CN110522356A - 一种家用型智能机器人清洁控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用型智能机器人清洁控制系统，包括主控制器、稳压模块、信号接收模块、驱动模块、杀菌模块、吸尘模块及清扫模块，其中，主控制器分别与稳压模块、信号接收模块、驱动模块、杀菌模块、吸尘模块及清扫模块的一端连接，稳压模块的另一端与电源模块的一端连接，电源模块的另一端与自动充电系统的一端连接，信号接收模块的另一端与传感器模块的一端连接，其特征在于，传感器模块包括超声波传感器、碰撞传感器、红外线传感器及摄像头信号传感器，并且，传感器模块的另一端分别与超声波传感器、碰撞传感器、红外线传感器及摄像头信号传感器的一端连接，驱动模块包括驱动电机、转向电机及升降电机。

Description

一种家用型智能机器人清洁控制系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是一种家用型智能机器人清洁控制系统。

背景技术

目前，随着近年来，计算机技术、人工智能技术、传感技术以及移动机器人技术的迅速发展，清洁机器人控制系统的研制与开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。

清洁机器人是一种环保、健康、智能型的服务机器人,切合当今时代绿色环保的时代背景；但是，目前国内的清洁机器人还有多方面（如：行走的稳定性，机器人的自助充电性能，清洁的全面性等）有待完善，有研制的必要性。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种家用型智能机器人清洁控制系统，来解决上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种家用型智能机器人清洁控制系统，包括主控制器、稳压模块、信号接收模块、驱动模块、杀菌模块、吸尘模块及清扫模块（31），其中，所述主控制器分别与所述稳压模块、所述信号接收模块、所述驱动模块、所述杀菌模块、所述吸尘模块及所述清扫模块的一端连接，所述稳压模块的另一端与电源模块的一端连接，所述电源模块的另一端与自动充电系统的一端连接，所述信号接收模块的另一端与传感器模块的一端连接。

进一步的实施例中，所述传感器模块包括超声波传感器、碰撞传感器、红外线传感器及摄像头信号传感器，并且，所述传感器模块的另一端分别与所述超声波传感器、所述碰撞传感器、所述红外线传感器及所述摄像头信号传感器的一端连接，红外线传感器把信号传给主控制器，从而决定驱动模块让机器人本体是否爬坡；超声波测距信号传感器把信号传给主控制器，从而决定驱动模块让机器人本体是否直线行走；碰撞传感器将信号传给主控制器，从而决定驱动模块让机器人本体识别前方是否有障碍物；摄像头信号传感器把信号传给主控制器，从而决定驱动模块让机器人本体识别前方是否有垃圾。

进一步的实施例中，所述驱动模块包括驱动电机、转向电机及升降电机，并且，所述驱动模块的另一端与所述驱动电机、所述转向电机及所述升降电机的一端连接，通过驱动模块可控制驱动电机、转向电机及升降电机，可以实现机器人本体的行走、转向及爬坡。

进一步的实施例中，还包括机器人本体，所述机器人本体的底部分别设有一组前轮及两组后轮，并且，所述前轮为转向轮，两组所述后轮为定位轮，所述前轮的一侧及所述后轮的一侧且位于所述机器人本体的下端均设有所述超声波传感器，两组所述后轮之间且位于所述机器人本体的下端设有红外定位信号接收器，所述红外定位信号接收器的一侧设有吸尘口，所述红外定位信号接收器的两侧且位于两组所述后轮的内侧均设有毛刷，所述吸尘口远离所述红外定位信号接收器的一侧且位于所述机器人本体的内侧设有灰尘盒，所述红外定位信号接收器的另一侧设有两组UV杀菌灯，两组所述UV杀菌灯远离所述红外定位信号接收器的一侧设有所述碰撞传感器，通过上述装置使得机器人本体实现吸尘杀菌的作用。

