CN106137057B - 清洁机器人及机器人防碰撞方法 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种清洁机器人及机器人防碰撞方法，属于清洁机器领域。该清洁机器人包括：控制组件、机器人本体、位于机器人本体的上表面的第一测距装置以及上表面中凸起的凸台；第一测距装置，用于在垂直方向上测量机器人本体的上表面与环境物体之间的距离；第一测距装置位于机器人本体的前进方向的边缘与凸台之间；凸台中设置有第二测距装置，第二测距装置用于在水平方向上测量凸台与机器人本体的环境物体之间的距离；第一测距装置和第二测距装置分别与控制组件电性相连；解决了相关技术在清洁机器人进入高度较低的地方之后，清洁机器人中的凸出部分仍然会与环境物体碰撞的问题；达到了清洁机器人可以有效规避环境物体进而避免发生碰撞的效果。

Description

清洁机器人及机器人防碰撞方法

技术领域

本公开涉及清洁机器领域，特别涉及一种清洁机器人及机器人防碰撞方法。

背景技术

诸如扫地机器人、拖地机器人之类的清洁机器人是智能家居中的重要组成部分。

在清洁机器人前进过程中，为了避免清洁机器人与环境物体碰撞进而导致清洁机器人受损，大部分清洁机器人的外围特别是清洁机器人前进方向的边缘通常会设置保险杠。当保险杠碰撞到环境物体之后，清洁机器人会调整前进方向，避免了清洁机器人受损。

然而，当清洁机器人因为结构限制而在上表面设置高于保险杠的凸起部分时，在环境物体的高度高于清洁机器人中较低的部分的高度而低于凸起部分的高度时，在清洁机器人进入该环境物体的下方之后，清洁机器人中的凸出部分仍然会与环境物体碰撞。

发明内容

本公开提供了一种清洁机器人及机器人防碰撞方法。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种清洁机器人，包括：

控制组件、机器人本体、位于机器人本体的上表面的第一测距装置以及上表面中凸起的凸台；

第一测距装置，用于在垂直方向上测量机器人本体的上表面与环境物体之间的距离；第一测距装置位于机器人本体的前进方向的边缘与凸台之间；

凸台中设置有第二测距装置，第二测距装置用于在水平方向上测量凸台与机器人本体的环境物体之间的距离；第一测距装置和第二测距装置分别与控制组件电性相连。

在一个可能的实施例中，第一测距装置为一个，第一测距装置设置于机器人本体的前进方向的边缘处。

在一个可能的实施例中，第一测距装置为至少两个，至少两个第一测距装置沿机器人本体的前进方向的边缘均匀分布。

在一个可能的实施例中，清洁机器人还包括升降装置；

升降装置在控制组件的控制下处于升起状态或者降落状态，升降装置用于将机器人本体或凸台升起或者降落预设高度。

在一个可能的实施例中，第一测距装置与凸台之间的距离大于预设阈值。

在一个可能的实施例中，第一测距装置为红外测距传感器。

在一个可能的实施例中，第二测距装置为激光三角测距装置LDS。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种机器人防碰撞方法，其用于第一方面公开的清洁机器人中，该方法包括：

