CN110215153A - 清洁机器人及其运行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种清洁机器人及其运行控制方法，所述清洁机器人包括主机体及设置于所述主机体底部并用以检测待清洁表面边缘或间隙或边框的检测装置。所述检测装置包括靠近所述主机体前端设置的前检测组件，所述前检测组件至少具有两个在前后方向间隔排布的探测器。所述清洁机器人还具有控制装置，开启运行时，利用前检测组件的探测器进行实时检测，判断清洁机器人前方为待清洁表面边缘或间隙或边框，进而控制清洁机器人停止或继续前进。采用本发明清洁机器人及其运行控制方法，能够更准确地检测待清洁表面的边缘或间隙或边框，防止跌落损坏；并能实现更好地路径规划，提高清洁效率。

Description

清洁机器人及其运行控制方法
技术领域
本发明涉及清洁机器人的自动检测及控制领域，尤其涉及一种清洁机器人及其运行控制方法。
背景技术
红外检测及超声波检测技术现已有运用于自动吸尘器、清洁机器人等产品的障碍探测领域。其中，红外检测主要是通过检测反射回来的红外线能量来计算距离，反应速度快，无危害，价格低廉，但红外探头易受环境光照及障碍物材质等的影响，导致探测不准确；超声波检测则是通过测量超声波在障碍物与超声探头之间的传播时间来计算距离或根据接收到信号的强度来判断工作表面的边缘，户外工作更可靠。但藉由上述红外探头及超声探头的整体布局、安装角度和工作模式的设计优化，以克服灰尘、水和机械抖动等因素对检测的干扰，并取得较佳的检测结果仍是亟需解决的问题。特别地，针对太阳能电池板、楼宇幕墙、窗户等倾斜或竖直表面的清洁作业需求，清洁机器人需要准确检测待清洁表面的边缘、间隙或边框，以便于清洁机器人的路径规划与定位，且避免其发生跌落损坏。
鉴于此，有必要提供一种新的清洁机器人及其运行控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种清洁机器人及其运行控制方法，能够更准确地检测待清洁表面的边缘、间隙或边框，防止跌落损坏；并能实现更好地路径规划，提高清洁效率。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种清洁机器人，包括主机体及设置于所述主机体底部并用以检测待清洁表面边缘或间隙或边框的检测装置。所述检测装置包括靠近所述主机体前端设置的前检测组件，所述前检测组件至少具有两个在前后方向间隔排布的探测器。
作为本发明的进一步改进，所述前检测组件具有三个探测器且其在前后方向呈三角形排布，其中一个探测器临近所述主机体前端设置；另两个探测器设置于前一探测器后侧并呈左右横向分布。
作为本发明的进一步改进，所述前检测组件的临近主机体前端设置的探测器与另两个探测器之间的前后垂直距离设置为L1，L1界于30-90mm。
作为本发明的进一步改进，所述检测装置还包括靠近所述主机体后端设置的后检测组件，所述后检测组件包括至少两个前后排布的探测器。
作为本发明的进一步改进，所述后检测组件的两个探测器沿所述主机体前后方向的中轴线设置。
作为本发明的进一步改进，所述检测装置还包括临近所述主机体侧边设置的侧边检测组件，所述侧边检测组件包括至少两个左右横向排列的探测器。
作为本发明的进一步改进，所述侧边检测组件中相邻的两个探测器之间的横向垂直距离小于所述前检测组件中两个前后间隔排布的探测器之间的前后垂直距离。
作为本发明的进一步改进，所述侧边检测组件中沿横向位于最外侧的探测器与最内侧的探测器之间的横向垂直距离大于所述前检测组件中两个前后间隔排布的探测器之间的前后垂直距离。
作为本发明的进一步改进，所述侧边检测组件设置为两组且分别临近所述主机体的左右两侧边设置。
作为本发明的进一步改进，所述探测器为超声探头，每一所述超声探头均包括超声发射端及配合接收该超声发射端所发出信号的接收端。
本发明还提供一种上述清洁机器人的运行控制方法，所述清洁机器人还具有控制装置，所述运行控制方法包括：
开启清洁机器人运行，前检测组件的探测器进行实时检测；
若前检测组件中的至少一个探测器能够检测到待清洁表面的回馈信号，控制清洁机器人继续前行；
