲区减少，可有效改善碰撞问题。

根据本发明实施例的扫地机器人，包括：机器人主体；第一和第二激光器，所述第一和第二激光器分别设在所述机器人主体上，所述第一和第二激光器分别发出第一和第二激光束，所述第一激光束水平向前发射，所述第二激光束相对于水平方向向下向前倾斜发射，所述第一和第二激光束分别形成为垂直于各自发射方向的线光束；摄像头，所述摄像头设在所述机器人主体上；控制器，所述控制器设在所述机器人主体上，所述第一和第二激光器以及所述摄像头分别与所述控制器相连，以在所述控制器的控制下工作，所述摄像头可捕捉所述第一和第二激光束的激光影像并将其传输至所述控制器进行图像分析和测距。

根据本发明实施例的扫地机器人对障碍物的检测范围更全面，检测精度更高，检测效果更好，可以有效改善扫地机器人与其前方的障碍物或较低的障碍物发生碰撞，扫地机器人使用可靠，不易发生损坏。

另外，根据本发明上述实施例的扫地机器人还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，还包括第三激光器，所述第三激光器设在所述机器人主体上，所述第三激光器可发出第三激光束，所述第三激光束相对于水平方向向上向前倾斜延伸发射，所述第三激光束形成为垂直于其发射方向的线光束，所述第三激光器与所述控制器相连，以在所述控制器的控制下工作，所述摄像头可捕捉所述第三激光束的激光影像并将其传输至所述控制器进行图像分析和测距。

可选地，所述第二激光束的发射方向与水平方向之间的夹角为30度-60度，所述第三激光束的发射方向与水平方向的夹角为30度-60度。

根据本发明的一个实施例，所述第二激光束的发射方向与水平方向之间的夹角为45度，所述第三激光束的发射方向与水平方向的夹角为45度。

根据本发明的一些实施例，所述摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头和所述第二摄像头沿左右方向间隔开设置在所述机器人主体的前侧面上。

根据本发明的一些实施例，所述第一、第二和第三激光器以及所述摄像头分别设在所述机器人主体的前侧面上，所述第一、第二和第三激光器沿水平方向间隔开设在高于所述摄像头的同一水平面上，所述摄像头的中心与所述水平面在竖直方向上的距离为50±5mm。

根据本发明的一些实施例，所述机器人主体的前侧面形成为弧形，所述前侧面的左右两端分别与所述机器人主体的左侧面和右侧面圆滑连接。

根据本发明的一些实施例，扫地机器人还包括超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器和超声波接收器分别设在所述机器人主体上且分别与所述控制器相连，所述超声波发射器可在控制器的控制下向外发射超声波，所述超声波接收器适于接受超声波且将接收信息传输至所述控制器进行分析。

根据本发明的一些实施例，所述超声波发射器包括多个，多个所述超声波发射器沿水平方向间隔开设在所述机器人主体的前侧面上。

可选地，多个所述超声波发射器沿水平方向间隔开设置且位于所述第一和第二激光器上方或下方。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明第一个实施例的扫地机器人的结构示意图；

图2是根据本发明第二个实施例的扫地机器人的结构示意图；；

图3是根据本发明第三个实施例的扫地机器人的结构示意图；；

图4是根据本发明第四个实施例的扫地机器人的结构示意图；；

图5是根据本发明实施例的扫地机器人的三个激光束的照射方向示意图；

图6是根据本发明实施例的扫地机器人的局部放大结构示意图。

附图标记：

扫地机器人100；

机器人主体10；前侧面11；

第一激光器21；第二激光器22；第三激光器23；

摄像头30；第一摄像头31；第二摄像头32；

控制器40；

超声波发射器50。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的扫地机器人100。

参照图1至图6所示，根据本发明实施例的扫地机器人100可以包括机器人主体10、第一和第二激光器21、22、摄像头30和控制器40。

第一激光器21和第二激光器22、摄像头30和控制器40分别可以设在机器人主体10上。第一激光器21和第二激光器22以及摄像头30分别与控制器40相连，以在控制器40的控制下工作。第一激光器21可以发出第一激光束，第二激光器22可以发出第二激光束。摄像头30可以捕捉第一激光束和第二激光束的激光影像并将其传输至控制器40进行图像分析和测距。

