CN108037759A - 扫地机器人回充系统及回充路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种扫地机器人回充系统及其回充路径规划方法，回充系统包括：充电基站，用于发射多组不同编码的红外信号，红外信号将充电基站的前方区域划分为四个不同的信号区域；设置在扫地机器人上的第一至第三红外接收器；回充路径规划装置，用于根据第一至第三红外接收器接收到的充电基站发射的红外信号规划扫地机器人到充电基站的路径，使得扫地机器人根据规划的路径回到充电基站。本申请能够使得扫地机器人快速返回至充电基站，从而有效缩短扫地机器人返回充电基站的时间，使扫地机器人与充电基站实现快速准确、稳定地对接。

Description

扫地机器人回充系统及回充路径规划方法

技术领域

本申请属于机器人技术领域，具体涉及一种扫地机器人回充系统及回充路径规划方法。

背景技术

随着科技的进步和计算机技术的不断发展，扫地机器人得到了广泛应用。扫地机器人在清扫任务结束时，一般都需要回到充电基站进行充电，这样能够保证下次清扫时扫地机器人的电量是充足的，不至于清扫过程中再去充电，提高清扫效率。根据扫地机器人的成本，现有的扫地机器人大致可以分为两类，一类是高档扫地机器人，其在常规传感器的基础上搭载激光雷达并采用即时定位与地图构建方案，或者搭载摄像头采用图像处理以及即时定位与地图构建方案；另一类是低档扫地机器人，其采用碰撞传感器、红外接收器、超声传感器、陀螺仪等成熟、价廉的传感器方案。

高档扫地机器人具有整体任务完成效率高、综合效果好等优势，但其存在成本高、技术要求高、开发难度大和整体市场占有率低等问题。目前的低档扫地机器人具有成本低、技术要求一般、开发难度小和整体市场占有率高等优点，但其存在整体任务完成效率低、综合效果差等问题。采用现有扫地机器人返回充电基站的方式存在返回速度慢，与充电基站对接不稳定等问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种扫地机器人回充系统及回充路径规划方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种扫地机器人回充系统，其包括充电基站、设置在扫地机器人上的三个红外接收器和回充路径规划装置；

所述充电基站用于发射多组不同编码的红外信号，所述红外信号将所述充电基站的前方区域划分为四个不同的信号区域；所述四个不同的信号区域包括近场区域、左远场区域、中间远场区域和右远场区域；

所述三个红外接收器分别为第一至第三红外接收器，所述第一红外接收器与第三红外接收器以扫地机器人前后中心轴对称的方式设置在扫地机器人的前端或尾端；所述第二红外接收器与所述第一红外接收器和第三红外接收器位于扫地机器人的同一端，且所述第二红外接收器位于所述第一红外接收器和第三红外接收器之间；

所述回充路径规划装置用于根据所述第一至第三红外接收器接收到的充电基站发射的红外信号规划扫地机器人到所述充电基站的路径，使得扫地机器人根据规划的路径回到所述充电基站。

进一步地，所述扫地机器人采用圆柱体结构，所述第一红外接收器和第三红外接收器位于同一水平截面上，且所述第一红外接收器和第三红外接收器对称设置在扫地机器人前后中心轴的两侧；所述第二红外接收器位于另一水平截面上，且所述第二红外接收器设置在扫地机器人的前后中心轴上。

更进一步地，所述第二红外接收器在所述第一红外接收器和第三红外接收器所在水平截面的投影位于所述第一红外接收器和第三红外接收器中间；所述第二红外接收器所在的水平截面位于所述第一红外接收器和第三红外接收器所在的水平截面的上方。

进一步地，当所述第一红外接收器和第三红外接收器位于同一水平截面上，且所述第一红外接收器和第三红外接收器对称设置在扫地机器人前后中心轴的两侧；所述第二红外接收器位于另一水平截面上，且所述第二红外接收器设置在扫地机器人的前后中心轴上；所述第二红外接收器在所述第一红外接收器和第三红外接收器所在水平截面的投影位于所述第一红外接收器和第三红外接收器中间，所述第二红外接收器所在的水平截面位于所述第一红外接收器和第三红外接收器所在的水平截面的上方时，

