CN107802213A - 扫地机器人的从动轮、扫地机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了扫地机器人的从动轮、扫地机器人及控制方法。该从动轮包括：磁铁固定在转轮上的预设位置处；霍尔传感器设置在转轮外侧的空间中。由于本发明实施例利用霍尔传感器检测磁感应强度的变化而确定从动轮的行驶速率，因此可以避免现有技术中由于从动轮表面图案中的白色部分变黑，而导致红外线对管无法正常传递光信号的问题。相对于现有技术，本发明实施例可以精确地测取从动轮的速度，进而使得扫地机器人相对准确地确定出行驶路线，完善了扫地机器人的功能。

Description

扫地机器人的从动轮、扫地机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及扫地机器人领域，具体而言，本发明涉及扫地机器人的从动轮、扫地机器人及控制方法。

背景技术

随着科技的不断发展，智能化设备已经涉及到用户生活的方方面面。例如，目前，扫地机器人因为具有智能化的清洁系统及良好的清洁效果，受到用户的广泛关注。

目前的扫地机器人通常包含有主动轮和从动轮，其中，从动轮负责当机器人遇到障碍物时转换行驶方向。具体的过程为：扫地机器人随时监测从动轮的行驶速率；当发现从动轮的行驶速率在预设范围之内时(例如，从动轮的速度为0)，确定出当前扫地机器人遇到障碍物；这时，扫地机器人控制从动轮变换行驶方向。

现有技术中测试从动轮的速度的方法为：将从动轮表面设计为周期性的黑白交替的图案，并通过红外线对管测试从动轮表面的透光率。由于从动轮中黑色部分和白色部分的透光率不同，因此红外线对管测得的光信号不断地发生周期性的变化；最后，根据周期性变化的光信号确定出从动轮的行驶速率。

虽然上述从动轮的设计可以辅助扫地机器人测取从动轮的速率，但是从动轮在行驶的过程中难免会被污染，使得从动轮表面的白色部分变黑，影响红外线对管的测试结果，导致测取的从动轮的速率不准确，进而使得扫地机器人无法有效地确定出清扫路线。

发明内容

鉴于上述缺点，本发明提供了扫地机器人的从动轮、扫地机器人及控制方法，用于准确地测取从动轮的速率，进而使得扫地机器人有效地确定出清扫路线。

本发明实施例提供一种扫地机器人的从动轮，包括：

转轮、磁铁和霍尔传感器；

磁铁固定在转轮上的预设位置处；霍尔传感器设置在转轮外侧的空间中；

霍尔传感器用于检测转轮在转动过程中磁铁施加在霍尔传感器上的磁感应强度的变化，并将检测结果发送至扫地机器人的处理器，使得处理器根据该检测结果确定该从动轮的行驶速率。