进一步的实施例中，所述吸尘模块与所述吸尘口及所述灰尘盒连接，所述杀菌模块与两组所述UV杀菌灯连接，所述清扫模块与所述毛刷连接，分别控制机器人本体的清理工序。

进一步的实施例中，所述自动充电系统包括充电座，并且，所述充电座的两侧倾斜设置，所述充电座的上端一侧设有电源指示灯，所述电源指示灯的一侧且位于所述充电座的上端设有红外定位信号发射器，所述红外定位信号发射器的两侧且位于所述充电座的上端设有充电触点，所述机器人本体的外侧均匀设有若干摄像头，并且，所述摄像头与所述摄像头信号传感器连接，所述红外定位信号发射器与所述红外定位信号接收器相互配合，通过设置充电座，可以发射召回信号，引导机器人本体自动返回充电座进行充电，机器人本体在电量充足时对充电座发出的信号不做响应，当检测到自身电量不足时，机器人通过充电座发射的红外召回信号及相应算法自动返回充电座充电。

本发明的有益效果：

1、本发明基于清洁机器人自身体积尽可能小的原则，将主控制器、传感器模块、驱动模块及相关电路集成在一块电路板上，利用超声波传感器、碰撞传感器、红外线传感器及摄像头信号传感器组成多传感器系统，检测信号经调理电路处理后送主控制器，主控制器对传感器信号加以判断，根据判断结果，选定相应的控制策略，在相应的控制策略下，通过驱动模块驱动，带动前轮轮及两组后轮运动，实现避障功能；

2、本发明的机器人可以适应各种环境，不受灰尘和光线的影响，能够完成各种坡度的攀爬，并且有足够的稳定性和可靠性，能够自行识别标志物，并能及时绕障行走，能有自动判别垃圾并对其进行清理；

3、通过在机器人本体的底部中间位置安装有红外定位信号接收器及顶部安装有广角接收器，在充电座的顶部安装有红外定位信发射器，广角接收器即光学全反射元件，使得机器人本体能够在360°的有效范围内都能接收到来自充电座的信号，且可以精确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种家用型智能机器人清洁控制系统的模块示意图；

图2是根据本发明实施例的传感器模块的模块示意图；

图3是根据本发明实施例的驱动模块的模块示意图。

图4是根据本发明实施例的机器人本体底部的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的机器人本体的顶部及充电座的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的传感器模块的工作流程图；

图7是根据本发明实施例的自助充电模块的工作流程图。

图中：

1、主控制器；2、稳压模块；3、信号接收模块；4、驱动模块；5、杀菌模块；6、吸尘模块；7、电源模块；8、自动充电系统；9、传感器模块；10、超声波传感器；11、碰撞传感器；12、红外线传感器；13、摄像头信号传感器；14、驱动电机；15、转向电机；16、升降电机；17、机器人本体；18、前轮；19、后轮；20、红外定位信号接收器；21、吸尘口；22、灰尘盒；23、UV杀菌灯；24、充电座；25、电源指示灯；26、红外定位信号发射器；27、充电触点；28、广角接收器；29、摄像头；30、毛刷；31、清扫模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一，如图1-3所示，根据本发明实施例的一种家用型智能机器人清洁控制系统，包括主控制器1、稳压模块2、信号接收模块3、驱动模块4、杀菌模块5、吸尘模块6及清扫模块31，其中，主控制器1分别与稳压模块2、信号接收模块3、驱动模块4、杀菌模块5、吸尘模块6及清扫模块31的一端连接，稳压模块2的另一端与电源模块7的一端连接，电源模块7的另一端与自动充电系统8的一端连接，信号接收模块3的另一端与传感器模块9的一端连接，传感器模块9包括超声波传感器10、碰撞传感器11、红外线传感器12及摄像头信号传感器13，并且，传感器模块9的另一端分别与超声波传感器10、碰撞传感器11、红外线传感器12及摄像头信号传感器13的一端连接，驱动模块4包括驱动电机14、转向电机15及升降电机16，并且，驱动模块4的另一端与驱动电机14、转向电机15及升降电机16的一端连接。

如图6所示，对于传感器模块9的具体流程，传感器模块9包括超声波传感器10、碰撞传感器11、红外线传感器12及摄像头信号传感器13，进而红外线传感器12可发出红外线传感信号，超声波传感器10可发出超声波测距信号，碰撞传感器11可发出碰撞开关信号，摄像头信号传感器13可发出摄像头信号，再将所有的信号传递给主控制器1，从而决定驱动模块4让机器人本体17识别是否爬坡、是否直线行走、是否有障碍物、是否有垃圾，使得机器人本体17能够随意在房间内行走，遇到障碍物时，根据障碍物信息选择合适的避障策略避开障碍物，然后继续保持行走状态，直到遇到下一个障碍物，通过多组传感器的配合，使得控制系统工作可靠，避障算法有效可行，机器人本体17能够自动回避障碍物，可以在无人情况下自主工作，能够实现家居环境下的智能化清理。

