CN109222771A - 一种基于清洁机器人的凸起感应装置及脱困方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于清洁机器人的凸起感应装置，该凸起感应装置包括一种可弯折的线形结构组件和采样检测单元，所述线形结构组件分布在所述清洁机器人的机体的前端区域的上边沿处，使得所述采样检测单元根据所述线形结构组件的弯折形变量来判断所述清洁机器人被楔形障碍物的底部困住的情况。本发明使用线形的物理碰撞检测单元完成被困检测，成本低廉，效果明显。

Description

一种基于清洁机器人的凸起感应装置及脱困方法

技术领域

本发明涉及一种智能家居移动设备的技术领域，更具体涉及一种基于清洁机器人的凸起感应装置及脱困方法。

背景技术

家用服务类机器人获得了越来越广泛的应用，给人们的生活带来了一些便利。但是，由于家居的复杂性，这类型的机器人在一些家庭清扫环境下会发生困住的情况，例如，轮子架空、被锲形的沙发椅子卡住等。所以，避免机器人进入不能解困的区域已经成为机器人智能化的一个重要内容。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，提出以下技术方案：一种基于清洁机器人的凸起感应装置，该凸起感应装置包括一种可弯折的线形结构组件和采样检测单元，所述线形结构组件分布在所述清洁机器人的机体的前端区域的上边沿处，使得所述采样检测单元根据所述线形结构组件的弯折形变量来判断所述清洁机器人被楔形障碍物的底部困住的情况。

进一步地，所述线形结构组件是一种由磁阻材料构成的线形凸起结构，用于将弯折形变量转换为变化的电阻值传递给所述采样检测单元，以判定被楔形障碍物的底部挤压弯折的情况。

进一步地，所述线形结构组件是一种支撑点在所述前端区域的上边沿的连杆结构，用于将连杆结构的支撑点以上部分的形变量转换为连杆的支撑点以下部分的位移量，并传递给所述采样检测单元，以判定被楔形障碍物挤压弯折的情况。

进一步地，所述采样检测单元为光耦传感器。

进一步地，所述线形结构组件的分布个数不局限于1个，还设置为大于或等于3的奇数。

一种所述凸起感应装置的脱困方法，所述脱困方法包括：步骤1：控制所述采样检测单元检测所述线形结构组件的弯折程度转换对应的变化量，然后进入步骤2；步骤2：当所述变化量达到预设变化量时，判定所述清洁机器人已经被楔形障碍物的底部困住，并向所述清洁机器人发出脱困指令，以暂停所述清洁机器人的当前清洁计划，再控制所述清洁机器人沿着当前清洁路径方向的反方向行走，再开启弓字形清扫，并返回步骤1。

本技术方案采用可弯折的线形结构组件结合采样检测单元作为物理碰撞采样装置，所述凸起感应装置根据线形结构组件的弯折程度，能够快速、准确地检测出碰撞事件。所述线形结构组件简单可控，灵敏度高，成本低廉。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种清洁机器人的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于清洁机器人的凸起感应装置的工作原理示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参考图1至图2，根据本发明示例性实施例的清洁机器人包括机体101，机体101的壳体表面的后半部分的凹槽设置一个镜头斜向机体101后上方的摄像头106，机体101的壳体表面的前半部分安装人机交互界面103，机体101的壳体内置信号处理板。机体101的壳体底部装设有行进机构，该行进机构包括运动轮104和万向轮107。碰撞检测传感器105设置在机体101的前端区域，用于检测机体101与障碍物的撞击。机体101的前端区域指的是机体101的机头两侧一定范围的区域，例如在本实施例中机体101大致呈圆形状，所述前端区域示例性地为机体101的前半圆区域，或者比所述前半圆区域略小的区域。

碰撞检测传感器105可以采用各种合适的部件，示例性地，例如其包括弹性检测元件，当机体101与障碍物撞击时，该弹性检测元件被压缩，对应的检测元件便检测到压缩形变量，从而确定机体101与障碍物撞击。示例性地，碰撞检测传感器105还可以检测到撞击所在区域，例如确定是机体101的左侧还是右侧与障碍物撞击。机体101的左侧指的是以设备的行进方向为准，位于所述行进方向左侧的部分即为机体101的左侧，位于所述行进方向的右侧的部分即为机体101的右侧。