优选地，本发明实施例提供的从动轮还包括导电滑环，导电滑环与霍尔传感器连接；

导电滑环用于霍尔传感器和处理器之间的信号传输。

优选地，本发明实施例提供的从动轮包括至少两个磁铁，至少两个磁铁固定在转轮上的预设位置处，且至少两个磁铁的相同磁极均指向转轮的内侧空间；或，

至少两个磁铁中相邻两个磁铁的相反磁极相对地固定在转轮的预设位置处。

优选地，本发明实施例提供的从动轮具体包括三个磁铁，三个磁铁绕转轮等距排列。

本发明实施例还提供一种扫地机器人，包括：

处理器和如上述本发明实施例提供的从动轮；

处理器用于执行下述步骤：

接收霍尔传感器发送的检测结果；

依据检测结果确定该从动轮的行驶速率。

基于前述本发明实施例提供的从动轮或扫地机器人，本发明实施例还提供一种控制方法，包括：

在扫地机器人行驶的过程中，接收霍尔传感器发送的检测结果，测试结果为霍尔传感器检测到的从动轮在转动过程中磁铁施加在霍尔传感器上的磁感应强度的变化；

依据检测结果确定该从动轮的行驶速率。

优选地，依据检测结果确定该从动轮的行驶速率的步骤，包括：

依据测试结果确定两次检测到相同磁感应强度之间的时间间隔，以及在时间间隔内从动轮的转动角度；

根据时间间隔和转动角度确定从动轮的行驶速率。

优选地，本发明实施例提供的控制方法还包括：

当确定出从动轮的行驶速率在预设范围之内时，控制从动轮转换行驶方向。

应用本发明实施例获得的有益效果为：

本发明实施例提供的扫地机器人的从动轮包括：转轮、磁铁和霍尔传感器，其中，磁铁固定在转轮上的预设位置处，霍尔传感器设置在转轮外侧的空间中。在扫地机器人行驶的过程中，转轮上的磁铁跟随转轮的转动而转动，霍尔传感器随时检测该磁铁施加在该霍尔传感器上的磁感应强度的变化，并将检测结果发送至扫地机器人的处理器；处理器接收该检结果后，根据该检测结果确定从动轮的速度。处理器可以根据确定出的从动轮的行驶速率，判断出扫地机器当前是否遇到障碍物，若遇到，可以及时地调整行驶路线。由于本发明实施例利用霍尔传感器检测磁感应强度的变化而确定从动轮的行驶速率，因此可以避免现有技术中由于从动轮表面图案中的白色部分变黑，而导致红外线对管无法正常传递光信号的问题。相对于现有技术，本发明实施例可以精确地测取从动轮的速度，进而使得扫地机器人相对准确地确定出行驶路线，完善了扫地机器人的功能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些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

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的第一种扫地机器人的从动轮的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的确定从动轮的行驶速率的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的一种施加在霍尔传感器的磁感应强度B与时间t之间的曲线关系的示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种扫地机器人的从动轮的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种施加在霍尔传感器的磁感应强度B与时间t之间的曲线关系的示意图；

图6为本发明实施例提供的第三种扫地机器人的从动轮的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第四种扫地机器人的从动轮的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第五种扫地机器人的从动轮的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的控制方法的流程示意图；

涉及的附图标记如下：

101-转轮，102-磁铁，103-霍尔传感器。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图具体介绍本发明实施例的技术方案。

本发明实施例提供了一种扫地机器人的从动轮，该从动轮的结构示意图如图1所示，具体包括以下部件：

转轮101、磁铁102和霍尔传感器103；磁铁102固定在转轮101上的预设位置处；霍尔传感器103设置在转轮101外侧的空间中；霍尔传感器103用于检测转轮101在转动过程中磁铁102施加在霍尔传感器103上的磁感应强度的变化，并将检测结果发送至扫地机器人的处理器，使得处理器根据该检测结果确定该从动轮的行驶速率。

下面具体说明本发明实施例确定从动轮的行驶速率的原理，如图2所示，当有磁感线穿过霍尔传感器103后，在磁感应强度的作用下在霍尔传感器103产生垂直于电流和磁感应强度的霍尔电压。霍尔电压与磁感应强度的关系为：U＝BIK，其中，U表示霍尔电压，B表示磁感应强度，K为灵敏度系数。由霍尔电压与磁感应强度的关系可知：通过测得霍尔传感器的霍尔电压和电流，可以得到施加在霍尔传感器上的磁感应强度。

在从动轮转动的过程中，从动轮上的磁铁102也跟随着从动轮的转动而转动，这样，磁铁102跟随从动轮旋转一圈的过程中，施加在霍尔传感器103的磁感应强度在不断地发生变化。选取磁铁102在旋转一圈的过程中施加在霍尔传感器103的任意磁感应强度为预设值，依据两次检测到磁感应强度为该预设值之间的时间间隔，以及在该时间间隔内从动轮的转动角度，确定该从动轮的行驶速率。

假设施加在霍尔传感器103的磁感应强度B与时间t之间的曲线关系如图3所示，若选取波峰位置处的磁感应强度B1为预设值。再选取两次检测到B1的时间，例如，选取第一和第四个波峰对应的时间分别为t1和t2，则选取两次测得磁感应强度为B1的时间间隔为t2-t1；在该时间间隔内从动轮的转动角度为1080°(6π)，则该从动轮的转动的角速度为在一种实施方式中，获取转轮的半径为r，则该从动轮的线速度为：

对于本发明实施例，主要通过测取从动轮的行驶速率，判断目前的扫地机器人是否遇到障碍物。具体地，在排除扫地机器人电量低或损坏的情况下，当测取的从动轮的行驶速率为0，或者是速率很小时，确定出当前的扫地机器人遇到障碍物。由于从动轮的线速度和角速度满足正比线性关系，因此这里测取的从动轮的行驶速率可以是角速度或线速度。