实施例二，如图4所示，还包括机器人本体17，机器人本体17的底部分别设有一组前轮18及两组后轮19，并且，前轮18为转向轮，两组后轮19为定位轮，通过驱动模块4分别控制驱动电机14及转向电机15，使得驱动电机14带动后轮19运动，转向电机15带动前轮18运动，完成对机器人本体17的前进及转向，前轮18的一侧及后轮19的一侧且位于机器人本体17的下端均设有超声波传感器10，超声波传感器10用来探测前方和左右的墙壁、障碍，左边和右边的两个超声波传感器10垂直于行走方向放置，用于机器人本体17的沿边行走规划，设定机器人本体17行走时与墙边的距离值，调节机器人本体17的行走方向，使两个超声波与墙边的距离近似等于设定值，保持机器人本体17沿墙行走时保持适当的距离，不会撞到或者远离墙壁，两组后轮19之间且位于机器人本体17的下端设有红外定位信号接收器20，红外定位信号接收器20的一侧设有吸尘口21，红外定位信号接收器20的两侧且位于两组后轮19的内侧均设有毛刷30，吸尘口21远离红外定位信号接收器20的一侧且位于机器人本体17的内侧设有灰尘盒22，红外定位信号接收器20的另一侧设有两组UV杀菌灯23，两组UV杀菌灯23远离红外定位信号接收器20的一侧设有碰撞传感器11，前方两个碰撞传感器11和一个超声波传感器10配合使用，用来探测机器人本体17前半部分的环境，通过接触碰撞，检测那些未能被超声波传感器10检测到的杆状障碍比如家具腿等，吸尘模块6与吸尘口21及灰尘盒22连接，杀菌模块5与两组UV杀菌灯23连接，清扫模块31与毛刷30连接，通过吸尘口21、UV杀菌灯23及毛刷30，可完成对地面的清扫、吸尘及杀菌操作。

实施例三，如图5所示，自动充电系统8包括充电座24，并且，充电座24的两侧倾斜设置，充电座24的上端一侧设有电源指示灯25，电源指示灯25的一侧且位于充电座24的上端设有红外定位信号发射器26，红外定位信号发射器26的两侧且位于充电座24的上端设有充电触点27，机器人本体17的上端一侧设有广角接收器28，机器人本体17的外侧均匀设有若干摄像头29，并且，摄像头29与摄像头信号传感器13连接，红外定位信号发射器26与红外定位信号接收器20相互配合。

如图7所示，对于自动充电系统8具体流程，首先机器人本体17随机运动，判断广角接收器28是否能接收到充电座24的信号，当广角接收器28能接收到充电座24信号，机器人本体17直行0.1m，当广角接收器28不能接收到充电座24信号，机器人本体17继续随机运动，机器人本体17直行0.1m后进行与充电座24的对接算法，判断是否对接成功，当与充电座24对接成功时，机器人本体17继续直行，当与充电座24对接不成功时，再进行调整方向算法，继续判断是否对接成功，当与充电座24对接不成功时，机器人本体17直行进行随机运动，当与充电座24对接成功时，直行再判断是否与充电座24连接，当与充电座24连接成功时，流程结束，完成充电，当与充电座24连接不成功时，再判断是否发生偏离，当没有发生偏离时，机器人本体17继续直行再判断是否与充电连接，当发生偏离时，机器人本体17通过精准方向算法改变运动方向，再进入到第一次判断是否对接成功，直至与充电座24连接成功，算法结束。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时：通过超声波传感器10、碰撞传感器11、红外线传感器12及摄像头信号传感器13将信号发送到主控制器1内，主控制器1通过计算处理，再将信号发送到驱动模块4，驱动模块4通过控制驱动电机14、转向电机15及升降电机16，让机器人本体17识别是否爬坡、是否直线行走、是否有障碍物、是否有垃圾，再通过主控制器1对吸尘模块6、清扫模块31及杀菌模块5下达指令，使得吸尘模块6、清扫模块31及杀菌模块5分别控制吸尘口21、毛刷30及UV杀菌灯23工作，可完成对地面的清扫、吸尘及杀菌操作，通过电源模块7及稳压模块2，不仅可以给设备提供电源，也使得设备的电流电压更加稳定，当电源模块7检测到机器人本体17的电池电量不足时，能够在消耗最少电量情况下以较短路径自主返回充电座24完成充电，并且，充电座24可以发射召回信号，引导机器人本体17自动返回充电座24进行充电，机器人本体17在电量充足时对充电座24发出的信号不做响应，当检测到自身电量不足时，机器人本体17通过充电座24发射的红外召回信号及相应算法自动返回充电座24充电，当红外定位信号发射器26与红外定位信号接收器20相接触时，机器人本体17底部的充电电极与充电座24上的充电触点27接触，可进行充电，更加的智能化。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (8)