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于左远场区域或右远场区域，则回充路径规划装置为扫地机器人规划从左远场区域或右远场区域向中间远场区域行走的路径和从中间远场区域向近场区域行走的路径；扫地机器人根据规划的路径正对充电基站进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于近场区域，则回充路径规划装置为扫地机器人规划从近场区域向左远场区域或右远场区域行走的路径、从左远场区域或右远场区域向中间远场区域行走的路径以及从中间远场区域向近场区域行走的路径；扫地机器人根据规划的路径正对充电基站进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于中间远场区域，则回充路径规划装置为扫地机器人规划从中间远场区域向近场区域行走的路径；扫地机器人根据规划的路径正对充电基站进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

根据本申请实施例的第二方面，本申请提供了一种扫地机器人回充系统的回充路径规划方法，其包括以下步骤：

根据扫地机器人在清扫过程中构建的地图，计算扫地机器人当前所在位置与地图中标记的充电基站之间的连通路径；

扫地机器人沿计算出的连通路径运动到地图中标记的充电基站在实际清扫区域中对应位置的前方，判断扫地机器人上的第二红外接收器是否能够接收到充电基站左远场区域或右远场区域的红外信号；如果能够接收到充电基站左远场区域或右远场区域的红外信号，则扫地机器人转弯，直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

否则，扫地机器人以当前位置为起始位置，通过左右移动接收充电基站发射的红外信号，当扫地机器人上的第二红外接收器接收到充电基站左远场区域或右远场区域的红外信号时，扫地机器人转弯，直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

否则，扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走，直到扫地机器人上的第二红外接收器接收到充电基站近场区域的红外信号；

扫地机器人原地逆时针旋转一定角度，向前移动，直到扫地机器人上的第二红外接收器接收到充电基站中间远场区域的红外信号；扫地机器人原地旋转，直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

进一步地，所述扫地机器人左右移动的具体过程为：

扫地机器人向左移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向左移动了距离L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；否则，扫地机器人继续向左移动；

扫地机器人向右移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离2L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走；否则，扫地机器人继续向右移动；

扫地机器人向左移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离4L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走；否则，扫地机器人继续向左移动；

扫地机器人向右移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离8L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走；否则，扫地机器人继续向右移动；

扫地机器人左右往复移动，直到扫地机器人上的直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

进一步地，所述回充路径规划方法还包括以下步骤：

扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触后，等待时间t，如果扫地机器人上的充电触点仍与充电基站上的触点接触，则扫地机器人等待充电；否则，充电机器人后退一定距离后，重新进入近场区域，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点再次接触。

进一步地，所述步骤扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触的具体过程为：

当第一红外接收器和第三红外接收器均接收到左远场区域的信号时，扫地机器人以-0.4弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

当第一红外接收器接收到左远场区域的信号，第三红外接收器接收到中间远场区域的信号时，扫地机器人以-0.3弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

当第一红外接收器接收到左远场区域的信号，第三红外接收器接收到右远场区域的信号时，扫地机器人以0.05米/秒的线速度直线向前移动；

当第一红外接收器和第三红外接收器均接收到中间远场区域的信号时，扫地机器人以0.05米/秒的线速度直线向前移动；

当第一红外接收器接收到中间远场区域的信号，第三红外接收器接收到右远场区域的信号时，扫地机器人以0.3弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

当第一红外接收器和第三红外接收器均接收到右远场区域的信号时，扫地机器人以0.4弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

根据第一红外接收器和第三红外接收器所接收到的信号，扫地机器人在移动的过程中，在以上六种情况中相互跳转，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请能够使得扫地机器人快速返回至充电基站，从而有效缩短扫地机器人返回充电基站的时间，使扫地机器人与充电基站实现快速准确、稳定地对接。本申请采用低档扫地机器人中的传感器即可，不需要增加额外的传感器硬件，能够保证扫地机器人低成本的同时提高扫地机器人的性能。