获取第一测距装置测量得到的第一距离；

判断第一距离是否小于垂直阈值，垂直阈值的取值在凸台相对于上表面的凸起高度与最大取值之间；

若第一距离小于垂直阈值，则控制机器人本体后退；

若第一距离大于垂直阈值且第一距离与垂直阈值之间的差值小于预设值，则控制机器人本体的前进速度低于预设速度。

在一个可能的实施例中，判断第一距离是否小于垂直阈值，包括：

获取第二测距装置测量得到的第二距离；

当第二距离大于水平阈值时，判断第一距离是否小于垂直阈值；水平阈值≥机器人本体的前进方向的边缘与凸台之间的距离。

在一个可能的实施例中，清洁机器人还包括升降装置；

控制机器人本体后退，包括：

控制升降装置使凸台升起预设高度，或者使机器人本体升起预设高度；

在升起预设高度后，检测第二测距装置测量得到的第二距离是否小于水平阈值；水平阈值≥机器人本体的前进方向的边缘与凸台之间的距离；

若测量得到的第二距离小于水平阈值，则控制机器人本体后退。

在一个可能的实施例中，该方法还包括：

若测量得到的第二距离大于水平阈值，则保持机器人本体继续前进。

在一个可能的实施例中，该方法还包括：

控制升降装置使凸台降低预设高度，或使机器人本体降低预设高度。

在一个可能的实施例中，该方法还包括：

在机器人本体以低于预设速度的速度前进时，在机器人本体被碰撞之后，控制机器人本体后退。

在一个可能的实施例中，方法还包括：

若第一距离大于垂直阈值且第一距离与垂直阈值之间的差值大于预设值，则保持机器人本体继续前进。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过在机器人本体的上表面中设置第一测距装置以及在上表面中设置凸起的凸台，在凸台设置第二测距装置；解决了相关技术中，在环境物体的高度高于清洁机器人中较低的部分的高度而低于凸起部分的高度时，在清洁机器人进入该环境物体的下方之后，清洁机器人中的凸出部分仍然会与环境物体碰撞的问题；达到了清洁机器人可以有效规避环境物体进而避免发生碰撞的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种清洁机器人的立体示意图。

图2A是根据一示例性实施例示出的第一测距装置的设置位置的一种示意图。

图2B是根据一示例性实施例示出的第一测距装置与凸台的位置分布图。

图2C是根据一示例性实施例示出的本实施例所涉及的部分高度的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种机器人防碰撞方法的方法流程图。

图4A是根据另一示例性实施例示出的一种机器人防碰撞方法的方法流程图。

图4B是根据另一示例性实施例示出的水平阈值和垂直阈值的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开中的清洁机器人可以是扫地机器人、拖地机器人等机器人。清洁机器人通常具有自动行走机构。

图1是根据一示例性实施例示出的一种清洁机器人的立体示意图。该清洁机器人100包括：控制组件(图中未标出)、机器人本体120、位于所述机器人本体120的上表面的第一测距装置121以及该上表面中凸起的凸台122。

第一测距装置121，用于在垂直方向上测量机器人本体120的上表面与环境物体之间的距离；第一测距装置121位于机器人本体120的前进方向的边缘与凸台122之间。

凸台122中设置有第二测距装置122a，第二测距装置122a用于在水平方向上测量凸台122与机器人本体120的环境物体之间的距离；第一测距装置121和第二测距装置122a分别与控制组件电性相连。

综上所述，本实施例提供的清洁机器人，通过在机器人本体的上表面中设置第一测距装置以及在上表面中设置凸起的凸台，在凸台设置第二测距装置；解决了相关技术中，在环境物体的高度高于清洁机器人中较低的部分的高度而低于凸起部分的高度时，在清洁机器人进入该环境物体的下方之后，清洁机器人中的凸出部分仍然会与环境物体碰撞的问题；达到了清洁机器人可以有效规避环境物体进而避免发生碰撞的效果。

在上述实施例提供的清洁机器人中，各个组成部件还可以具备如下特征：

第一测距装置121，用于在垂直方向上测量机器人本体120的上表面与环境物体之间的距离。该第一测距装置121可以实时测量机器人本体120的上表面与环境物体之间的距离。

可选地，该第一测距装置121位于机器人本体120的前进方向的边缘与凸台122之间。并且，该第一测距装置121与凸台122之间的距离大于预设阈值。

作为一种可能的实施方式，第一测距装置121为一个，该第一测距装置121设置于机器人本体120的前进方向的边缘处。

作为另一种可能的实施方式，该第一测距装置121为至少两个，至少两个第一测距装置121沿机器人本体120的前进方向的边缘均匀分布。比如，以该第一测距装置121有5个为例，请参考图2A，其示出了俯视清洁机器人时第一测距装置121的分布示意图。

可选地，第一测距装置121与凸台122的中心轴之间的距离小于或等于凸台122的边缘与中心轴之间的距离。比如，以第一测距装置仍然为5个为例，请参考图2B，图中的D1小于或者等于D2。其中，凸台122的中心轴为凸台122中与机器人本体120的前进方向同向的中心轴。

可选地，凸台122的中心轴可以与机器人本体120的前进方向的中心轴重合。并且，第一测距装置121中至少有一个测距装置可以设置在中心轴与机器人本体120的前进方向的边缘的交点位置。比如，仍然参考图2A，5个第一测距装置121中有一个测距装置位于交点位置O。

凸台122中可以设置第二测距装置122a，该第二测距装置122a用于在水平方向上测量凸台122与机器人本体120的环境物体之间的距离，并且该第二测距装置122a可以实时测量凸台122与机器人本体120的环境物体之间的距离。

该第二测距装置122a所能测量的环境物体的高度(本实施例中的环境物体的高度为地面与环境物体的下边缘之间的高度)低于凸台122所处的高度。请参考图2C，h1为第二测距装置122a所能测量的环境物体的最大高度，h2为凸台的高度，则从图2C可知，当机器人本体120的前方有环境物体，且该环境物体的高度高于h1时，第二测距装置122a将无法探测到该环境物体。