在本发明实施例提供一种基于清洁机器人的凸起感应装置，该凸起感应装置包括一种可弯折的线形结构组件和采样检测单元，如图1所示，线形结构组件108分布在机体101的前端区域的上边沿处，使得所述采样检测单元根据线形结构组件108的弯折形变量来判断所述清洁机器人被机体101上方的楔形障碍物困住的情况，当线形结构组件108被楔形障碍物弯折时，不会阻碍所述清洁机器人的运行。线形结构组件108可以示例性地为一种类似突触的线形结构，设置在碰撞检测传感器105的上边沿处，有利于提高检测的灵敏度。所述采样检测单元内置于信号处理板102当中，并与线形结构组件108建立电气连接。

优选的，线形结构组件108在机体101的前半圆区域边沿处的分布个数不局限于1个，还设置为大于或等于3的奇数。在图1所示的实施例中分布3个类似突触的线形结构，分别设置在机体101的前半圆区域边沿的圆弧中点及其左右两侧，用于检测所述清洁机器人前方一定角度和一定距离范围内的楔形障碍物，特别是沙发椅子的底部。

优选的，线形结构组件108可以由磁阻材料构成，线形结构组件108作为一种由磁阻材料构成的线形凸起结构，装设在机体101的前端区域的上边沿处。当所述线形凸起结构被障碍物挤压弯折时，其电阻值会发生改变，线形结构组件108会将弯折形变量转换为变化的电阻值传递给所述采样检测单元，以判定被楔形障碍物的底部挤压弯折的情况。当所述线形凸起结构与所述楔形障碍物分离后，所述线形凸起结构会自动恢复原状。由于所述线形凸起结构是由磁阻材料构成的，在进行弯折程度的检测过程中，能够快速、准确地检测出碰撞事件。此外，由于磁性穿透力强，且不受灰尘、水等影响，有助于降低线形结构组件108受到物理碰撞的影响、延长该组件的使用寿命。

优选的，线形结构组件108是一种支撑点在机体101的前端区域的上边沿表面的连杆结构，当所述连杆结构的支撑点上部分被楔形障碍物的底部挤压弯折时，所述连杆结构在支撑点以上的部分发生形变，使得所述连杆结构在支撑点以下的部分会产生位移，则连杆结构的支撑点以上部分的形变量转换为连杆的支撑点以下部分的位移量，并传递给所述采样检测单元，以判定被障碍物挤压弯折的情况。其中，所述采样检测单元优选为光耦传感器。

上述优选例中，线形结构组件108和碰撞检测传感器105或所述检测单元采用可拆卸的安装结构，有助于拓展所述凸起感应装置的装设位置和应用功能。需要说明的是，碰撞检测传感器105的上边沿表面包含于机体101的前端区域的上边沿内，碰撞检测传感器105检测的是所述清洁机器人前方区域内的障碍物碰撞情况，而所述凸起感应装置用于检测所述清洁机器人正上方的楔形障碍物的挤压卡住情况。

本发明实施例还提出一种基于上述凸起感应装置的脱困方法，所述脱困方法包括：控制所述采样检测单元检测所述线形结构组件的弯折程度；当采样得到的变化量达到预设变化量时，判定所述清洁机器人已经被楔形障碍物的底部困住，并向所述清洁机器人发出脱困指令，以暂停所述清洁机器人的当前清洁计划，再控制所述清洁机器人沿着当前清洁路径方向的反方向行走，再开启弓字形清扫，同时继续控制所述采样检测单元检测所述线形结构组件的弯折程度。

