CN105729483A - 一种机器人行走的控制方法、控制装置及沙滩清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人行走的控制方法、控制装置及沙滩清洁机器人，属于机器人技术领域。方法包括：在行走过程中，获取前方的足迹信息；根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的延伸方向继续行走。本发明沙滩清洁机器人的控制装置能够利用机器人在沙地上行走留下的痕迹控制机器人的行走，防止机器人在已走过的地方重复行走，使得机器人能够遍历整个工作区域。并且，沙滩清洁机器人能够自动清理沙滩表面比沙粒大的垃圾。

Description

一种机器人行走的控制方法、控制装置及沙滩清洁机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人行走的控制方法、控制装置及沙滩清洁机器人。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对沙滩的热爱也越来越明显，沙滩风景区每年接待的旅游人数亿人次，沙滩环境卫生面临巨大的挑战：一方面，沙滩垃圾如涨潮带来的海上垃圾、洪水带来的陆地垃圾、游客丢下的生活垃圾，不仅影响沙滩的容貌，有机垃圾腐烂还产生臭不可闻的异味，经过海水的冲刷还严重污染海洋的生态环境；另一方面，由于沙滩面积广阔，单靠清洁人员去打扫难以承受沙滩高温度的烘烤和灰尘的污染，而且人工成本在不断增加，在这种情况下，使用机器人取代人类对沙滩去进行清理成为了最佳选择。因此，有必要提供一种机器人行走的控制方法、控制装置及沙滩清洁机器人。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种机器人行走的控制方法、控制装置及沙滩清洁机器人，旨在解决现有技术中人工打扫沙滩环境工作量大、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种机器人行走的控制方法，适用于在沙地行走的机器人，所述方法包括：

在行走过程中，获取前方的足迹信息；

根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；

控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的延伸方向继续行走。

提供一种如上所述的方法，所述方法还包括，预先控制所述机器人在预设的行走区域进行首航沿所述行走区域的边缘留下行走痕迹。

提供一种如上所述的方法，所述获取前方的足迹信息，包括：利用摄像装置和/或距离感应器获取前方足迹的图像信息；

所述根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹，包括：根据所述足迹的图像信息判断的所述足迹是否包含预设的图案，若是则确定所述足迹为所述机器人的行走痕迹，否则发出报警信息。

此外，为实现上述目的，本发明还提出机器人控制装置，适用于在沙地行走的机器人，包括：

信息获取单元，用于在行走过程中，获取前方的足迹信息；

分析单元，用于根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；

行走控制单元，控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的方向继续行走。

提供一种如上所述的控制装置，所述行走控制单元，还用于控制所述机器人在预设的行走区域进行首航沿所述行走区域的边缘留下行走痕迹。

提供一种如上所述的控制装置，所述信息获取单元，还用于利用摄像装置和/或距离感应器获取前方的足迹图像信息；

所述分析单元，还用于根据所述足迹的图像信息判断的所述足迹是否包含预设的图案，并在包含预设的图案时根据所述足迹图像信息确定所述足迹为所述机器人的行走痕迹；

所述控制单元还包括报警装置，用于在所述分析单元判断所述足迹未包含预设的图案是时，发出报警信息。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种沙滩清洁机器人，其特征在于，所述机器人包括行走装置、垃圾收集装置及如上所述的控制装置：

所述垃圾收集装置设有表面沙收集单元、垃圾筛选单元及垃圾箱，所述表面沙收集单元设于所述行走装置的前方，所述垃圾筛选单元的前端设于所述表面沙收集单元之后并位于所述表面沙收集单元的下方，所述垃圾筛选单元的末端设于所述垃圾箱的上方，所述垃圾箱设于所述出行走装置的上方；

所述控制装置与所述行走装置通讯连接。

提供一种如上所述的机器人，所述机器人还设有出沙装置，所述出沙装置设有出沙板及图案成型槽：

所述出沙板倾斜设置于所述行走装置及所述垃圾收集装置之间，且其前端比末端位置高；

所述图案成型槽设于所述出沙板的末端，其包括至少一个阻断机构。

提供一种如上所述的机器人，所述表面沙收集单元包括滚筒、驱动轴及刮片，所述驱动轴与所述机器人的驱动机构连接并带动所述滚筒转动，所述刮片设于所述滚筒的圆周上。

提供一种如上所述的机器人，所述垃圾筛选单元包括惰轮、二维震荡偏心轮、偏心轮驱动机构及筛网；

所述惰轮设于所述滚筒下方；

所述二维震荡偏心轮设于所述垃圾箱的上方，其包括驱动轴及偏心轮，所述偏心轮驱动机构连接与所述驱动轴连接以带动所述偏心轮转动，所述偏心轮上沿轴向设有偏心槽；

所述筛网的前端固定在所述惰轮上，后端在所述偏心槽内滑动。

本发明提出的一种机器人行走的控制方法、控制装置及沙滩清洁机器人，其控制装置能够利用机器人在沙地上行走留下的痕迹控制机器人的行走，防止机器人在已走过的地方重复行走，使得机器人能够遍历整个工作区域。并且，沙滩清洁机器人能够自动清理沙滩表面比沙粒大的垃圾、局部平整沙滩表面并形成某种预选图案。该机器人采用电驱动，无空气污染、无噪声污染，非常适合旅游环境。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种机器人行走控制方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种控制装置的模块结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种沙滩清洁机器人的内部结构示意图；