应用本发明实施例在扫地机器人行驶的过程中，转轮上的磁铁跟随转轮的转动而转动，霍尔传感器随时检测该磁铁施加在该霍尔传感器上的磁感应强度的变化，并将检测结果发送至扫地机器人的处理器；处理器接收该检结果后，根据该检测结果确定从动轮的速度。处理器可以根据确定出的从动轮的行驶速率，判断出扫地机器当前是否遇到障碍物，若遇到，可以及时地调整行驶路线。由于本发明实施例利用霍尔传感器检测磁感应强度的变化而确定从动轮的行驶速率，因此可以避免现有技术中由于从动轮表面图案中的白色部分变黑，而导致红外线对管无法正常传递光信号的问题。相对于现有技术，本发明实施例可以精确地测取从动轮的速度，进而使得扫地机器人相对准确地确定出行驶路线，完善了扫地机器人的功能。

在一种实施方式中，本发明实施例提供的从动轮还包括导电滑环，该导电滑环与霍尔传感器连接；该导电滑环用于霍尔传感器和扫地机器人的处理器之间的信号传输。

在另一种实施方式中，本发明实施例提供的从动轮还包括至少两个磁铁，该至少两个磁铁固定在转轮上的预设位置处，且该至少两个磁铁的相同磁极均指向转轮的内侧空间。如图4所示，在从动轮的转轮101上设置有两个磁铁102，这两个磁铁的S极均指向转轮的圆心。

在本发明实施例中，若一个从动轮包含有多个磁铁，这多个磁铁可以相同，也可以不同，只要这多个磁铁之间的距离设置合适，避免互相影响即可。这里磁铁相同只指磁铁里面原子排列情况、磁铁的大小等相同，具体是指磁铁的磁感应强度在空间分布相同。

假设图5为图4中从动轮中磁感应强度B与时间t之间的曲线关系图，且假设从动轮中的两个磁铁的磁感应强度在空间分布不同。若仍选取波峰位置处的磁感应强度B1为预设值，且选取两次检测到B1之间的时间间隔为t2-t1，在该时间间隔内从动轮的旋转角度为2π，则该从动轮的角速度为若选取磁感应强度B2为预设值，由图5可知，磁感应强度为B2的点有A1、A2、A3和A4等等。如果选取A1和A2、A2和A3、A3到A4之间的时间间隔，由图5可知，这些时间段内从动轮旋转的不是完整周期，因此无法直接获知在该时间间隔内从动轮的转动角度。实际上，A1和A4之间的时间间隔为从动轮旋转一周的时间间隔，旋转角度为2π，则该从动轮的角速度为

因此，对于本发明实施例，在确定从动轮的行驶速率时，可以选取特定的磁感应强度作为预设值，例如：B1。优选地，可以先确定出磁感应强度和时间的关系图，例如，图3和图5，由关系图直观地选取两个相同磁感应强度之间的时间间隔。

本发明实施例中的图3和图5只是为了清楚地说明本发明实施例而进行的示例性说明，具体的磁感应强度和时间的关系图由实际情况决定。

在又一种实施方式中，本发明实施例提供的从动轮还包括至少两个磁铁，该至少两个磁铁中相邻两个磁铁的相反磁极相对地固定在转轮的预设位置处。如图6所示，在从动轮的转轮101上设置有两个磁铁102，其中的一个磁铁的N极与另一个磁铁的S极相对地固定在转轮上。

对于本实施方式，穿过霍尔传感器103的磁感线主要是由其中的一个磁铁102的N极指向另一个磁铁102的S极的磁感线。而图4从动轮中穿过霍尔传感器103的磁感应强度主要是每一个磁铁102自身的N极指向S极的磁感线。但对于图4和图6中的从动轮，确定从动轮的行驶速率的原理是相同的。

优选地，本发明实施提供一种从动轮具体包括三个磁铁，这三个磁铁绕转轮等距排列。在一种实施方式中，如图7所示，这三个磁铁102固定在转轮101上的预设位置处，且相同磁极均指向转轮的内侧空间(三个磁铁102的S极均指向转轮的圆心)。在另一种实施方式中，如图8所示，这三个磁铁102中相邻两个磁铁102的相反磁极相对地固定在转轮的预设位置处。

需要说明的是：以上本发明实施例提供的从动轮的结构均只是示例性的说明，本发明实施例对从动轮中磁铁的数量，以及磁铁排放的位置并没有具体限定。只要是依据霍尔传感器测取磁铁施加在霍尔传感器上的磁感应强度变化，以及根据磁感应强度变化确定从动轮的速度所涉及的从动轮结构均在本发明实施例保护的范围之内。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种扫地机器人，该扫地机器人具体包括：处理器和前述本发明实施例提供的任一从动轮。该处理器用于执行步骤：接收霍尔传感器发送的检测结果；依据检测结果确定该从动轮的行驶速率。

