CN110547732A - 一种扫地机障碍物检测装置以及检测脱困方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫地机障碍物检测装置，包括扫地机本体、驱动轮组、从动轮、主控模块、碰撞感应模块、距离感应模块，以及一种基于扫地机障碍检测装置的检测及脱困方法，包括步骤1至步骤7。实现扫地机对边界的详细检测，提高了脱困效率，排除了虚假困境，在一定程度增加了机器清扫覆盖。

Description

一种扫地机障碍物检测装置以及检测脱困方法

技术领域

本发明涉及智能清洁扫地机本体人技术领域，具体为一种扫地机障碍物检测装置以及检测脱困方法。

背景技术

随着自动化技术的发展及日益提高的物质生活水平，越来越多的自动化家电设备进入到人们的日常生活。在今年，扫地机本体作为一种在某些场景替代吸尘器的家用电器渐渐进入到普通家庭的视野。家居环境地形的高度复杂，决定了探测、判定障碍物情况成为了扫地机本体设计中的重要任务。

目前扫地机本体障碍物检测多使用机械碰撞式或红外反射式方法检测，其中机械碰撞式能检测前方较大区域内障碍，由于碰撞机构的连续性，可做到前进方向无盲区，但受限与结构的复杂性与成本因素，这种方法不能精确的判断障碍物方位及边界信息；红外反射式碰撞检测装置由数对红外收发对管组成，现有检测方法中，两组对管之间为检测盲区；以上两种方法都存在检测效率低下、容易误判的问题。另有使用红外激光雷达检测检测障碍物的方法，红外激光雷达成本高，并带有机械旋转装置，受限于信号特征，其传感器也不能遮蔽，其使用寿命低，且其开放式的结构也使得扫地机本体的防水防尘性能非常的低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对以上问题，本发明提供一种成本低寿命高的扫地机本体障碍物检测装置和基于扫地机本体障碍物检测装置的检测及脱困方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：1、一种扫地机障碍物检测装置，包括扫地机本体、驱动轮组、从动轮、主控模块、碰撞感应模块、距离感应模块，其特征在于：

所述扫地机本体呈圆形，所述主控模块嵌入于所述扫地机本体内，所述驱动轮组和从动轮设置于所述扫地机本体底部；

所述碰撞感应模块呈半圆形，且所述碰撞感应模块贴合于所述扫地机本体前侧，所述距离感应模块设置于所述扫地机本体前端中心，所述碰撞感应模块的对应所述距离感应模块设置有开口；

所述碰撞感应模块、距离感应模块以及驱动轮组均与所述主控模块电性连接。

优选地、所述驱动轮组包括两个对称设置的主动轮，所述主动轮与从动轮呈三角稳定结构分布于所述扫地机本体底部。

优选地、所述距离感应模块包括发射部分与接收部分，所述发射部分和接收部分均具有固定的方向以及夹度。

优选地、所述距离感应模块包括多个距离传感器，所述碰撞感应模块包括多个碰撞传感器。

优选地、所述碰撞模块还包括半圆形挡板，所述挡板贴合于所述扫地机本体前侧，所述碰撞传感器均匀分布于所述挡板与所述扫地机本体前侧之间。

一种基于扫地机本体障碍物检测装置的检测及脱困方法，其特征在于：包括步骤1至步骤7；

步骤1：主控模块实时检测碰撞感应模块是否有碰撞信号，若发现碰撞信号则执行步骤2，若无碰撞信号，则执行步骤7，

步骤2：主控模块控制主动轮带动扫地机本体后退一段距离，执行步骤3；

步骤3：主控模块控制主动轮组带动扫地机本体转动，距离感应模块扫描，并将数据传输给主控模块，所述主控模块记录并分析来自的所述距离传感器的一系列距离信息，执行步骤4；

步骤4：主控模块再次检测碰撞传感器是否有碰撞信号，若发现碰撞信号则执行步骤2，若无碰撞信号，则执行步骤5；

步骤5：主控模块利用步骤3中记录的距离信息组，并结合扫地机本体自身尺寸及姿态信息，计算是否存在可通过区域，若发现可通过区域，执行步骤6，若无可通过区域，则执行步骤3；