图4为图3所示机器人的表面沙收集装置的主视图；

图5为图4所示表面沙收集装置的左视图；

图6为图1所示的二维震荡偏心轮的偏心槽示意图；

图7为本发明实施例三提供的机器人的足迹图案示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

本发明实施例一提出一种机器人行走控制方法，适用于在沙地行走的机器人。请参阅图1，方法流程包括：

S110、在行走过程中，获取前方的足迹信息；

S120、根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；

S130、控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的延伸方向继续行走。

在一个可行的方案中，该方法还包括：预先控制所述机器人在预设的行走区域进行首航沿所述行走区域的边缘留下行走痕迹。

在一个可行的方案中，步骤S110包括：利用摄像装置和/或距离感应器获取前方的足迹图像信息；

步骤S120包括：根据所述足迹的图像信息判断的所述足迹是否包含预设的图案，若是则确定所述足迹为所述机器人的行走痕迹，否则发出报警信息。

具体的，是摄像机可以获取到较远的长条图案，距离探测器可以探测到断断续续的虚线线条进行精确探测。这种距离探测器可以是摄像机、也可以是距离传感器。根据这两种传感器之一或二个就可以发现已经形成的行走痕迹，以及该行走痕迹包含的足迹图案。控制装置根据这个足迹可以指导机器人前进或转弯。

当机器人的足迹被行人破坏时，远距离的摄像机可以忽略局部的破坏。当然当破坏太大时，足迹的图案被破坏，控制器不能确定机器人的行走痕迹，因此机器人可能迷失方向，此时会报警寻求帮助。

本实施例的机器人行走的控制方法，能够利用机器人在沙地上行走留下的痕迹控制机器人的行走，防止机器人在已走过的地方重复行走，使得机器人能够遍历整个工作区域。

在上述实施例的基础上，本发明实施例而提出了一种机器人控制装置，请参阅图2，包括：

信息获取单元21，用于在行走过程中，获取前方的足迹信息；

分析单元22，用于根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；

行走控制单元23，控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的方向继续行走。

在一个可行的方案中，行走控制单元23，还用于控制所述机器人在预设的行走区域进行首航沿所述行走区域的边缘留下行走痕迹。

在一个可行的方案中，信息获取单元21，还用于利用摄像装置和/或距离感应器获取前方的足迹图像信息。

所述分析单元22，还用于根据所述足迹的图像信息判断的所述足迹是否包含预设的图案，并在包含预设的图案时根据所述足迹图像信息确定所述足迹为所述机器人的行走痕迹；

所述控制单元还包括报警装置，用于在所述分析单元判断所述足迹未包含预设的图案时，发出报警信息。

信息获取单元21会以两种方式探测到机器人的足迹。一个是摄像机可以看到较远的长条图案，一个是距离探测器可以探测到断断续续的虚线线条进行精确探测。这种距离探测器可以是摄像机、也可以是距离传感器。根据这两种传感器之一或二个就可以发现自己的足迹。控制器根据这个足迹可以指导机器人前进或转弯。

当机器人的足迹被行人破坏时，分析单元21可以利用摄像机拍摄获取的较远距离的足迹图案，因此可以忽略局部的破坏。当然当破坏太大时，足迹的图案被破坏，分析单元21不能确定机器人的行走痕迹，因此机器人可能迷失方向，此时会报警寻求帮助。

本实施例的机器人行走的控制装置，能够利用机器人在沙地上行走留下的痕迹控制机器人的行走，防止机器人在已走过的地方重复行走，使得机器人能够遍历整个工作区域。

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种沙滩清洁机器人。请参阅图3至图7，该沙滩清洁机器人包括：行走装置、垃圾收集装置、出沙装置和控制装置，该垃圾收集装置、出沙装置和控制装置均设置在机器人外壳30之中，行走装置至于该外壳30的底部。

垃圾收集装置设有表面沙收集单元31、垃圾筛选单元及垃圾箱32。所述表面沙收集单元设于所述行走装置的前方。请参阅图4和图5，表面沙收集单元31包括滚筒311、驱动轴312及刮片313，所述驱动轴312与所述机器人的驱动机构连接并带动所述滚筒311转动，所述刮片313设于所述滚筒311的圆周上。