上述所说的第一测距装置121和第二测距装置122a可以分别与控制组件电性相连。第一测距装置121和第二测距装置122a可以分别将测量得到的距离发送至控制组件，以便该控制组件根据接收到的距离来执行相关操作。

上述所说的第一测距装置121可以为红外测距传感器、超声波测距传感器或者其他类型的传感器；第二测距装置122a为LDS(Laser Distance Sensor，激光三角测距装置)。可选地，在第二测距装置122a为LDS，且清洁机器人100正常工作时，LDS将采用360°水平旋转的方式来发送激光信号，检测激光信号的回波，进而探测得到水平方向的环境物体的距离。

清洁机器人100中还可以包括升降装置(图中未示出)。该升降装置与控制组件电性相连，且该升降装置在控制组件的控制下处于升起状态或者降落状态，升降装置用于将机器人本体120或凸台122升起或者降落预设高度。换句话说，当升降装置在控制组件的控制下升起预设高度时，机器人本体120或者凸台122也相应的升起预设高度；当升降装置在控制组件的控制下降落预设高度时，该机器人本体120或者凸台122也相应的降落预设高度。

可选地，升降装置将机器人本体120升起或者降落预设高度，可以有两种实现方式。第一种，该升降装置将机器人本体120整体升起或者降落预设高度；第二种，升降装置将机器人本体120中凸台122所对应的位置升起或者降落预设高度，只需要保证凸台122能被升起或者降落预设高度即可。

其中，预设高度≥凸台122的高度h2与第二测距装置122a所能测量的最大高度h1的差值。

综上所述，本实施例提供的清洁机器人，通过在机器人本体的上表面中设置第一测距装置以及在上表面中设置凸起的凸台，在凸台设置第二测距装置；解决了相关技术中，在环境物体的高度高于清洁机器人中较低的部分的高度而低于凸起部分的高度时，在清洁机器人进入该环境物体的下方之后，清洁机器人中的凸出部分仍然会与环境物体碰撞的问题；达到了清洁机器人可以有效规避环境物体进而避免发生碰撞的效果。

清洁机器人通过设置升降装置，使得在控制清洁机器人后退时，清洁机器人可以通过升降装置将机器人本体或者凸台抬高预设高度，进而通过凸台中的第二测距装置再次测量得到一个第二距离。只有在再次测得的第二距离小于水平阈值时，才会控制机器人本体后退；避免了因为第一测距装置测量有误而导致的清洁机器人非必要的后退，进而无法全面清洁的问题。

图3是根据一示例性实施例示出的一种机器人防碰撞方法的流程图，本实施例以机器人防碰撞方法应用于图1所示的清洁机器人中来举例说明。如图3所示，该机器人防碰撞方法可以包括以下步骤。

在步骤302中，获取第一测距装置测量得到的第一距离。

在步骤304中，判断第一距离是否小于垂直阈值。

垂直阈值≥凸台相对于上表面的凸起高度。

在步骤306中，若第一距离小于垂直阈值，则控制机器人本体后退。

在步骤308中，若第一距离大于垂直阈值且第一距离与垂直阈值之间的差值小于预设值，则控制机器人本体的前进速度低于预设速度。

综上所述，本公开实施例中提供的机器人防碰撞方法，通过在第一测距装置测得的第一距离小于垂直阈值时，控制清洁机器人后退；并在第一距离大于垂直阈值且两者的差值小于预设值时，控制机器人本体的前进速度低于预设速度；解决了相关技术中，在环境物体的高度高于清洁机器人中较低的部分的高度而低于凸起部分的高度时，在清洁机器人进入该环境物体的下方之后，清洁机器人中的凸出部分仍然会与环境物体碰撞的问题；达到了清洁机器人可以有效规避环境物体进而避免发生碰撞的效果。

图4A是根据另一示例性实施例示出的一种机器人防碰撞方法的流程图，本实施例以机器人防碰撞方法应用于图1所示的清洁机器人中来举例说明。如图4A所示，该机器人防碰撞方法可以包括以下步骤。

在步骤402中，获取第一测距装置测量得到的第一距离。

清洁机器人在正常工作时，清洁机器人中的第一测距装置可以在垂直方向上测量机器人本体的上表面与环境物体之间的第一距离。相应的，与第一测距装置电性相连的控制组件可以获取到该第一距离。