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和解释性的，并不能限制本申请。

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，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种扫地机器人回充系统的示意图流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种扫地机器人回充系统中扫地机器人的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种扫地机器人回充系统的回充路径规划方法的流程图。

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申请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、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一实施例提供的扫地机器人回充系统的示意图。如图1所示，该扫地机器人回充系统包括充电基站1、设置在扫地机器人上的三个红外接收器和回充路径规划装置2。

其中，充电基站1用于发射多组不同编码的红外信号，红外信号将充电基站1的前方区域划分为四个不同的信号区域。其中，四个不同的信号区域包括近场区域A1、左远场区域A2、中间远场区域A3和右远场区域A4。

图2是本申请一实施例提供的扫地机器人回充系统中扫地机器人的结构示意图。如图2所示，三个红外接收器分别为第一红外接收器R1、第二红外接收器R2和第三红外接收器R3。第一红外接收器R1与第三红外接收器R3以扫地机器人前后中心轴对称的方式设置在扫地机器人的前端或尾端，第二红外接收器R2与第一红外接收器R1和第三红外接收器R3位于扫地机器人的同一端，且第二红外接收器R2位于第一红外接收器R1和第三红外接收器R3之间。

具体地，如图2所示，扫地机器人采用圆柱体结构，第一红外接收器R1和第三红外接收器R3位于同一水平截面上，且第一红外接收器R1和第三红外接收器R3对称设置在扫地机器人前后中心轴的两侧。第二红外接收器R2位于另一水平截面上，且第二红外接收器R2设置在扫地机器人的前后中心轴上。第二红外接收器R2在第一红外接收器R1和第三红外接收器R3所在水平截面的投影位于第一红外接收器R1和第三红外接收器R3中间。第二红外接收器R2所在的水平截面位于第一红外接收器R1和第三红外接收器R3所在的水平截面的上方。

回充路径规划装置2用于根据三个红外接收器接收到的充电基站1发射的红外信号规划扫地机器人到充电基站1的路径，使得扫地机器人能够根据规划的路径迅速回到充电基站1，与充电基站1精准对接后进行充电。

根据本申请的一个实施例，当第一红外接收器R1和第三红外接收器R3位于同一水平截面上，且第一红外接收器R1和第三红外接收器R3对称设置在扫地机器人前后中心轴的两侧；第二红外接收器R2位于另一水平截面上，且第二红外接收器R2设置在扫地机器人的前后中心轴上；第二红外接收器R2在第一红外接收器R1和第三红外接收器R3所在水平截面的投影位于第一红外接收器R1和第三红外接收器R3中间时，如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于左远场区域A2或右远场区域A4，则回充路径规划装置2为扫地机器人规划从左远场区域A2或右远场区域A4向中间远场区域A3行走的路径和从中间远场区域A3向近场区域A1行走的路径。扫地机器人根据规划的路径正对充电基站1进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触。

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于近场区域A1，则回充路径规划装置2为扫地机器人规划从近场区域A1向左远场区域A2或右远场区域A4行走的路径、从左远场区域A2或右远场区域A4向中间远场区域A3行走的路径以及从中间远场区域A3向近场区域A1行走的路径。扫地机器人根据规划的路径正对充电基站1进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触。

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于中间远场区域A3，则回充路径规划装置2为扫地机器人规划从中间远场区域A3向近场区域A1行走的路径。扫地机器人根据规划的路径正对充电基站1进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触。

图3是本申请一实施例提供的扫地机器人回充系统的回充路径规划方法的流程图。如图3所示，该扫地机器人回充路径规划方法包括以下步骤：

S1、根据扫地机器人在清扫过程中构建的地图，计算扫地机器人当前所在位置与地图中标记的充电基站1之间的连通路径。具体地，计算扫地机器人当前所在位置与充电基站1之间的连通路径时采用A*算法、BFS(宽度优先搜索算法)算法或贪心算法进行计算。