若前检测组件中的探测器均检测不到待清洁表面的回馈信号，判断前方为待清洁表面边缘，停止前进或转向。
作为本发明的进一步改进，所述检测装置还包括后检测组件，所述后检测组件包括至少两个前后排布的探测器；所述运行控制方法还包括当判断清洁机器人前方为待清洁表面边缘并停止前进时，通过后检测组件的探测器进行实时检测，并控制清洁机器人后退至前检测组件的探测器均能检测到待清洁表面的回馈信号；停止后退并转向。
作为本发明的进一步改进，所述检测装置还包括侧边检测组件，所述侧边检测组件包括至少两个左右横向排列的探测器；所述运行控制方法还包括沿横向控制依次打开并关闭所述侧边检测组件的探测器，并且，所述侧边检测组件中某一探测器打开工作时，该组侧边检测组件其它探测器均保持关闭。
作为本发明的进一步改进，控制打开侧边检测组件沿横向最外侧或最内侧的探测器并累计其工作时间T1，关闭该探测器，再打开与其相邻的探测器并累计工作时间T2后关闭，直至打开该组侧边检测组件最内侧或最外侧的探测器并累计其工作时间Tn，继而进入下一循环打开最外侧或最内侧的探测器；其中，n为该组侧边检测组件所具有的探测器数目。
作为本发明的进一步改进，所述侧边检测组件每一探测器单次工作时间T1、T2……Tn相一致。
本发明的有益效果是：采用本发明清洁机器人及其运行控制方法，通过前检测组件中前后间隔排布的探测器的实时检测，能够精确检测待清洁表面的边缘或间隙或边框，防止跌落损坏；并能实现更好地路径规划，提高清洁效率。
附图说明
图1是本发明清洁机器人的底面结构示意图；
图2是本发明清洁机器人的超声探头的平面布置示意图；
图3是本发明清洁机器人的超声探头的工作示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
请参阅图1为本发明清洁机器人100的底面结构示意图。所述清洁机器人100包括主机体及设置于所述主机体底部并用以检测待清洁表面边缘或间隙或边框的检测装置。所述主机体包括前后相邻设置的清洁主体10与行走主体20。所述清洁主体10的底部设有清洁组件11；所述行走主体20的底部设有转向盘21及分设于转向盘21两侧的行走履带22。所述行走履带22上还设有若干真空吸盘221。
所述检测装置包括设置于清洁主体10底部的前检测组件、设置于行走主体20底部的后检测组件及位于清洁主体10底部且分别临近清洁主体10的左右两侧设置的两组侧边检测组件。所述前检测组件及后检测组件分别包括至少两个前后排布的探测器；每一所述侧边检测组件包括至少两个左右横向排列的探测器。在本实施例中，所述探测器均设置为超声探头30，每一所述超声探头30均包括超声发射端31及配合接收该超声发射端31所发出信号的接收端32。
参看图2更好地展示所述前检测组件、后检测组件及侧边检测组件中超声探头30的位置关系。所述前检测组件具有三个超声探头30且其在前后方向呈等腰三角形排布，其中一个超声探头30临近所述清洁主体10的前端设置且该超声探头位于所述清洁主体10前后方向的中轴线上；另两个超声探头30设置于前一超声探头30后侧并呈左右横向分布。当主机体进行转向时，位于后侧且沿左右横向分布的两个超声探头30更有利于提前发现待清洁表面的边缘或间隙或边框。
所述前检测组件的临近所述清洁主体10的前端设置的超声探头30与另两个超声探头30之间的前后垂直距离设置为L1，L1界于30-90mm。优选地，L1设置为60mm。
所述后检测组件的超声探头30设置为两个且其均设置于所述转向盘21后侧。除此，所述后检测组件的两个超声探头30沿所述行走主体20前后方向的中轴线设置且其相互之间沿前后方向的垂直距离L2与L1相一致。
所述清洁主体10沿横向超出所述行走主体20，所述侧边检测组件的各超声探头30均沿横向超出所述行走主体20。两组所述侧边检测组件呈左右对称设置。所述侧边检测组件中相邻的两个超声探头30之间的横向垂直距离L3小于L1，并且，所述侧边检测组件中沿横向位于最外侧的超声探头30与最内侧的超声探头30之间的横向垂直距离L4大于L1。相邻两个超声探头30的横向距离L3设置为18mm，并且，每一侧边检测组件的超声探头30数目设置为5个，避免清洁机器人100沿待清洁表面行走过程中频繁进行方向调节，保证其行走稳定性。