在步骤404中，获取第二测距装置测量得到的第二距离。

清洁机器人中的第二测距装置可以在水平方向上测量凸台与机器人本体周围的环境物体之间的第二距离。相应的，与第二测距装置电性相连的控制组件可以获取到该第二距离。

在步骤406中，当第二距离大于水平阈值时，判断第一距离是否小于垂直阈值。

在控制组件获得第二测距装置测量得到的第二距离之后，控制组件可以判断该第二距离是否大于水平阈值。

其中，水平阈值≥机器人本体的前进方向的边缘与凸台之间的距离。比如，请参考图4B，水平阈值可以为≥d的数值。

当第二距离大于水平阈值时，控制组件可以判断在水平方向前方可能没有环境物体。

而为了进一步判断垂直方向是否存在环境物体，控制组件可以判断第一距离是否小于垂直阈值。

其中，垂直阈值的取值在凸台相对于上表面的凸起高度与最大取值之间。比如，以最大数值为H为例，请参考图4B，垂直阈值可以为≥h且≤H的数值。

在步骤408中，若第一距离小于垂直阈值，则控制升降装置使机器人本体升起预设高度，或者使凸台升起预设高度。

如果第一距离小于垂直阈值，则说明前方在垂直方向可能会存在环境物体，且凸台可能会与该环境物体碰撞，此时，控制组件可以控制升降装置将机器人本体或凸台升起预设高度。

其中，预设高度≥凸台的高度与第二测距装置所能测量的最大高度的差值。

在步骤410中，在升起预设高度后，检测第二测距装置测量得到的第二距离是否小于水平阈值。

在机器人本体或者凸台升起预设高度之后，控制组件将检测第二测距装置当前测量得到的第二距离是否小于水平阈值。

在步骤412中，若测量得到的第二距离小于水平阈值，则控制机器人本体后退。

如果再次测量得到的第二阈值小于水平阈值，则此时控制组件可以判断在前方的垂直方向上存在环境物体，且该环境物体很可能会与凸台发生碰撞，此时，为了避免碰撞，控制组件可以控制机器人本体后退。当然，控制组件也可以控制机器人本体调整至其他方向。

在步骤414中，若测量得到的第二距离大于水平阈值，则保持机器人本体继续前进。

而如果第二测距装置再次测量得到的第二距离大于水平阈值，则说明此时第一测距装置测量得到的第一距离可能会存在偏差，清洁机器人的前方在垂直方向上并没有环境物体，所以控制组件此时可以保持机器人继续前进。

在步骤416中，控制升降装置使凸台降低预设高度，或使机器人本体降低预设高度。

在步骤408中控制升降装置将机器人本体或凸台升起预设高度之后，控制组件还可以控制升降装置将机器人本体或者凸台降低预设高度。

本实施例只是以本步骤在步骤416处执行为例，可选地，本步骤只要在步骤408之后执行即可，本实施例对其实际执行顺序并不做限定。并且，在实际实现时只需要保证第二测距装置在机器人本体或者凸台升起预设高度之后，能够测量得到一次第二距离即可，也即机器人本体或者凸台需要保持升起状态n秒，n≥第二测距装置的测量周期。

在步骤418中，若第一距离大于垂直阈值且第一距离与垂直阈值之间的差值小于预设值，则控制机器人本体的前进速度低于预设速度。

在步骤406中，若控制组件判断得到第一距离不小于垂直阈值，则控制组件可以计算该第一距离与垂直阈值的差值，判断该差值是否小于预设值。若差值小于预设值，则控制组件可以获知前方垂直方向有环境物体，且该环境物体的高度略高于凸台的高度，则为了避免环境物体与凸台相撞，控制组件可以控制机器人本体的前进速度低于预设速度。比如控制前进速度低于0.5m/s，如以0.3m/s的速度前进。这样即使环境物体与凸台相撞，但是由于速度较慢也不会对凸台造成过重的损害，保证了清洁机器人的安全。

可选地，在机器人本体以低于预设速度的速度前进时，如果机器人本体仍然与环境物体碰撞，则此时，控制组件可以控制机器人本体进行后退，进而避免清洁机器人被卡死。

在步骤420中，若第一距离大于垂直阈值且第一距离与垂直阈值之间的差值大于预设值，则保持机器人本体继续前进。

而如果在步骤406中，若控制组件判断得到第一距离不小于垂直阈值，则控制组件可以计算该第一距离与垂直阈值的差值，判断该差值是否小于预设值。若差值大于预设值，则控制组件可以获知前方垂直方向没有环境物体，此时，控制组件可以保持机器人本体继续前进。