S2、扫地机器人沿计算出的连通路径运动到地图中标记的充电基站1在实际清扫区域中对应位置的前方，判断扫地机器人上的第二红外接收器R2是否能够接收到充电基站1左远场区域A2或右远场区域A4的红外信号。如果能够接收到充电基站1左远场区域A2的红外信号，则扫地机器人左转，直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，进入步骤S6；如果能够接收到充电基站1右远场区域A4的红外信号，则扫地机器人右转，直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，进入步骤S6；否则进入步骤S3。

具体地，扫地机器人沿计算出的连通路径运动到地图中标记的充电基站1在实际清扫区域中对应位置的前方50cm处，原地旋转360°，通过扫地机器人上的第二红外接收器R2接收充电基站1中间远场区域A3的红外信号。

S3、扫地机器人以当前位置为起始位置，通过左右移动接收充电基站1发射的红外信号，如果扫地机器人上的第二红外接收器R2能够接收到充电基站1左远场区域A2的红外信号，则扫地机器人左转，直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3接收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，进入步骤S6；如果扫地机器人上的第二红外接收器R2能够接收到充电基站1右远场区域A4的红外信号，则扫地机器人右转，直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，进入步骤S6；否则，进入步骤S4。其中，扫地机器人左右移动的具体过程为：

S31、扫地机器人向左移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向左移动了距离L，则扫地机器人调头，进入步骤S32；否则，扫地机器人继续向左移动。

S32、扫地机器人向右移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离2L，则扫地机器人调头，进入步骤S33；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则进入步骤S4；否则，扫地机器人继续向右移动。

S33、扫地机器人向左移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离4L，则扫地机器人调头，进入步骤S34；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则进入步骤S4；否则，扫地机器人继续向左移动。

S34、扫地机器人向右移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离8L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则进入步骤S4；否则，扫地机器人继续向右移动。

扫地机器人左右往复移动，直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，进入步骤S6。

S4、扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走，直到扫地机器人上的第二红外接收器R2接收到充电基站1近场区域A1的红外信号，进入步骤S5。

S5、扫地机器人原地逆时针旋转α角度，向前移动，直到扫地机器人上的第二红外接收器R2接收到充电基站1中间远场区域A3的红外信号，扫地机器人原地旋转，直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，进入步骤S6。

S6、扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触。

当第一红外接收器R1和第三红外接收器R3均接收到左远场区域A2的信号时，扫地机器人以-0.4弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；当第一红外接收器R1接收到左远场区域A2的信号，第三红外接收器R3接收到中间远场区域A3的信号时，扫地机器人以-0.3弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；当第一红外接收器R1接收到左远场区域A2的信号，第三红外接收器R3接收到右远场区域A4的信号时，扫地机器人以0.05米/秒的线速度直线向前移动；当第一红外接收器R1和第三红外接收器R3均接收到中间远场区域A3的信号时，扫地机器人以0.05米/秒的线速度直线向前移动；当第一红外接收器R1接收到中间远场区域A3的信号，第三红外接收器R3接收到右远场区域A4的信号时，扫地机器人以0.3弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；当第一红外接收器R1和第三红外接收器R3均接收到右远场区域A4的信号时，扫地机器人以0.4弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动。根据第一红外接收器R1和第三红外接收器R3所接收到的信号，扫地机器人在移动的过程中，在以上六种情况中相互跳转，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触。

由于扫地机器人运动着回到充电基站1，存在惯性，扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触后有可能会脱离，因此为确保扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点稳定接触，本申请扫地机器人回充路径规划方法还包括以下步骤：

S7、扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触后，等待时间t，如果扫地机器人上的充电触点仍与充电基站1上的触点接触，则扫地机器人等待充电；否则，充电机器人后退一定距离后，重新进入近场区域A1，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点再次接触。

