CN106406298B - 清洁装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清洁装置及其控制方法。此清洁装置包括非接触式传感器、接触式传感器、移动模块及处理单元。非接触式传感器用以通过无线传感信号检测物体。接触式传感器用以通过接触动作来检测物体。移动模块用以驱动清洁装置移动。处理单元耦接于非接触式传感器、接触式传感器及移动模块。而当通过非接触式传感器检测到物体时，处理单元依据前进距离控制移动模块前进，且处理单元依据接触式传感器检测物体的接触结果动态调整前进距离。本发明可改进红外线检测技术所造成无法精准判断与障碍物间相对距离的问题。

Description

清洁装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种清洁装置，尤其涉及一种可移动式清洁装置及其控制方法。

背景技术

随着科技的进步，各类型的自动控制装置已逐渐取代人力。通过自动控制装置可提供准确、快速、高效率等操作，进而为人们带来许多便利性并且可以降低人为风险。以往仅能在工厂见到的诸如机器手臂或机器人等自动化控制设备，随着市场需求、材料成本降低及技术成熟等因素，此等自动化控制逐渐转往传统家用电器发展。诸如智能空调系统、智能烹饪机、智能冰箱等智能家用电器，通过检测内部或外界信息并以自动化方式执行其所具备功能。

清洁装置(例如，扫地、拖地或吸尘机器人等)也是现今智能家用电器的热卖品项其中之一。以往需要通过人力来进行诸如扫地、拖地等清洁工作，如今许多智能清洁装置也可以完成前述工作。此等可移动式清洁装置可在地面上自动行进，以执行其所具备的清洁功能。市面上部分的清洁装置可能配置红外线传感器以检测障碍物或计算与障碍物之间的距离。由于传感器本身零件特性的误差或是对应于不同障碍物具有不同反射率的特性，红外线传感器在检测距离的应用上可能会产生不同的计算结果。基于前述原因，配置红外线传感器的清洁装置对于检测障碍物而言，恐无法得到一致且精准的距离计算。

一般而言，反应于反射率高的障碍物，通过红外线传感器检测到的距离会相较于反射率低的障碍物还要长。甚至反应于反射率低的障碍物，红外线传感器可能会出现无法检测到此障碍物的情况。因此，配置红外线传感器的清洁装置经常会出现清洁装置与障碍物相距很远的距离便进行转向离开的情况。虽然这类的清洁装置可达到避免与家具碰撞的功效，但却导致更大的面积未能有效被清扫。于此，有需要提供一种控制方法来避免前述问题。

发明内容

本发明提供一种清洁装置及其控制方法，其可改进红外线检测技术所造成无法精准判断与障碍物间相对距离的问题。

本发明提供一种清洁装置的控制方法，此控制方法包括下列步骤。当通过非接触式传感器检测到物体时，依据前进距离前进。非接触式传感器通过无线传感信号检测物体。依据接触式传感器检测物体的接触结果动态调整前进距离。接触式传感器通过接触动作来检测物体。

在本发明一实施例中，上述的接触结果包括自非接触式传感器检测到物体至接触式传感器检测到物体之间的实际距离以及是否通过接触式传感器检测到物体。而依据接触式传感器检测物体的接触结果动态调整前进距离包括下列步骤。在依据前进距离前进的过程中，当通过接触式传感器检测到物体时，记录实际距离。依据实际距离调整前进距离。

在本发明一实施例中，上述依据接触式传感器检测物体的接触结果动态调整前进距离包括下列步骤。在依据前进距离前进的过程中，当通过接触式传感器未检测到物体时，累计尝试次数。

在本发明一实施例中，还包括下列步骤。若所述尝试次数达到次数阀值，则调整所述前进距离。

在本发明一实施例中，还包括下列步骤。若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差小于范围值内，则调整次数阀值。

在本发明一实施例中，上述接触结果还包括接触次数。而控制方法还包括下列步骤。累计接触次数。若接触次数与次数阀值的比值大于比例阀值，则调整前进距离。

本发明提供一种清洁装置，此清洁装置包括非接触式传感器、接触式传感器、移动模块及处理单元。非接触式传感器用以通过无线传感信号检测物体。接触式传感器用以通过接触动作来检测物体。移动模块用以驱动清洁装置移动。处理单元耦接于非接触式传感器、接触式传感器及移动模块。而当通过非接触式传感器检测到物体时，处理单元依据前进距离控制移动模块前进，且处理单元依据接触式传感器检测物体的接触结果动态调整前进距离。