除此，上述前检测组件、后检测组件及侧边检测组件中超声探头30的结构规格均一致，所述超声波探头选用58KHz，灵敏度大于等于-90db，且其安装时外加泡棉保护套。参看图3所示，所述超声探头30距离工作界面的高度为H，超声发射端31与接收端32之间的距离为d。其中，H设置为55mm，d为30mm，所述超声发射端31朝向接收端32的倾斜角度α设置为15°，以使得所述接收端32能够顺利接收到自超声发射端31发出并经工作界面反射后的超声波。
本发明还提供一种上述清洁机器人100的运行控制方法，所述清洁机器人100还具有控制装置，所述运行控制方法包括：
开启清洁机器人100运行，利用前检测组件的超声探头30进行实时检测；
若前检测组件中的至少一个超声探头30能够检测到待清洁表面的回馈信号，控制清洁机器人继续前行；
若前检测组件中的超声探头30均检测不到待清洁表面的回馈信号，判断前方为待清洁表面边缘，停止前进或转向；为避免清洁机器人100转向过程中可能发生的跌落损坏，通过后检测组件的超声探头30实时检测，并控制清洁机器人100后退至前检测组件的超声探头30均能检测到待清洁表面的回馈信号；停止后退并转向。
所述运行控制方法还包括当所述清洁机器人100沿待清洁表面的边缘或间隙或边框行走时，以所述侧边检测组件沿横向中间位置的超声探头30作为位置标准，此处，预先设定当清洁机器人100正常行走时，中间位置的超声探头30检测不到信号；若该中间位置的超声探头30及其内侧的超声探头均检测到待清洁表面的回馈信号，则控制清洁机器人100朝外偏转；若该中间位置的超声探头30内侧的超声探头30检测不到待清洁表面的回馈信号，则控制清洁机器人100朝内偏转。
所述运行控制方法还包括沿横向控制依次打开并关闭所述侧边检测组件的超声探头30，并且，所述侧边检测组件中某一超声探头30打开工作时，该组侧边检测组件其它超声探头30均保持关闭。藉此，有效避免同组侧边检测组件中不同超声探头30相互之间的信号干扰，提高检测结果的可靠性。
具体地，所述控制方法包括控制打开侧边检测组件最外侧或最内侧的超声探头30并累计其工作时间T1，关闭该超声探头30，再打开与其相邻的超声探头30并累计工作时间T2后关闭，直至打开该组侧边检测组件最内侧或最外侧的超声探头30并累计其工作时间Tn，继而进入下一循环打开最外侧或最内侧的超声探头30；其中，n为该组侧边检测组件所具有的超声探头30数目。
左右两组侧边检测组件的循环工作秩序设置为相同，并且所述侧边检测组件每一超声探头30单次工作时间T1、T2……Tn相一致。在本实施例中，T1、T2……Tn均设置为20ms。本发明清洁机器人100适于太阳能电池板、楼宇幕墙、窗户玻璃等的清洗作业，待清洗的太阳能电池板通常还设有边框且相邻太阳能电池板之间还形成有间隙；构成楼宇幕墙或窗户的相邻玻璃板之间亦会设置有边框等分隔结构。在此，仅以太阳能电池板的清洗作业为例，所述行走主体20沿既定路径在太阳能电池板上行走时，所述前检测组件中临近清洁主体10前端的超声探头30失去信号，而位于其后侧的超声探头30仍能检测到太阳能电池板的回馈信号时，清洁机器人100继续前行；若前检测组件的超声探头30均失去信号，说明清洁机器人100前行到达太阳能电池板的边缘位置，需停止前行。现场测得，所述前检测组件的探测精度为±4mm。
所述侧边检测组件通过循环工作能快速识别太阳能电池板的边缘、间隙及边框，防止清洁机器人100跑偏，并能避免频繁调整方向；当所述清洁机器人100偏离既定路径时，控制两侧的行走履带22做差速运动来进行修正。所述侧边检测组件的超声探头30依次循环工作亦能避免相互间的信号扰动，进一步提高检测可靠性。
综上所述，采用本发明清洁机器人100及其运行控制方法既能准确地检测待清洁表面的边缘或间隙或边框，防止跌落损坏；并能实现更好地路径规划，防止跑偏，提高清洁效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人包括主机体及设置于所述主机体底部并用以检测待清洁表面边缘或间隙或边框的检测装置，所述检测装置包括靠近所述主机体前端设置的前检测组件，所述前检测组件至少具有两个在前后方向间隔排布的探测器。