具体而言，第一激光束或第二激光束分别在各自的发射方向上向前照射，若没有碰着障碍物，则不会改变照射方向，此时，摄像头30将不会捕捉到激光影像。当第一激光束或第二激光束在照射过程中碰着障碍物时，第一激光束或第二激光束的照射方向发生改变，摄像头30可以捕捉到第一激光束或第二激光束的激光影像，并且可以将其传输至控制器40，控制器40可以对其进行分析，获取障碍物的信息和障碍物的距离。

其中，第一激光束可以水平向前发射，第二激光束相对于水平方向可以向下向前倾斜发射。其中，第一激光束和第二激光束分别形成为垂直于各自发射方向的线光束。也就是说，第一激光束形成为沿左右方向延伸的线光束，该线光束水平向前照射，第二激光束则形成为垂直于第二激光束的延伸方向延伸的线光束，该线光束沿第二激光束的发射方向向前照射，其中第一激光束和第二激光束在沿左右方向延伸的竖直面上分别可以照射形成一条沿左右方向水平延伸的一字线光斑。

由此，当第一激光束或第二激光束可以将扫地机器人100前方180度水平范围内都照射到，使扫地机器人100前方左、中、右范围内的障碍物都能够检测到，检测范围更全面；并且两个激光束进行检测，可以实现在竖直方向上处于中、下位置的障碍物的检测，使位于地面上且具有较低高度的障碍物也可以被检测到，例如，门槛、台阶或悬崖等，检测更全面。

同时，本申请的发明人发现，相关技术中采用红外线或超声波进行检测时，对于较小的物体通常会检测不到，导致测量盲区较多，扫地机器人100出现碰撞的几率较大；而本申请中采用激光能够检测到更小的障碍物，测量盲区显著减少，检测范围更广，精度更高，检测障碍物的效果更好。

根据本发明实施例的扫地机器人100，通过设置第一激光器21和第二激光器22，并使两个激光器发出的激光束形成为线激光并且沿不同的方向照射，使得对障碍物的检测范围更全面，检测精度更高，检测效果更好，可以有效改善扫地机器人100与其前方的障碍物或前下方的障碍物发生碰撞，扫地机器人100使用可靠，不易发生损坏。

优选地，在本发明的一些实施例中，参照图2至图4所示，扫地机器人100还可以包括第三激光器23。第三激光器23可以设在机器人主体10上，第三激光器23可发出第三激光束，第三激光束相对于水平方向向上向前倾斜延伸发射，第三激光束可以形成为垂直于其发射方向的线光束。第三激光器23与控制器40相连，以在控制器40的控制下工作。也就是说，第三激光器23可以在控制器40的控制下发射第三激光束或不发射第三激光束。摄像头30可捕捉第三激光束的激光影像并将其传输至控制器40进行图像分析和测距，获取障碍物的信息和障碍物的距离。

由此，扫地机器人100可以检测位于其前方上侧180度水平范围内的障碍物，检测范围广，扫地机器人100不仅可以检测位于其正前方的障碍物以及位于其前方下侧的障碍物，而且还可以检测位于其前方上侧的障碍物，检测范围更全面，进一步减少扫地机器人100的检测盲区，避免扫地机器人100与较低障碍物、同等高度的障碍物或者镂空设置的较高障碍物，例如，具有支撑腿的沙发，发生碰撞。

这里，需要说明的是，当第一、第二和第三激光束的激光影像均由一个摄像头30采集时，为了有效的区分摄像头30采集的激光影像为哪一个激光束的激光影像以及防止激光影像之间发生重叠，影响分析效果，扫地机器人100在工作时，第一、第二和第三激光器23不同时开启，即在同一时间，只有一个激光器可以发出激光束，并且摄像头30可以采集该一束激光束产生的激光影像，并将其传输至控制器40进行分析。

由此，根据开启的激光器便可以判断出采集的激光影像来自哪里。例如，当第一激光器21开启时，若摄像头30采集到激光影像，则控制器40便能够判断出扫地机器人100的正前方存在障碍物，并且可以通过分析得出与该障碍物之间的距离，检测准确。

其中，第一、第二和第三激光器21、22和23的开启与关闭可以通过控制器40进行控制。例如，控制器40可以控制第一、第二和第三激光器21、22和23依次分别开启一定的时间。例如，第一激光器21可以首先开启，到达0.5s后，第一激光器21关闭，第二激光器22打开，到达0.5s后，第二激光器22关闭，第三激光器23打开，再到达0.5s后，第三激光器23关闭，第一激光器21再次打开，如此往复进行，即可不断轮流检测出扫地机器人100正前方、前下方以及前上方的障碍物情况，检测效果好。

