CN109864666A - 清洁机器人被困的判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能家居机器人领域，尤指一种清洁机器人被困的判断方法。在机器人内安装用于计算机器人转动角度的陀螺仪模块、用于检测机器人当前直走或者转弯的万向轮、以及用于计算机器人左右两边滚轮行走速度的边轮里程计；所述陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计分别与机器人内的处理器电连接，所述处理器收集陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计的数据，并且进行计算分析；本发明清洁机器人被困的判断方法主要通过机器人中的陀螺仪模块、万向轮和边轮里程计分别检测机器人的线速度、转角速度，并且通过处理器进行分析计算，从而判断机器人两边滚轮是否被卡住或是打滑严重的情况，进行判定的实时性好，而且判断过程简单有效，容易实现。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居机器人领域，尤指一种清洁机器人被困的判断方法。
背景技术
扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清扫工作。这种机器人通过传感器检测到位于清洁区内的诸如家具、办公设备和墙壁的障碍物的距离，会触发扫地机器人绕行障碍物一周进行清扫，从而完成沿边清扫任务。
现有技术中，扫地机器人顶部有压力传感器，若其顶部压力大于某个设定值，则证明机器被障碍物卡住，进入脱困模式，开始脱困动作。但该技术仅限于能检测到顶部有障碍物卡住机器的情况，并不能检测轮子被卡住或是打滑严重等情况。
此外，市场上还有些扫地机器人通过记录栅格点的位置，并在预定的时间内是否小于预设栅格的阈值，如果小于这个阈值，则可以判定机器处于被困状态。但是该技术需要较长的时间才能进行一次判定，实时性不够强，并且不能分辨轮子被卡住，还是机器正在小范围内运动，不能进行针对性的脱困。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种容易实现且实时性强的清洁机器人被困的判断方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种清洁机器人被困的判断方法，在机器人内安装用于计算机器人转动角度的陀螺仪模块、用于检测机器人当前直走或者转弯的万向轮、以及用于计算机器人左右两边滚轮行走速度的边轮里程计；所述陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计分别与机器人内的处理器电连接，所述处理器收集陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计的数据，并且进行计算分析；其判断步骤如下：
S1，所述处理器分别实时收集陀螺仪的数据、万向轮转动或直走的速度V1、以及边轮里程计计算的运行速度V2；
S2，所述处理器再根据收集的数据计算出陀螺仪的角速度α、角度Ω、以及边轮里程计的转动角度β；
S3，所述处理器分析速度V1和速度V2是否符合预设的函数关系，以及分析角速度α和转动角速度β的差值是否符合预设的阈值，根据分析结果判断机器人是否进入脱困模式。
具体地，在S2中，所述处理器根据收集的陀螺仪数据在设定时间范围内计算出陀螺仪的角速度α以及角度Ω。
具体地，在S2中，所述处理器根据收集的边轮里程计运行速度V2数据在设定时间范围内计算并且转换成转动角度β。
进一步地，所述边轮里程计还能检测机器人左右两边滚轮的路程以及转速，所述处理器根据收到的边轮里程计的数据直接计算出转动角度β。
具体地，在S3中，若速度V1以及速度V2符合设定的函数关系，并且角速度α和转动角度β大小差值在预设的范围内，则说明机器人在正常行走或转动。
具体地，在S3中，若速度V1以及速度V2不符合设定的函数关系，或角速度α和转动角度β差值超出了设定的阈值，说明机器人被卡住，机器人便进入脱困模式。
其中，所述万向轮设有用于检测速度的转速传感器，所述边轮里程计设有霍尔测速器或者编码测速器。
本发明的有益效果在于：本发明清洁机器人被困的判断方法主要通过机器人中的陀螺仪模块、万向轮和边轮里程计分别检测机器人的线速度、转角速度，并且通过处理器进行分析计算，从而判断机器人两边滚轮是否被卡住或是打滑严重的情况，进行判定的实时性好，而且判断过程简单有效，容易实现。
附图说明
图1 是本发明的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明关于一种清洁机器人被困的判断方法，在机器人内安装用于计算机器人转动角度的陀螺仪模块、用于检测机器人当前直走或者转弯的万向轮、以及用于计算机器人左右两边滚轮行走速度的边轮里程计；所述陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计分别与机器人内的处理器电连接，所述处理器收集陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计的数据，并且进行计算分析，然后根据分析的结构判断机器人是否需要进入脱困模式。