作为所述凸起感应装置工作原理的一种实施例，如图2所示，图2中存在楔形障碍物20，而所述清洁机器人的行进方向为图2 的箭头方向。当机体101的前端区域的碰撞检测传感器105还未靠近楔形障碍物20时，所述清洁机器人还不能确定障碍物的存在，并沿着图2 的箭头方向行走。假定机体101的前端区域恰好低于楔形障碍物20的底部，则所述清洁机器人可以驶入楔形障碍物20的的正下方，但一旦存在如地面不平或者楔形障碍物20的底部存在部分下沉区域(比如柜子底部可能由于长时间使用而存在部分区域下沉的现象)等状况，就可能导致所述清洁机器人的运动轮104或万向轮107被卡在楔形障碍物20的下方。如果楔形障碍物20高于机体101的顶面但低于线形结构组件108的高度，就会在所述清洁机器人在驶入楔形障碍物20的底部时，线形结构组件108被楔形障碍物20的底部挤压折弯，此时线形结构组件108的弯折程度对应的形变量被转换为电阻变化值（当线形结构组件108可以由磁阻材料构成时），或者被转换为位移变化值（当线形结构组件108是一种支撑点在机体101的前端区域的上边沿表面的连杆结构时），控制所述采样检测单元进行检测；当所述弯折程度转换对应的变化量达到预设变化量时，判定所述线形结构组件已经被障碍物挤压弯折，并向所述清洁机器人发出脱困指令，以暂停所述清洁机器人的当前清洁计划，再控制所述清洁机器人进行向图2的箭头的相反方向移动以脱离楔形障碍物20的底部，而线形结构组件108恢复原来的形状，此时所述形变量归零。

作为一示例性实施例，由于在清洁操作过程中，所述凸起感应装置检测到的障碍物，往往是沙发、橱柜等家具，且这些家具的端面往往呈矩形，即线形结构组件108很可能是被家具的某一个矩形边所阻碍。因而，当所述清洁机器人第一次脱困后，再次往原来清洁路径的方向行走时，如果检测到线形结构组件108的弯折程度转换对应的变化量在所述预设变化量附近，则判定所述清洁机器人沿这条可能的矩形边行走，尚未离开这个家具的边沿范围，可以先对当前清洁线路两侧的其他位置进行清洁，比如先选择向下方进行弓字形清洁，等待再次返回所述当前清洁线路后，再次重复上述方法进行尝试，直到所述清洁机器人沿着上一次被困的清洁路径方向行走过程中，不再检测到线形结构组件108的弯折程度转换对应的变化量在所述预设变化量附近。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

Claims (6)

1.一种基于清洁机器人的凸起感应装置，其特征在于，该凸起感应装置包括一种可弯折的线形结构组件和采样检测单元，所述线形结构组件分布在所述清洁机器人的机体的前端区域的上边沿处，使得所述采样检测单元根据所述线形结构组件的弯折形变量来判断所述清洁机器人被楔形障碍物的底部困住的情况。

2.根据权利要求1所述凸起感应装置，其特征在于，所述线形结构组件是一种由磁阻材料构成的线形凸起结构，用于将弯折形变量转换为变化的电阻值传递给所述采样检测单元，以判定被楔形障碍物的底部挤压弯折的情况。

3.根据权利要求1所述凸起感应装置，其特征在于，所述线形结构组件是一种支撑点在所述前端区域的上边沿的连杆结构，用于将连杆结构的支撑点以上部分的形变量转换为连杆的支撑点以下部分的位移量，并传递给所述采样检测单元，以判定被楔形障碍物挤压弯折的情况。

4.根据权利要求3所述凸起感应装置，其特征在于，所述采样检测单元为光耦传感器。

5.根据权利要求1所述凸起感应装置，其特征在于，所述线形结构组件的分布个数不局限于1个，还设置为大于或等于3的奇数。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述凸起感应装置的脱困方法，其特征在于，所述脱困方法包括：

步骤1：控制所述采样检测单元检测所述线形结构组件的弯折程度转换对应的变化量，然后进入步骤2；

步骤2：当所述变化量达到预设变化量时，判定所述清洁机器人已经被楔形障碍物的底部困住，并向所述清洁机器人发出脱困指令，以暂停所述清洁机器人的当前清洁计划，再控制所述清洁机器人沿着当前清洁路径方向的反方向行走，再开启弓字形清扫，并返回步骤1。