在本发明一实施例中，上述的接触结果包括自非接触式传感器检测到物体至接触式传感器检测到物体之间的实际距离以及是否通过接触式传感器检测到物体。而在清洁装置依据前进距离前进的过程中，当通过接触式传感器检测到物体时，处理单元记录实际距离，且依据实际距离调整前进距离。

在本发明一实施例中，在清洁装置依据前进距离前进的过程中，当通过接触式传感器未检测到物体时，处理单元累计尝试次数。

在本发明一实施例中，若尝试次数达到次数阀值，则处理单元调整前进距离。

在本发明一实施例中，若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差小于范围值内，则处理单元调整次数阀值。

在本发明一实施例中，上述的接触结果还包括接触次数。而处理单元累计接触次数，且若接触次数与次数阀值的比值大于比例阀值，则处理单元调整所述前进距离。

基于上述，本发明实施例所提出的清洁装置及其控制方法，其基于接触式传感器反应于物体或障碍物的接触结果，来动态调整清洁装置在通过非接触式传感器检测到物体而继续前进的行进距离。藉此，便能让清洁装置在障碍物相距检测上获得更好的表现，也同时达到增加提高清洁面积的功效。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明一实施例的清洁装置的组件方块图；

图2是依据本发明一实施例说明一种控制方法流程图；

图3是依据本发明一实施例说明动态调整前进距离的流程。

附图标记说明：

100：清洁装置；

110：非接触式传感器；

130：接触式传感器；

150：移动模块；

170：处理单元；

S210～S230、S310～S390：步骤。

具体实施方式

通过可移动式清洁装置(例如，扫地机器人、拖地机器人、自动吸尘器等)实际与物体或障碍物(例如，家具、墙面等)接触或碰撞，并计算实际行走的实际距离，可直接且明确得知清洁装置与物体之间的距离。而本发明实施例便是将前述实际接触所取得的实际距离作为行进距离的参考，以使清洁装置在通过非接触式传感器(例如，红外线传感器、激光传感器、超声波传感器等)检测到物体后，能依据此行进距离前进至更接近物体的位置，藉此，便能有效提升清洁覆盖率，并降低非接触式传感器的组件特性及反射性所造成的误差。此外，为了因应于清洁环境中可能会出现具有不同反射率的多种障碍物，本发明实施例更进一步依据接触式传感器的接触结果(例如，是否与障碍物接触或实际距离等)来动态调整行进距离。以下提出符合本发明的精神的多个实施例，应用本实施例者可依其需求而对这些实施例进行适度调整，而不仅限于下述描述中的内容。

图1是依据本发明一实施例的清洁装置的组件方块图。请参照图1，清洁装置100包括非接触式传感器110、接触式传感器130、移动模块150及处理单元170。清洁装置100可以是扫地机器人、拖地机器人、自动吸尘器等可移动式电子装置，本发明不限制其应用方式。

非接触式传感器110可以是红外线传感器、激光传感器、超声波传感器或电磁波传感器等基于一种或多种传感技术的传感器，以通过无线传感信号(例如，红外线、激光、超声波、电磁波等)检测外界物体或障碍物(例如，家具、人类、动物、墙壁等)。例如，红外线传感器配置于清洁装置100的表面，通过接收反射于物体的反射红外线来检测清洁装置100前方是否存在物体。依据不同设计需求，配置红外线传感器的成本可相较于其它诸如超声波或电磁波传感器还低，但本发明实施例不限制非接触式传感器110所应用的传感技术。

接触式传感器130可以是任何类型的开关、光学传感器(例如，光遮断传感器)、具有压电材质的组件等，通过接触动作来检测物体。此接触动作例如是与物体接触、碰撞、挤压等接触式行为，而接触式传感器130会基于其传感技术而反应于接触式行为。例如，开关因受墙面挤压而使开关的致能脚位被致能，且接着传送数字或模拟信号至处理单元170，以告知开关已接触物体。

需说明的是，依据不同设计需求，应用本发明实施例者可将非接触式传感器110及接触式传感器130配置于清洁装置100外表或内部的各个位置(例如，配置于清洁装置100所面对行进方向的表面等)，且各环境传感器110可能被配置为不同的传感组态(例如，传感强度、检测方向、传感范围等)，也可能具有不同的数量(例如，3个、5个等)，本发明不加以限制。

移动模块150例如是包括但不仅限于马达、轮胎等可驱动清洁装置100移动、旋转等动态行为的构件。

处理单元170可以是中央处理器(Central Processing Unit；以下简称CPU)具有运算功能的芯片组、微处理器或微控制器(micro control unit；以下简称MCU)。在本发明实施例中，处理单元170控制清洁装置100的所有运作。