需要补充说明的是，步骤404为可选步骤，且步骤408、步骤410以及步骤416也为可选步骤，实际实现时可以执行也可以不执行，本实施例对此并不做限定。

综上所述，本公开实施例中提供的机器人防碰撞方法，通过在第一测距装置测得的第一距离小于垂直阈值时，控制清洁机器人后退；并在第一距离大于垂直阈值且两者的差值小于预设值时，控制机器人本体的前进速度低于预设速度；解决了相关技术中，在环境物体的高度高于清洁机器人中较低的部分的高度而低于凸起部分的高度时，在清洁机器人进入该环境物体的下方之后，清洁机器人中的凸出部分仍然会与环境物体碰撞的问题；达到了清洁机器人可以有效规避环境物体进而避免发生碰撞的效果。

当清洁机器人中设置升降装置时，在控制清洁机器人后退时，清洁机器人可以通过升降装置将机器人本体或者凸台抬高预设高度，进而通过凸台上的第二测距装置再次测量得到一个第二距离，只有在再次测得的第二距离小于水平阈值时，才会控制机器人本体后退；避免了因为第一测距装置测量有误而导致的清洁机器人非必要的后退，进而无法全面清洁的问题。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人包括：

控制组件、机器人本体、位于所述机器人本体的上表面的第一测距装置以及所述上表面中凸起的凸台，所述第一测距装置与所述凸台的中心轴之间的距离不大于所述凸台的边缘与所述中心轴之间的距离，所述中心轴与所述机器人本体的前进方向同向；

所述第一测距装置，用于在垂直方向上测量所述机器人本体的所述上表面与环境物体之间的距离；所述第一测距装置位于所述机器人本体的前进方向的边缘与所述凸台之间；

所述凸台中设置有第二测距装置，所述第二测距装置用于在水平方向上测量所述凸台与所述机器人本体的环境物体之间的距离；所述第一测距装置和所述第二测距装置分别与所述控制组件电性相连。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一测距装置为一个，所述第一测距装置设置于所述机器人本体的前进方向的边缘处。

3.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一测距装置为至少两个，所述至少两个第一测距装置沿所述机器人本体的前进方向的边缘均匀分布。

4.根据权利要求1至3任一所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括升降装置；

所述升降装置在所述控制组件的控制下处于升起状态或者降落状态，所述升降装置用于将所述机器人本体或所述凸台升起或者降落预设高度。

5.根据权利要求1至3任一所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一测距装置与所述凸台之间的距离大于预设阈值。

6.根据权利要求1至3任一所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一测距装置为红外测距传感器。

7.根据权利要求1至3任一所述的清洁机器人，其特征在于，所述第二测距装置为激光三角测距装置LDS。

8.一种机器人防碰撞方法，其特征在于，用于权利要求1至7任一所述的清洁机器人中，所述方法包括：

获取所述第一测距装置测量得到的第一距离；

判断所述第一距离是否小于垂直阈值，所述垂直阈值的取值在所述凸台相对于所述上表面的凸起高度与最大取值之间；

若所述第一距离小于所述垂直阈值，则控制所述机器人本体后退；

若所述第一距离大于所述垂直阈值且所述第一距离与所述垂直阈值之间的差值小于预设值，则控制所述机器人本体的前进速度低于预设速度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一距离是否小于垂直阈值，包括：

获取所述第二测距装置测量得到的第二距离；

当所述第二距离大于水平阈值时，判断所述第一距离是否小于垂直阈值；所述水平阈值≥所述机器人本体的前进方向的边缘与所述凸台之间的距离。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述清洁机器人还包括升降装置；

所述控制所述机器人本体后退，包括：

控制所述升降装置使所述凸台升起预设高度，或者使所述机器人本体升起所述预设高度；

在升起所述预设高度后，检测所述第二测距装置测量得到的第二距离是否小于水平阈值；所述水平阈值≥所述机器人本体的前进方向的边缘与所述凸台之间的距离；

若测量得到的所述第二距离小于所述水平阈值，则控制所述机器人本体后退。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若测量得到的所述第二距离大于所述水平阈值，则保持所述机器人本体继续前进。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制所述升降装置使所述凸台降低所述预设高度，或使所述机器人本体降低所述预设高度。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述机器人本体以低于所述预设速度的速度前进时，在所述机器人本体被碰撞之后，控制所述机器人本体后退。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第一距离大于所述垂直阈值且所述第一距离与所述垂直距离之间的差值大于所述预设值，则保持所述机器人本体继续前进。