根据本申请扫地机器人回充路径规划方法，先计算扫地机器人当前所在位置与地图中标记的充电基站1之间的连通路径，扫地机器人根据连通路径运动到地图中标记的充电基站1在实际清扫区域中对应位置的前方，由于地图中标记的充电基站1的位置与实际充电基站1的位置存在偏差，当扫地机器人上的第二红外接收器R2能够接收到充电基站1左远场区域A2或右远场区域A4的的红外信号时，扫地机器人左转或右转，直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触；否则，扫地机器人在地图中标记的充电基站1在实际清扫区域中对应位置的前方左右移动，直到直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3接收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站1上的触点接触。当左右移动的过程中碰到障碍物，则沿障碍物边缘行走直到扫地机器人上的第一红外接收器R1和第三红外接收器R3收到左远场区域A2或中间远场区域A3或右远场区域A4中任一区域的信号。因此，本申请实施例提供的扫地机器人回充路径规划方法能够控制扫地机器人快速返回至充电基站1，从而有效缩短扫地机器人返回充电基站1的时间，使扫地机器人与充电基站1实现快速准确对接。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请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)

1.一种扫地机器人回充系统，其特征在于，它包括充电基站、设置在扫地机器人上的三个红外接收器和回充路径规划装置；

所述充电基站用于发射多组不同编码的红外信号，所述红外信号将所述充电基站的前方区域划分为四个不同的信号区域；所述四个不同的信号区域包括近场区域、左远场区域、中间远场区域和右远场区域；

所述三个红外接收器分别为第一至第三红外接收器，所述第一红外接收器与第三红外接收器以扫地机器人前后中心轴对称的方式设置在扫地机器人的前端或尾端；所述第二红外接收器与所述第一红外接收器和第三红外接收器位于扫地机器人的同一端，且所述第二红外接收器位于所述第一红外接收器和第三红外接收器之间；

所述回充路径规划装置用于根据所述第一至第三红外接收器接收到的充电基站发射的红外信号规划扫地机器人到所述充电基站的路径，使得扫地机器人根据规划的路径回到所述充电基站。

2.如权利要求1所述的扫地机器人回充系统，其特征在于，所述扫地机器人采用圆柱体结构，所述第一红外接收器和第三红外接收器位于同一水平截面上，且所述第一红外接收器和第三红外接收器对称设置在扫地机器人前后中心轴的两侧；所述第二红外接收器位于另一水平截面上，且所述第二红外接收器设置在扫地机器人的前后中心轴上。

3.如权利要求2所述的扫地机器人回充系统，其特征在于，所述第二红外接收器在所述第一红外接收器和第三红外接收器所在水平截面的投影位于所述第一红外接收器和第三红外接收器中间；所述第二红外接收器所在的水平截面位于所述第一红外接收器和第三红外接收器所在的水平截面的上方。

4.如权利要求1或2或3所述的扫地机器人回充系统，其特征在于，当所述第一红外接收器和第三红外接收器位于同一水平截面上，且所述第一红外接收器和第三红外接收器对称设置在扫地机器人前后中心轴的两侧；所述第二红外接收器位于另一水平截面上，且所述第二红外接收器设置在扫地机器人的前后中心轴上；所述第二红外接收器在所述第一红外接收器和第三红外接收器所在水平截面的投影位于所述第一红外接收器和第三红外接收器中间，所述第二红外接收器所在的水平截面位于所述第一红外接收器和第三红外接收器所在的水平截面的上方时，

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于左远场区域或右远场区域，则回充路径规划装置为扫地机器人规划从左远场区域或右远场区域向中间远场区域行走的路径和从中间远场区域向近场区域行走的路径；扫地机器人根据规划的路径正对充电基站进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于近场区域，则回充路径规划装置为扫地机器人规划从近场区域向左远场区域或右远场区域行走的路径、从左远场区域或右远场区域向中间远场区域行走的路径以及从中间远场区域向近场区域行走的路径；扫地机器人根据规划的路径正对充电基站进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

如果根据接收到的红外信号判断扫地机器人位于中间远场区域，则回充路径规划装置为扫地机器人规划从中间远场区域向近场区域行走的路径；扫地机器人根据规划的路径正对充电基站进行移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

5.一种扫地机器人回充系统的回充路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据扫地机器人在清扫过程中构建的地图，计算扫地机器人当前所在位置与地图中标记的充电基站之间的连通路径；