控制器40可以通过多种途径实现其控制作用，例如，控制器40内可以预设有控制三个激光器在何时打开何时关闭的程序，可以通过程序进行控制，控制方便且便于实现，控制器可以利用三角测距原理进行图像分析和测距。可选地，在本发明的一些具体示例中，控制器40可以为PCB板。PCB板便于制造，装配方便且控制性能好。

另外，对于线激光的产生方式不做特殊限制，例如，第一、第二和第三激光器21、22和23分别可以采用线激光器，线激光器可以直接发出线激光。再例如，第一、第二和第三激光器23也可以采用普通激光器与透镜的配合。当然，也可以采用本领域的普通技术人员知晓的其它方式。

参照图2至图4所示，在本发明的一些优选实施例中，扫地机器人100还可以包括超声波发射器50和超声波接收器。超声波发射器50和超声波接收器分别设在机器人主体10上并且分别与控制器40相连，超声波发射器50可在控制器40的控制下向外发射超声波，超声波接收器适于接受超声波且将接收信息传输至控制器40进行分析。

具体而言，超声波发射器50可以向外发射超声波，超声波遇到障碍物后可以改变发射方向，并且被超声波接收器接收到，超声波接收器可以将接收到的超声波信息传输至控制器40，控制器40可以对其进行分析，从而获取障碍物的信息，例如，距离信息。

由此，根据本发明实施例的扫地机器人100不仅可以采用激光进行测距，还可以采用超声波进行测距，检测更准确且可靠，检测效果更好。其中，在实际使用中，激光检测可以作为主要检测手段，超声波检测可以作为辅助检测手段使用。例如，例如对于某些形成为激光的测量盲区的障碍物而言，例如黑色毛绒的窗帘，激光检测将不能发挥作用，此时可以采用超声波进行检测，有效保证了检测效果。其中采用激光检测还是采用超声波检测可以通过控制器40进行控制。

可选地，超声波发射器50包括可以多个，多个超声波发射器50可以沿水平方向间隔开设在机器人主体10的前侧面11上。由此，可以保证较好的检测效果。其中，超声波发生器的数量可以根据需要进行灵活设置。例如，在图2所示的实施例中，超声波发生器为三个，在图3和图4所示的实施例中，超声波发生器则为五个。

可选地，如图5所示，根据本发明的一些实施例，第二激光束的发射方向与水平方向之间的夹角α可以为30度-60度，第三激光束的发射方向与水平方向的夹角β可以为30度-60度。这些角度设计合理，障碍物可以在合适的范围内被检测到，检测效果好。例如，在本发明的一个具体示例中，第二激光束的发射方向与水平方向之间的夹角α为45度，第三激光束的发射方向与水平方向的夹角β为45度。具有该角度范围的扫地机器人100可以具有优异的检测效果。

为了有效的捕捉激光影像，可选地，参照图1至图4所示，在本发明的一些实施例中，摄像头30可以包括第一摄像头31和第二摄像头32，第一摄像头31和第二摄像头32可以沿左右方向间隔开设置在机器人主体的前侧面11上。由于摄像头30的捕捉角度一般为140度，当采用一个摄像头时，很难将位于扫地机器人100前方180度水平范围都捕捉到。

为保证捕捉效果，需要采用捕捉角度范围更大的特殊摄像头，而采用第一和第二摄像头31和32也可以有效的解决这一问题，并且第一和第二摄像头31和32可以采用普通的摄像头，两个摄像头配合使用可以将位于机器人前方180度水平范围均覆盖到，捕捉效果好，并且成本较低，制造更简便。

根据本发明的一些实施例，第一、第二和第三激光器21、22和23以及摄像头30分别可以设在机器人主体的前侧面11上，所第一、第二和第三激光器23可以沿水平方向间隔开设在高于摄像头30的同一水平线上，摄像头30的中心与水平线在竖直方向上的距离d为50±5mm。即d在45mm-55mm之间变化。

换言之，第一、第二和第三激光器23可以沿左右方向间隔开设置设在机器人主体的前侧面11上，摄像头30也设在机器人主体的前侧面11上，并且位于三个激光器的下面，第一、第二和第三激光器21、22和23设置在同一高度上，并且三个激光器的中心所在高度与摄像头30的中心所在高度的差值为45mm-55mm。由此，既可以保证摄像头30良好的捕捉效果，而且扫地机器人100的尺寸相对较小。例如，在发明的一个具体示例中，d＝50mm。