所述垃圾筛选单元的前端设于所述表面沙收集单元的后方并位于所述表面沙收集单元的下方，所述垃圾筛选单元的末端设于所述垃圾箱32的上方，所述垃圾箱32设于所述出行走装置的上方。请参阅图6，该垃圾筛选单元包括惰轮331、二维震荡偏心轮332及筛网333；所述惰轮331设于所述滚筒311下方；所述二维震荡偏心轮332设于所述垃圾箱32的上方，其包括驱动轴3321及偏心轮3322，所述驱动轴3321与偏心轮驱动机构连接并带动所述偏心轮3322转动，所述偏心轮3322上沿轴向设有偏心槽3323；所述筛网333为金属网，其前端固定在所述惰轮331上，后端在所述偏心轮3322的偏心槽3323内滑动。

出沙装置设有出沙板34及图案成型槽（未标示）：所述出沙板34倾斜设置于所述行走装置及所述垃圾收集装置之间，且其前端比末端位置高；述图案成型槽设于所述出沙板的末端，其包括至少一个阻断机构。

该控制装置35采用实施例二提供的控制装置，此处不再赘述。

行走装置包括行走驱动轮361、移动履带362、驱动电机363及传动机构364。其中，移动履带套设在前后两个行走驱动轮361上，驱动电机通过传动机构364驱动机器人行走驱动轮361。

当机器人开始工作时，首先由工作人员通过线控或遥控控制机器人进行首航所需清洁的沙滩范围。在机器人行走过程中会在沙滩上留下特别的痕迹。当走完一圈后，机器人可以跟随原先的足迹但偏移一个距离前进。随着机器人不断前进，最后完成开始规划好的整个海滩的清洁和平整。

在前进过程中，机器人前方的滚筒311不断将沙滩表面的沙滚入腹内。由于滚入的速度较高，沙粒被喷撒到筛网333上，小的沙粒从筛网333中掉下落到出沙板34上。大的垃圾被筛网333隔离而掉不下去，最后被归拢到垃圾箱32中。垃圾箱32上还可以设置垃圾打包卸载机构和垃圾检测单元，当垃圾检测装置检测到垃圾箱34的垃圾装满以后，控制装置35可以控制垃圾打包卸载机构转垃圾箱自动卸掉垃圾袋。垃圾袋再由人或其它机器人收集处理。

筛网43同时被震动以帮助沙粒掉落到出沙模板34上，防止沙粒积累在筛网333上或混入垃圾箱32。筛网333的震动依靠偏心轮驱动机构驱动二维震荡偏心轮3322。二维震荡偏心轮3332的作用是在驱动轴3321旋转时，通过其上的偏心槽3323移动筛网33使其在两个方向上震动。在这两个方向的震动中，没有掉下去的沙粒再往上移动并争取掉落，垃圾在水平方向移动进入垃圾箱32。在靠近垃圾桶一侧，滚筒311滚入的沙粒不能到达，所以几乎没有机会混入垃圾箱32。惰轮331能起到减少摩擦的作用。

掉落到出沙模板34上的干净沙粒在重力和震动下经出沙板34末端的图案成型槽滑到沙滩上，随着机器人的行进，排出的沙在机器人后面形成多行排列，其中几行以断断续续的形式排放到机器人的后面，在沙滩上形成一个如图7所示的长形图案。这就是机器人行走的痕迹或说印记。这个印记可分三个部分：平坦部分71、实线部分72、虚线部分73。实线可以是直线也可以是有规律弯曲的线。虚线部分可以包括不同的点线组合。采用图案成型槽使机器人排出的干净沙排列出指定图案形成足迹的目的是满足跟踪要求，避免行走痕迹与其它机器人混合，因此不同的机器人也可以用不同的图案形成不同的足迹。虚线的形成是靠一个阻断机构。当阻断机构升起时，干净沙被阻挡不下流到地面，放下后，沙流畅通流到地面。控制阻挡机构的上下时间间隔就可以形成不同类型的虚线。例如该阻挡机构可设有多个活动挡板，可以分别控制不同挡板的上下时间间隔。如图7，则是将左侧的部分活动挡板始终放下，形成平坦部分71，左侧部分活动挡板始终升起形成实线部分72，左侧边缘挡板按照预设的时间间隔升起和放下，形成虚线部分73。

在一个可行的方案中，可以对控制装置进行扩展。比如，控制装置可以包括：灯光控制单元、路面和物体感应单元、信息获取单元、分析单元、行走控制单元、语音输出控制单元、辅助控制单元、滚筒驱动单元、偏心轮驱动控制单元、垃圾打包卸载控制单元、行走驱动控制单元、网络通信单元。