需说明的是，依据不同设计需求，清洁装置100也可配置吸尘装置、毛刷、胶刷等用以通过处理单元170控制来进行清洁的构件，本发明不加以限制。

为了方便理解本发明实施例的操作流程，以下将举实施例详细说明本发明清洁装置100的控制方法。图2是依据本发明一实施例说明一种控制方法流程图。请参照图2，本实施例的方法适用于图1的清洁装置100。下文中，将搭配清洁装置100中的各项组件说明本发明实施例所述的控制方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整，且并不仅限于此。

在步骤S210中，当通过非接触式传感器110检测到物体时，处理单元170依据前进距离控制移动模块150前进。

具体而言，通过非接触式传感器110检测物体的详细说明，可参照图1中针对非接触式传感器110的相关说明，在此不再赘述。在现有应用非接触式传感器110的技术中，当非接触式传感器110检测物体时，清洁装置可能会立即转向以避免与物体碰撞。然而，由于不同传感器的组件特性及物体或障碍物反应于传感技术的不同特性，非接触式传感器每次检测到物体的距离可能不尽相同，因此本发明实施例是在非接触式传感器110检测物体时，通过移动模块150继续往物体方向或特定方向前进。此外，处理单元170控制移动模块150移动的距离称为前进距离。换句话说，若清洁装置100与物体实际的相对距离大于前进距离，则清洁装置100自非接触式传感器110检测到物体的位置到清洁装置100转向或停止的行走距离称为前进距离。前进距离可以是默认值，或是可以被动态调整，而动态调整的方式将在下方再加以说明。

在一些实施例中，当非接触式传感器110检测物体时，处理单元170会调整移动模块150的移动速度。例如，处理单元170控制移动模块150减速缓冲前进，以避免高速碰撞障碍物而造成清洁装置100或障碍物毁损。或者，清洁装置100也可能受配置以在实际行走距离接近行进距离(例如，相差小于距离阀值)时，移动模块150的移动速度才会减慢。

在步骤S230中，处理单元150依据接触式传感器130检测物体的接触结果动态调整前进距离。在本实施例中，接触结果包括自非接触式传感器110检测到物体至接触式传感器130检测到物体之间的实际距离以及是否通过接触式传感器130检测到物体。

在一实施例中，在清洁装置100依据前进距离前进的过程中，当通过接触式传感器130检测到物体时，处理单元170记录实际距离，且依据实际距离调整前进距离。具体而言，虽然在步骤S210中清洁装置100可更加接近物体来进行清洁作业，但清洁环境中可能存在多种不同物体或障碍物，不同物体或障碍物的反射率可能不同。清洁装置100依据前进距离前进可能会发生与物体接触、碰撞的状况，也可能会发生清洁装置100与物体的相对距离太远(例如，大于10厘米、15厘米等距离阀值)的状况。因此，本发明实施例的处理单元170会依据是否通过接触式传感器130检测到物体的接触结果调整前进距离。

在一实施例中，接触结果为接触式传感器130检测到物体(例如，清洁装置100与墙面碰撞)，则处理单元170会计算非接触式传感器110与接触式传感器130分别检测到物体所处两个位置之间的实际距离。具体而言，清洁装置100的所处环境可能改变，若周遭物体的反射率降低，则会导致非接触式传感器110检测到物体的时间缩短，且行进距离大于实际距离，所以清洁装置100便会与物体接触。接着，处理单元170便将行进距离依据实际距离来减少(例如，减少1厘米、0.5厘米等特定间距)。如此，当下次再检测到相同物体的情况下，清洁装置100依据调整后的行进距离来前进便不会与物体接触。

在另一实施例中，接触结果为接触式传感器130未检测到物体(例如，清洁装置100未与家具碰撞)。而在清洁装置100依据前进距离前进的过程中，当通过接触式传感器130未检测到物体时，处理单元170累计尝试次数。具体而言，若通过接触式传感器130未检测到物体，则代表行进距离小于自步骤S210检测到物体当下所处位置与物体之间的距离。在本实施例中，若尝试次数达到次数阀值(例如，3次、5次、8次等)，则处理单元170调整前进距离。由于清洁装置100的所处环境可能改变，若周遭物体的反射率提高，则会导致非接触式传感器110检测到物体的时间提早，因此处理单元170需要增加行进距离。例如，处理单元170将行进距离增加1厘米、0.5厘米等特定间距。另一方面，若尝试次数未达到次数阀值，则下次通过非接触传感器110检测到物体后，清洁装置100将依据相同的前进距离前进。此外，若接触式传感器130检测到物体，则处理单元170会将尝试次数归零或设定为特定次数(例如，1次、2次等)。