根据本发明的一些实施例，多个超声波发射器50可以沿水平方向间隔开设置并且位于激光器的上方或下方。例如，如图3所示，五个超声波发生器50分别设在三个激光器的上方。再例如，如图4所示，五个超声波发生器50分别设在三个激光器的下方。这些布置方式不仅使外形美观，而且相互之间不会影响，工作性能好。

可选地，机器人主体10的前侧面11可以形成为弧形，前侧面11的左右两端分别可以与机器人主体10的左侧面和右侧面圆滑连接。也就是说，机器人主体10的前侧面11可以为圆滑形的弧面，弯曲的弧度可以根据需要进行设置，前侧面11的左端可以与左侧面圆滑连接，前侧面11的右端可以与右侧面圆滑连接。由此，扫地机器人100的外形较为美观。

在实际制造中，前侧面11、左侧面和右侧面可以一体形成，前侧面11的厚度可以为16mm。前侧面11上可以设置安装孔，以方便激光器、摄像头30以及超声波发射器50的安装。参照图1至图4所示，机器人主体10的顶面上可以设置控制按钮，以方便对扫地机器人100的工作状态进行。控制器40可以设置在机器人主体10内，超声波接收器可以设置在方便接受超声波的位置上。

根据本发明实施例的扫地机器人100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”或“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种扫地机器人，其特征在于，包括：

机器人主体；

第一和第二激光器，所述第一和第二激光器分别设在所述机器人主体上，所述第一和第二激光器分别发出第一和第二激光束，所述第一激光束水平向前发射，所述第二激光束相对于水平方向向下向前倾斜发射，所述第一和第二激光束分别形成为垂直于各自发射方向的线光束；

摄像头，所述摄像头设在所述机器人主体上；

控制器，所述控制器设在所述机器人主体上，所述第一和第二激光器以及所述摄像头分别与所述控制器相连，以在所述控制器的控制下工作，所述摄像头可捕捉所述第一和第二激光束的激光影像并将其传输至所述控制器进行图像分析和测距。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，还包括第三激光器，所述第三激光器设在所述机器人主体上且与所述控制器相连，以在所述控制器的控制下工作，所述第三激光器可发出第三激光束，所述第三激光束相对于水平方向向上向前倾斜延伸发射，所述第三激光束形成为垂直于其发射方向的线光束，所述摄像头可捕捉所述第三激光束的激光影像并将其传输至所述控制器进行图像分析和测距。

3.根据权利要求2所述的扫地机器人，其特征在于，所述第二激光束的发射方向与水平方向之间的夹角为30度-60度，所述第三激光束的发射方向与水平方向的夹角为30度-60度。

4.根据权利要求3所述的扫地机器人，其特征在于，所述第二激光束的发射方向与水平方向之间的夹角为45度，所述第三激光束的发射方向与水平方向的夹角为45度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的扫地机器人，其特征在于，所述摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头和所述第二摄像头沿左右方向间隔开设置在所述机器人主体的前侧面上。

6.根据权利要求2所述的扫地机器人，其特征在于，所述第一、第二和第三激光器以及所述摄像头分别设在所述机器人主体的前侧面上，所述第一、第二和第三激光器沿水平方向间隔开设在高于所述摄像头的同一水平面上，所述摄像头的中心与所述水平面在竖直方向上的距离为50±5mm。

7.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述机器人主体的前侧面形成为弧形，所述前侧面的左右两端分别与所述机器人主体的左侧面和右侧面圆滑连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的扫地机器人，其特征在于，还包括超声波发射器和超声波接收器，所述超声波发射器和超声波接收器分别设在所述机器人主体上且分别与所述控制器相连，所述超声波发射器可在控制器的控制下向外发射超声波，所述超声波接收器适于接受超声波且将接收信息传输至所述控制器进行分析。

9.根据权利要求8所述的扫地机器人，其特征在于，所述超声波发射器包括多个，多个所述超声波发射器沿水平方向间隔开设在所述机器人主体的前侧面上。

10.根据权利要求9所述的扫地机器人，其特征在于，多个所述超声波发射器沿水平方向间隔开设置且位于所述第一和第二激光器上方或下方。