1.一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，包括主控制器（1）、稳压模块（2）、信号接收模块（3）、驱动模块（4）、杀菌模块（5）、吸尘模块（6）及清扫模块（31），其中，所述主控制器（1）分别与所述稳压模块（2）、所述信号接收模块（3）、所述驱动模块（4）、所述杀菌模块（5）、所述吸尘模块（6）及所述清扫模块（31）的一端连接，所述稳压模块（2）的另一端与电源模块（7）的一端连接，所述电源模块（7）的另一端与自动充电系统（8）的一端连接，所述信号接收模块（3）的另一端与传感器模块（9）的一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，所述传感器模块（9）包括超声波传感器（10）、碰撞传感器（11）、红外线传感器（12）及摄像头信号传感器（13），并且，所述传感器模块（9）的另一端分别与所述超声波传感器（10）、所述碰撞传感器（11）、所述红外线传感器（12）及所述摄像头信号传感器（13）的一端连接。

3.根据权利要求1所述的一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，所述驱动模块（4）包括驱动电机（14）、转向电机（15）及升降电机（16），并且，所述驱动模块（4）的另一端与所述驱动电机（14）、所述转向电机（15）及所述升降电机（16）的一端连接。

4.根据权利要求2所述的一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，还包括机器人本体（17），所述机器人本体（17）的底部分别设有一组前轮（18）及两组后轮（19），并且，所述前轮（18）为转向轮，两组所述后轮（19）为定位轮，所述前轮（18）的一侧及所述后轮（19）的一侧且位于所述机器人本体（17）的下端均设有所述超声波传感器（10），两组所述后轮（19）之间且位于所述机器人本体（17）的下端设有红外定位信号接收器（20）。

5.根据权利要求4所述的一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，所述红外定位信号接收器（20）的一侧设有吸尘口（21），所述红外定位信号接收器（20）的两侧且位于两组所述后轮（19）的内侧均设有毛刷（30），所述吸尘口（21）远离所述红外定位信号接收器（20）的一侧且位于所述机器人本体（17）的内侧设有灰尘盒（22），所述红外定位信号接收器（20）的另一侧设有两组UV杀菌灯（23），两组所述UV杀菌灯（23）远离所述红外定位信号接收器（20）的一侧设有所述碰撞传感器（11）。

6.根据权利要求5所述的一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，所述吸尘模块（6）与所述吸尘口（21）及所述灰尘盒（22）连接，所述杀菌模块（5）与两组所述UV杀菌灯（23）连接，所述清扫模块（31）与所述毛刷（30）连接。

7.根据权利要求4所述的一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，所述自动充电系统（8）包括充电座（24），并且，所述充电座（24）的两侧倾斜设置，所述充电座（24）的上端一侧设有电源指示灯（25），所述电源指示灯（25）的一侧且位于所述充电座（24）的上端设有红外定位信号发射器（26），所述红外定位信号发射器（26）的两侧且位于所述充电座（24）的上端设有充电触点（27）。

8.根据权利要求7所述的一种家用型智能机器人清洁控制系统，其特征在于，所述机器人本体（17）的上端一侧设有广角接收器（28），所述机器人本体（17）的外侧均匀设有若干摄像头（29），并且，所述摄像头（29）与所述摄像头信号传感器（13）连接，所述红外定位信号发射器（26）与所述红外定位信号接收器（20）相互配合。