本发明实施例提供的扫地机器人确定从动轮的行驶速度的原理和方法，与前述本发明实施例提供的从动轮确定行驶速度的原理和方法一致，这里不再赘述。

基于前述本发明实施例提供的从动轮或扫地机器人，本发明实施还提供了一种控制方法。该控制方法的流程示意图如图9所示，具体包括以下步骤：

S901：在扫地机器人行驶的过程中，接收霍尔传感器发送的检测结果，测试结果为霍尔传感器检测到的从动轮在转动过程中磁铁施加在霍尔传感器上的磁感应强度的变化；

S902：依据检测结果确定该从动轮的行驶速率。

在本发明实施例中，在扫地机器人工作的过程中，接收从动轮中霍尔传感器发送的检测结果，该检测结果为该霍尔传感器检测到的从动轮在转动过程中磁铁施加在霍尔传感器上的磁感应强度的变化；依据检测的磁感应强度的变化确定该从动轮的行驶速率。

在一种实施方式中，依据检测结果确定该从动轮的行驶速率的方法具体包括：依据测试结果确定两次检测到相同磁感应强度之间的时间间隔，以及在该时间间隔内从动轮的转动角度；根据该时间间隔和转动角度确定从动轮的行驶速率。该实施方式的具体步骤与前述本发明实施例提供的从动轮根据两次检测到相同磁感应强度之间的时间间隔，以及在该时间间隔内从动轮的转动角度而确定出从动轮的行驶速率的步骤相同，这里对此也不再赘述。

在一种实施方式中，本发明实施例提供的控制方法还包括：当确定出从动轮的行驶速率在预设范围之内时，控制从动轮转换行驶方向。

具体地，扫地机器人的处理测得从动轮的行驶速率后，该处理器可以根据确定出的从动轮的行驶速率，判断出扫地机器当前是否遇到障碍物，若遇到，可以及时地调整行驶路线。

由于本发明实施例利用霍尔传感器检测磁感应强度的变化而确定从动轮的行驶速率，因此可以避免现有技术中由于从动轮表面图案中的白色部分变黑，而导致红外线对管无法正常传递光信号的问题。相对于现有技术，本发明实施例可以精确地测取从动轮的速度，进而使得扫地机器人相对准确地确定出行驶路线，完善了扫地机器人的功能。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种扫地机器人的从动轮，其特征在于，包括：

转轮、磁铁和霍尔传感器；

所述磁铁固定在所述转轮上的预设位置处；所述霍尔传感器设置在所述转轮外侧的空间中；

所述霍尔传感器用于检测所述转轮在转动过程中所述磁铁施加在所述霍尔传感器上的磁感应强度的变化，并将检测结果发送至扫地机器人的处理器，使得所述处理器根据该检测结果确定该从动轮的行驶速率。

2.根据权利要求1所述的从动轮，其特征在于，还包括导电滑环，所述导电滑环与所述霍尔传感器连接；

所述导电滑环用于所述霍尔传感器和处理器之间的信号传输。

3.根据权利要求1所述的从动轮，其特征在于，包括至少两个磁铁，所述至少两个磁铁固定在所述转轮上的预设位置处，且所述至少两个磁铁的相同磁极均指向所述转轮的内侧空间；或，

所述至少两个磁铁中相邻两个磁铁的相反磁极相对地固定在所述转轮的预设位置处。

4.根据权利要求3所述的从动轮，其特征在于，具体包括三个磁铁，所述三个磁铁绕所述转轮等距排列。

5.一种扫地机器人，其特征在于，包括：

处理器和如权利要求1-4任一所述的从动轮；

所述处理器用于执行下述步骤：

接收所述霍尔传感器发送的检测结果；

依据检测结果确定该从动轮的行驶速率。

6.一种基于如权利要求1-4任一所述的从动轮或如权利要求5所述的扫地机器人的控制方法，其特征在于，包括：

在扫地机器人行驶的过程中，接收霍尔传感器发送的检测结果，所述测试结果为所述霍尔传感器检测到的从动轮在转动过程中磁铁施加在所述霍尔传感器上的磁感应强度的变化；

依据所述检测结果确定该从动轮的行驶速率。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，依据所述检测结果确定该从动轮的行驶速率的步骤，包括：

依据测试结果确定两次检测到相同磁感应强度之间的时间间隔，以及在所述时间间隔内所述从动轮的转动角度；

根据所述时间间隔和转动角度确定所述从动轮的行驶速率。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当确定出所述从动轮的行驶速率在预设范围之内时，控制所述从动轮转换行驶方向。