其中，灯光控制单元用于控制机器人外壳上的光源（如图3的前大灯37）的点亮及熄灭；

路面和物体感应器，用于检测行走路线上的障碍物；

信息获取单元，用于在行走过程中，获取前方的足迹信息；

分析单元，用根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；

行走控制单元，用于控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的方向继续行走，以及在路面和物体感应器83检测到行走路线上有障碍物时控制机器人绕行；

语音输出控制单元，用于控制机器人的语音播放装置；

辅助控制单元，用于控制机器人的冷却风扇等辅助装置；

滚筒驱动单元、偏心轮驱动控制单元及行走驱动控制单元，分别控制滚筒的驱动机构、偏心轮驱动机构及行走驱动轮。

垃圾打包卸载控制单元，用于在垃圾检测装置检测到垃圾箱的垃圾装满以后，控制垃圾打包卸载机构自动卸载垃圾。

网络通信单元，用于与通讯网络建立通讯连接。

进一步的，控制装置还可以设置红外探测器，当探测到行走路线上有人或动物时，控制报警器进行报警或控制语音播放装置播放报警语音。

在一个可行的方案中，该机器人可以采用直流电源也可以采用交流电源。当采用直流电源（如图1所示电池包）时，通过换电池的办法，该机器人可以全自动地一天24小时工作，将沙滩始终保持在卫生、美丽的状态。

本实施例的沙滩清洁机器人能够自动清理沙滩表面比沙粒大的垃圾、局部平整沙滩表面并形成某种预选图案。该机器人采用电驱动，无空气污染、无噪声污染，非常适合旅游环境。该机器人可以承受沙滩的高温、高湿、和灰尘。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人行走的控制方法，适用于在沙地行走的机器人，其特征在于，所述方法包括：

在行走过程中，获取前方的足迹信息；

根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；

控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的延伸方向继续行走。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，预先控制所述机器人在预设的行走区域进行首航沿所述行走区域的边缘留下行走痕迹。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取前方的足迹信息，包括：利用摄像装置和/或距离感应器获取前方足迹的图像信息；

所述根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹，包括：根据所述足迹的图像信息判断的所述足迹是否包含预设的图案，若是则确定所述足迹为所述机器人的行走痕迹，否则发出报警信息。

4.一种机器人控制装置，适用于在沙地行走的机器人，其特征在于，包括：

信息获取单元，用于在行走过程中，获取前方的足迹信息；

分析单元，用于根据所述足迹信息确定所述机器人已走过的行走痕迹；

行走控制单元，控制所述机器人相对所述行走痕迹偏移预设的距离，并沿所述行走痕迹的方向继续行走。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述行走控制单元，还用于控制所述机器人在预设的行走区域进行首航沿所述行走区域的边缘留下行走痕迹。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述信息获取单元，还用于利用摄像装置和/或距离感应器获取前方的足迹图像信息；

所述分析单元，还用于根据所述足迹的图像信息判断的所述足迹是否包含预设的图案，并在包含预设的图案时根据所述足迹图像信息确定所述足迹为所述机器人的行走痕迹；

所述控制单元还包括报警装置，用于在所述分析单元判断所述足迹未包含预设的图案是时，发出报警信息。

7.一种沙滩清洁机器人，其特征在于，所述机器人包括行走装置、垃圾收集装置及如权利要求4至6任一项所述的控制装置：

所述垃圾收集装置设有表面沙收集单元、垃圾筛选单元及垃圾箱，所述表面沙收集单元设于所述行走装置的前方，所述垃圾筛选单元的前端设于所述表面沙收集单元之后并位于所述表面沙收集单元的下方，所述垃圾筛选单元的末端设于所述垃圾箱的上方，所述垃圾箱设于所述出行走装置的上方；

所述控制装置与所述行走装置通讯连接。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述机器人还设有出沙装置，所述出沙装置设有出沙板及图案成型槽：

所述出沙板倾斜设置于所述行走装置及所述垃圾收集装置之间，且其前端比末端位置高；

所述图案成型槽设于所述出沙板的末端，其包括至少一个阻断机构。

9.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述表面沙收集单元包括滚筒、驱动轴及刮片，所述驱动轴与所述机器人的驱动机构连接并带动所述滚筒转动，所述刮片设于所述滚筒的圆周上。

10.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述垃圾筛选单元包括惰轮、二维震荡偏心轮、偏心轮驱动机构及筛网；

所述惰轮设于所述滚筒下方；

所述二维震荡偏心轮设于所述垃圾箱的上方，其包括驱动轴及偏心轮，所述偏心轮驱动机构连接与所述驱动轴连接以带动所述偏心轮转动，所述偏心轮上沿轴向设有偏心槽；

所述筛网的前端固定在所述惰轮上，后端在所述偏心槽内滑动。