扫地机器人沿计算出的连通路径运动到地图中标记的充电基站在实际清扫区域中对应位置的前方，判断扫地机器人上的第二红外接收器是否能够接收到充电基站左远场区域或右远场区域的红外信号；如果能够接收到充电基站左远场区域或右远场区域的红外信号，则扫地机器人转弯，直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

否则，扫地机器人以当前位置为起始位置，通过左右移动接收充电基站发射的红外信号，当扫地机器人上的第二红外接收器接收到充电基站左远场区域或右远场区域的红外信号时，扫地机器人转弯，直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触；

否则，扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走，直到扫地机器人上的第二红外接收器接收到充电基站近场区域的红外信号；

扫地机器人原地逆时针旋转一定角度，向前移动，直到扫地机器人上的第二红外接收器接收到充电基站中间远场区域的红外信号；扫地机器人原地旋转，直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

6.如权利要求5所述的扫地机器人回充系统的回充路径规划方法，其特征在于，所述扫地机器人左右移动的具体过程为：

扫地机器人向左移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向左移动了距离L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；否则，扫地机器人继续向左移动；

扫地机器人向右移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离2L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走；否则，扫地机器人继续向右移动；

扫地机器人向左移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离4L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走；否则，扫地机器人继续向左移动；

扫地机器人向右移动，如果扫地机器人第一次碰到障碍物或向右移动了距离8L，则扫地机器人调头，进入下一步骤；如果扫地机器人第二次碰到障碍物，则扫地机器人的右侧贴近障碍物边缘行走；否则，扫地机器人继续向右移动；

扫地机器人左右往复移动，直到扫地机器人上的直到扫地机器人上的第一红外接收器和第三红外接收器收到左远场区域或中间远场区域或右远场区域中任一区域的信号，扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

7.如权利要求5所述的扫地机器人回充系统的回充路径规划方法，其特征在于，所述回充路径规划方法还包括以下步骤：

扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触后，等待时间t，如果扫地机器人上的充电触点仍与充电基站上的触点接触，则扫地机器人等待充电；否则，充电机器人后退一定距离后，重新进入近场区域，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点再次接触。

8.如权利要求5所述的扫地机器人回充系统的回充路径规划方法，其特征在于，所述步骤扫地机器人沿直线或曲线向前移动，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触的具体过程为：

当第一红外接收器和第三红外接收器均接收到左远场区域的信号时，扫地机器人以-0.4弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

当第一红外接收器接收到左远场区域的信号，第三红外接收器接收到中间远场区域的信号时，扫地机器人以-0.3弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

当第一红外接收器接收到左远场区域的信号，第三红外接收器接收到右远场区域的信号时，扫地机器人以0.05米/秒的线速度直线向前移动；

当第一红外接收器和第三红外接收器均接收到中间远场区域的信号时，扫地机器人以0.05米/秒的线速度直线向前移动；

当第一红外接收器接收到中间远场区域的信号，第三红外接收器接收到右远场区域的信号时，扫地机器人以0.3弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

当第一红外接收器和第三红外接收器均接收到右远场区域的信号时，扫地机器人以0.4弧度/秒的角速度，0.05米/秒的线速度进行移动；

根据第一红外接收器和第三红外接收器所接收到的信号，扫地机器人在移动的过程中，在以上六种情况中相互跳转，直到扫地机器人上的充电触点与充电基站上的触点接触。

9.如权利要求5所述的扫地机器人回充系统的回充路径规划方法，其特征在于，所述扫地机器人采用圆柱体结构，所述第一红外接收器和第三红外接收器位于同一水平截面上，且所述第一红外接收器和第三红外接收器对称设置在扫地机器人前后中心轴的两侧；所述第二红外接收器位于另一水平截面上，且所述第二红外接收器设置在扫地机器人的前后中心轴上。

10.如权利要求9所述的扫地机器人回充系统的回充路径规划方法，其特征在于，所述第二红外接收器在所述第一红外接收器和第三红外接收器所在水平截面的投影位于所述第一红外接收器和第三红外接收器中间，所述第二红外接收器所在的水平截面位于所述第一红外接收器和第三红外接收器所在的水平截面的上方。