需说明的是，依据不同设计需求，处理单元170也可能在每次接触式传感器130未检测到物体的情况下，调整行进距离(即，次数阀值为1)。

在另一实施例中，若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差小于范围值(例如，1厘米、3厘米、5厘米等)内，则处理单元170调整次数阀值。具体而言，若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差小于范围值的情况下，则处理单元170会假设清洁装置100在具有相同反射率的环境中行走。例如，环境中皆为相同材质的木板。在本实施例中，处理单元170会增加次数阀值(例如，增加1次、2次或乘上2、3等倍数)，处理单元170调整行进距离的频率也可能会因此降低。在其它实施例中，处理单元170也可能减少次数阀值(例如，减少1次、2次或除上2、3等倍数)，处理单元170调整行进距离的频率也可能会因此增加。

在另一实施例中，接触结果还包括接触次数。而处理单元170更进一步累计接触次数。若接触次数与次数阀值的比值大于比例阀值(例如，二分之一、三分之一等)，则处理单元170重新调整所述前进距离。具体而言，当接触式传感器130检测到物体时，处理单元170会累计接触次数(例如是将接触次数加1)。而若接触次数与次数阀值的比值大于比例阀值，则表示清洁装置100可能在具有多种不同反射率的环境中行走，且处理单元170会直接调整行进距离。例如，将行进距离减少0.8厘米、1.2厘米等特定区间。

而在另一范例中，在若接触次数与次数阀值的比值大于比例阀值的情况下，处理单元170会在下次通过非接触式传感器110检测到物体时，直接控制移动模块150前进并让清洁装置100与物体接触，以记录实际距离，并以此实际距离来调整行进距离。而此范例也可应用在清洁装置100初始化(例如，开机、重新设定等)的情况下。

图3是依据本发明一实施例说明动态调整前进距离的流程。请参照图3，本实施例的方法适用于图1的清洁装置100。下文中，将搭配清洁装置100中的各项组件说明本发明实施例所述的控制方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整，且并不仅限于此。

在步骤S310中，处理单元170判断接触式传感器130是否检测到障碍物。若接触式传感器130检测到障碍物，则处理单元170会依据实际距离调整前进距离(步骤S330)。例如，处理单元170将前进距离设定为实际距离减少一厘米。接着，处理单元170会进一步判断前次记录的实际距离与本次记录的实际距离是否相差小于范围值内(步骤S370)。例如，处理单元170判断两次的实际距离是否相差小于3厘米的范围值。若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差未小于范围值内，则返回步骤S310。另一方面，若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差小于范围值内，则处理单元170会调整次数阀值(步骤S375)。例如，处理单元170将次数阀值乘上2。此外，若接触式传感器130未检测到障碍物，则处理单元170会进一步判断尝试次数是否大于次数阀值(步骤S350)。若尝试次数未大于次数阀值，则处理单元170不调整前进距离，且返回步骤S310。另一方面，若尝试次数大于次数阀值，则处理单元170会调整前进距离(步骤S390)，并再次返回步骤S310。例如，处理单元170将前进距离增加0.5厘米。

藉此，通过反复地动态更新行进距离，可让清洁装置100去适应不同反射率下的环境，进而使避免碰撞的距离更加缩短，并有效提升清洁面积。

为了帮助理解本实施例的详细流程，以下将另举一范例来说明本发明实施例的应用情境。需说明的是，以下实施例所应用的环境、参数或设定等仅是用以说明应用范例，但非用以局限本发明实施例。

假设当前的行进距离为15厘米，也就是，通过非接触式传感器110检测到物体后，处理单元170会控制移动模块150前进15厘米。此外，假设最长行进距离为18厘米，每次增加行进距离的区间为1厘米，次数阀值为3次，且清洁装置100在通过非接触式传感器110检测到物体当下所处位置与障碍物的距离为16.3厘米。

假设清洁装置100处于相同反射率的环境下，当非接触式传感器110检测到障碍物时，清洁装置100减速缓冲前进15厘米，而尝试次数计为1次。当非接触式传感器110第二次检测到障碍物时，清洁装置100减速缓冲前进15厘米，而尝试次数计为2次。而当非接触式传感器110第三次检测到障碍物时，清洁装置100减速缓冲前进15厘米，而尝试次数计为3次。由于尝试次数达到次数阀值，且期间都未发生碰撞，因此处理单元170增加行进距离为16厘米，且将尝试次数归零。依此类推，在接续的三次检测过程中，若期间都未发生碰撞，则处理单元170再增加行进距离为17厘米。