与现有技术相比，本发明清洁机器人被困的判断方法主要通过机器人中的陀螺仪模块、万向轮和边轮里程计分别检测机器人的线速度、转角速度，并且通过处理器进行分析计算，从而判断机器人两边滚轮是否被卡住或是打滑严重的情况，进行判定的实时性好，而且判断过程简单有效，容易实现。
请参阅图1所示，本实施例中清洁机器人的具体判断步骤如下：
S1，所述处理器分别实时收集陀螺仪的数据、万向轮转动或直走的速度V1、以及边轮里程计计算的运行速度V2；
S2，所述处理器根据收集的陀螺仪数据计算出陀螺仪的角速度α和角度Ω；
S3，所述处理器根据收集的边轮里程计运行速度V2数据在设定时间范围内计算并且转换成转动角度β；
S4，若速度V1以及速度V2符合设定的函数关系，并且角速度α和转动角度β大小差值在预设的范围内，则说明机器人在正常行走或转动；
S5，若速度V1以及速度V2不符合设定的函数关系，或角速度α和转动角度β差值超出了设定的阈值，说明机器人被卡住，机器人便进入脱困模式。
在本实施例中，S2和S3步骤中的设定时间范围应该相同，比如5S或10S，在该时间范围内处理器计算陀螺仪的角速度α和边轮里程计的转动角度β，并且进行分析对比；若角速度α和转动角度β差值超出了设定的阈值，则机器人需要进入脱困模式。
在本实施例中，S4和S5步骤中设定的函数关系需要预先通过单片机对处理器进行设定相关的指令；机器人正常行走或转动时，速度V1和速度V2的数值大致相同，不会超过预设的阈值；若速度V1和速度V2之间的差值超过预设的阈值，则表明机器人被卡住，机器人需要进入脱困模式。其中处理器中的所预设的函数关系和预设的阈值并不是唯一，而是根据不同型号的机器人设定不同的函数关系和阈值，该指令程序为现有技术，而且不在本发明的保护范围内，在此不再赘述。
本实施例边轮里程计还能检测机器人左右两边滚轮的路程以及转速，处理器根据收到的边轮里程计的数据直接计算出转动角度β；其中，万向轮设有用于检测速度的转速传感器，边轮里程计设有霍尔测速器。
下面通过具体实施例方式作进一步的说明：
实施方式一
当机器人被卡住并且固定在原地，在此动作后的5S内，边轮里程计检测到两边驱动滚轮速度的数值V2较大，并且驱动滚轮转动角度β不为0，但万向轮的速度V1为0，陀螺仪检测到的角速度α基本为0，此时万向轮的速度V1和边轮里程计的速度V2不符合设定的函数关系，并且陀螺仪的角速度α和边轮里程计的转动角度β超出了预设的阈值，则判断机器人为被困状态，机器人需要进入脱困模式。
实施方式二
当机器人自然冲上立式风扇的基座上，由于机器人上半身被抬起，下半身不能前进，在此动作后的5S内，此时边轮里程计检测到两边驱动滚轮速度V2和转动角度β，并且速度V2大于万向轮检测到的速度V1，转动角度β大于陀螺仪检测到的角速度α，此时万向轮的速度V1和边轮里程计的速度V2不符合设定的函数关系，并且陀螺仪的角速度α和边轮里程计的转动角度β超出了预设的阈值，则判断机器人为被困状态，机器人需要进入脱困模式。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种清洁机器人被困的判断方法，其特征在于：在机器人内安装用于计算机器人转动角度的陀螺仪模块、用于检测机器人当前直走或者转弯的万向轮、以及用于计算机器人左右两边滚轮行走速度的边轮里程计；所述陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计分别与机器人内的处理器电连接，所述处理器收集陀螺仪模块、万向轮与边轮里程计的数据，并且进行计算分析；其判断步骤如下：
S1，所述处理器分别实时收集陀螺仪的数据、万向轮转动或直走的速度V1、以及边轮里程计计算的运行速度V2；
S2，所述处理器再根据收集的数据计算出陀螺仪的角速度α、角度Ω、以及边轮里程计的转动角度β；
S3，所述处理器分析速度V1和速度V2是否符合预设的函数关系，以及分析角速度α和转动角速度β的差值是否符合预设的阈值，根据分析结果判断机器人是否进入脱困模式。
2.据权利要求1所述的清洁机器人被困的判断方法，其特征在于：在S2中，所述处理器根据收集的陀螺仪数据在设定时间范围内计算出陀螺仪的角速度α以及角度Ω。
3.据权利要求1所述的清洁机器人被困的判断方法，其特征在于：在S2中，所述处理器根据收集的边轮里程计运行速度V2数据在设定时间范围内计算并且转换成转动角度β。
4.据权利要求3所述的清洁机器人被困的判断方法，其特征在于：所述边轮里程计还能检测机器人左右两边滚轮的路程以及转速，所述处理器根据收到的边轮里程计的数据直接计算出转动角度β。
5.据权利要求1所述的清洁机器人被困的判断方法，其特征在于：在S3中，若速度V1以及速度V2符合设定的函数关系，并且角速度α和转动角度β大小差值在预设的范围内，则说明机器人在正常行走或转动。
6.据权利要求1所述的清洁机器人被困的判断方法，其特征在于：在S3中，若速度V1以及速度V2不符合设定的函数关系，或角速度α和转动角度β差值超出了设定的阈值，说明机器人被卡住，机器人便进入脱困模式。
7.据权利要求1所述的清洁机器人被困的判断方法，其特征在于：所述万向轮设有用于检测速度的转速传感器，所述边轮里程计设有霍尔测速器或者编码测速器。
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