2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述前检测组件具有三个探测器且其在前后方向呈三角形排布，其中一个探测器临近所述主机体前端设置；另两个探测器设置于前一探测器后侧并呈左右横向分布。
3.根据权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于：所述前检测组件的临近主机体前端设置的探测器与另两个探测器之间的前后垂直距离设置为L1，L1界于30-90mm。
4.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述检测装置还包括靠近所述主机体后端设置的后检测组件，所述后检测组件包括至少两个前后排布的探测器。
5.根据权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于：所述后检测组件的两个探测器沿所述主机体前后方向的中轴线设置。
6.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述检测装置还包括临近所述主机体侧边设置的侧边检测组件，所述侧边检测组件包括至少两个左右横向排列的探测器。
7.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于：所述侧边检测组件中相邻的两个探测器之间的横向垂直距离小于所述前检测组件中两个前后间隔排布的探测器之间的前后垂直距离。
8.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于：所述侧边检测组件中沿横向位于最外侧的探测器与最内侧的探测器之间的横向垂直距离大于所述前检测组件中两个前后间隔排布的探测器之间的前后垂直距离。
9.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于：所述侧边检测组件设置为两组且分别临近所述主机体的左右两侧边设置。
10.根据权利要求1，4或6所述的清洁机器人，其特征在于：所述探测器为超声探头，每一所述超声探头均包括超声发射端及配合接收该超声发射端所发出信号的接收端。
11.一种清洁机器人的运行控制方法，其特征在于，所述清洁机器人包括主机体、控制装置及设置于所述主机体底部并用以检测待清洁表面边缘或间隙或边框的检测装置，所述检测装置包括靠近所述主机体前端设置的前检测组件，所述前检测组件至少具有两个在前后方向间隔排布的探测器，所述运行控制方法包括：
开启清洁机器人运行，利用前检测组件的探测器进行实时检测；
若前检测组件中的至少一个探测器能够检测到待清洁表面的回馈信号，控制清洁机器人继续前行；
若前检测组件中的探测器均检测不到待清洁表面的回馈信号，判断前方为待清洁表面边缘，停止前进或转向。
12.根据权利要求11所述的运行控制方法，其特征在于：所述检测装置还包括后检测组件，所述后检测组件包括至少两个前后排布的探测器；所述运行控制方法还包括当判断清洁机器人前方为待清洁表面边缘并停止前进时，通过后检测组件的探测器进行实时检测，并控制清洁机器人后退至前检测组件的探测器均能检测到待清洁表面的回馈信号；停止后退并转向。
13.根据权利要求11所述的运行控制方法，其特征在于：所述检测装置还包括侧边检测组件，所述侧边检测组件包括至少两个左右横向排列的探测器；所述运行控制方法还包括沿横向控制依次打开并关闭所述侧边检测组件的探测器，并且，所述侧边检测组件中某一探测器打开工作时，该组侧边检测组件其它探测器均保持关闭。
14.根据权利要求13所述的运行控制方法，其特征在于：控制打开侧边检测组件沿横向最外侧或最内侧的探测器并累计其工作时间T1，关闭该探测器，再打开与其相邻的探测器并累计工作时间T2后关闭，直至打开该组侧边检测组件最内侧或最外侧的探测器并累计其工作时间Tn，继而进入下一循环打开最外侧或最内侧的探测器；其中，n为该组侧边检测组件所具有的探测器数目。
15.根据权利要求14所述的运行控制方法，其特征在于：所述侧边检测组件每一探测器单次工作时间T1、T2……Tn相一致。
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