在下一次前进的过程中，清洁装置100在行走16.3厘米时会撞击到障碍物。处理单元170便将行进距离设为16厘米，并记录撞击时所行走的实际距离为16.3厘米。接者，假设清洁装置100仍处于相同环境下，则清洁装置100会再次重复的三次检测并行进16厘米。而在尝试次数达到次数阀值的情况下，处理单元170会将行进距离设定为17厘米。接着，在下一次前进的过程中，清洁装置100又会在行走16.3厘米时会撞击到障碍物。此时，由于本次记录的实际距离与前次记录的实际距离皆为16.3厘米，因此处理单元170会假设清洁装置100会处于相同环境中行走，且接着将次数阀值乘上2而成为6。

接着，若清洁装置100仍处于相同环境中，则清洁装置100会依据16厘米的行进距离重复六次，并在尝试次数达到6次的次数阀值时，将行进距离设定为17厘米。

而若清洁装置100移动至具有不同反射率的环境中，则清洁装置100可能会与障碍物碰撞或是过早回避障碍物。处理单元170接着便会进一步调整行进距离。

综上所述，本发明实施例的清洁装置及其控制方法，其在非接触式传感器检测到物体时，清洁装置会继续前进，以增加清扫面积。此外，清洁装置是依据行进距离来继续前进，而此行进距离会依据接触式传感器检测物体的接触结果(例如，是否与物体接触、自非接触式传感器检测到物体至接触式传感器检测到物体之间的实际距离、接触次数等)而受到调整。藉此，本发明实施例的清洁装置可在避开障碍物的距离上有突出的表现，也可有效降低组件特性及物体反射率所造成的距离误差，并适应于具有不同反射率的环境中。本发明实施例的清洁装置还可同时兼具避免撞伤家具及提高清洁覆盖率的功效。此外，由于本发明实施例可改进红外线传感器等较低成本非接触式传感器的检测误差，因此将低成本非接触式传感器搭配本发明实施例的控制方法，也能降低清洁装置100的制作成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种清洁装置的控制方法，其特征在于，包括：

当通过非接触式传感器检测到物体时，依据前进距离前进，其中所述非接触式传感器通过无线传感信号检测所述物体；以及

依据接触式传感器检测所述物体的接触结果动态调整所述前进距离，其中所述接触式传感器通过接触动作来检测所述物体，在依据所述前进距离前进的过程中，当通过所述接触式传感器未检测到所述物体时，累计尝试次数，若所述尝试次数达到次数阀值，则调整所述前进距离。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述接触结果包括自所述非接触式传感器检测到所述物体至所述接触式传感器检测到所述物体之间的实际距离以及是否通过所述接触式传感器检测到所述物体，而依据所述接触式传感器检测所述物体的所述接触结果动态调整所述前进距离的步骤包括：

在依据所述前进距离前进的过程中，当通过所述接触式传感器检测到所述物体时，记录所述实际距离；以及

依据所述实际距离调整所述前进距离。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差小于范围值内，则调整所述次数阀值。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述接触结果还包括接触次数，而所述控制方法还包括：

累计所述接触次数；以及

若所述接触次数与所述次数阀值的比值大于比例阀值，则调整所述前进距离。

5.一种清洁装置，其特征在于，包括：

非接触式传感器，用以通过无线传感信号检测物体；

接触式传感器，用以通过接触动作来检测所述物体：

移动模块，用以驱动所述清洁装置移动；以及

处理单元，耦接于所述非接触式传感器、所述接触式传感器及所述移动模块，其中当通过非接触式传感器检测到物体时，所述处理单元依据前进距离控制所述移动模块前进，且所述处理单元依据所述接触式传感器检测所述物体的接触结果动态调整所述前进距离，在所述清洁装置依据所述前进距离前进的过程中，当通过所述接触式传感器未检测到所述物体时，所述处理单元累计尝试次数，若所述尝试次数达到次数阀值，则所述处理单元调整所述前进距离。

6.根据权利要求5所述的清洁装置，其特征在于，所述接触结果包括自所述非接触式传感器检测到所述物体至所述接触式传感器检测到所述物体之间的实际距离以及是否通过所述接触式传感器检测到所述物体，而在所述清洁装置依据所述前进距离前进的过程中，当通过所述接触式传感器检测到所述物体时，所述处理单元记录所述实际距离，且依据所述实际距离调整所述前进距离。

7.根据权利要求5所述的清洁装置，其特征在于，若前次记录的实际距离与本次记录的实际距离相差小于范围值内，则所述处理单元调整所述次数阀值。

8.根据权利要求5所述的清洁装置，其特征在于，所述接触结果还包括接触次数，而所述处理单元累计所述接触次数，且若所述接触次数与所述次数阀值的比值大于比例阀值，则所述处理单元调整所述前进距离。

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