步骤6：扫地机本体行走至可通过区域并执行步骤7；

步骤7：主控模块控制行走轮带动扫地机本体正常行走，并执行步骤1。

(三)有益效果

本发明提供了一种扫地机障碍物检测装置以及检测脱困方法，具备以下益效果，通过利用距离感应模块、碰撞感应模块与扫地机本体的主控模块以及驱动轮组相互配合实现对扫地机本体边界的详细检测，并利用步骤1至步骤7的检测以及脱困方法，实现利用主控模块计算分析距离感应模块所获得的一系的距离数据，来提升脱困的效率，排除了虚假困境，在一定程度增加了扫地机本体清扫覆盖，并提升扫地机本体的智能程度。

附图说明

图1为本发明整体结构俯视示意图；

图2为本发明整体结构前视示意图；

图3为本发明的检测及脱困方法流程示意图；

图4为本发明遇障姿态示意图一；

图5为本发明遇障姿态示意图二；

图6为本发明遇障姿态示意图三；

图7为本发明遇障姿态示意图四；

图8为本发明遇障姿态示意图五；

图9为本发明遇障姿态示意图六；

图10为本发明遇障姿态示意图七；

图11为本发明遇障姿态示意图八；

图12为本发明遇障姿态示意图九；

附图标记：1、扫地机本体，2、碰撞感应模块，3、主控模块，4、距离感应模块，41、发射部分，42、接收部分，5、主动轮，6、从动轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种扫地机障碍物检测装置，包括扫地机本体1、驱动轮组、从动轮6、主控模块3、碰撞感应模块2、距离感应模块4；

所述扫地机本体1呈圆形，圆形外观的扫地机本体1外形，能够在一定程度上减少扫地机本体1清扫死角，并且能够便于各类感应模块检测脱困，所述主控模块3嵌入于所述扫地机本体1内，所述驱动轮组和从动轮6设置于所述扫地机本体1底部；

所述碰撞感应模块2呈半圆形，且所述碰撞感应模块2贴合于所述扫地机本体1前侧，由此覆盖了扫地机本体1的半个侧边缘，使得碰撞感应模块2的直径稍大于扫地机本体1直径，因此在碰撞感应模块2检测到碰撞时，能基本确定扫地机本体1无法通过，由此提升碰撞感应模块2的检测范围，以及准确率，所述距离感应模块4设置于所述扫地机本体1前端中心，用于准确检测位于前端的障碍物，所述碰撞感应模块2的对应所述距离感应模块4设置有开口，保证距离检测信号(距离传感器可以是声波传感器或者红外传感器等)的正常收发。

所述碰撞感应模块2、距离感应模块4以及驱动轮组均与所述主控模块3电性连接，主控模块3用于接收分析碰撞感应模块2以及距离感应模块4的信号，并由此调控驱动轮组带动扫地机本体1转动、直行或者后退。

优选地，所述驱动轮组包括两个对称设置的主动轮5，所述主动轮5与从动轮6呈三角稳定结构分布于所述扫地机本体1底部，为扫地机本体1提供强有力支撑，以及行走能力，所述驱动轮组还包括驱动电机以及减速机，为主动轮5提供动力以及扭矩。

优选地，所述距离感应模块4包括发射部分41与接收部分42，所述发射部分41和接收部分42均具有固定的方向以以及接收部分42的固定方向以及夹角是为了信号的发射以及接收更加准确。其发射部分41的控制电路接口与接收部分42的信号检测电路输出接口与主控模块3电性连接；

距离感应模块4输出接口可以为数字接口或模拟接口，以数字信号或模拟信号输出表征被测物品与传感器距离距离；

优选地，所述距离感应模块4包括多个距离传感器，所述碰撞感应模块2包括多个碰撞传感器(可以是微型压力传感器以及微型震动传感器，通过感受距离感应模块4受到的压力和震动来确定是否有碰撞)，还包括半圆形挡板，多个碰撞感应器均匀分布在半圆形挡板与扫地机本体1前侧之间，由此保证主控模块3能迅速准确确定扫地机本体1碰撞的区域，

图3所示的基于权利要求1-4任意一项所述的扫地机本体障碍物检测装置的检测及脱困方法，包括步骤1至步骤7；

步骤1：扫地机在行走过程中主控模块3实时检测碰撞感应模块2是否有碰撞信号，若发现碰撞信号则停止行走执行步骤2，若无碰撞信号，则执行步骤7，

步骤2：主控模块3控制主动轮5带动扫地机本体1后退一段距离，为距离感应模块4扫描提供一定距离，使得扫描的范围足够的广阔，执行步骤3；

步骤3：主控模块3控制主动轮5(两个主动轮5相对反向转动就可以使得扫地机本体1原地转动，而在行走过程中，两个主动轮5产生转速差就可以时间转弯)组带动扫地机本体1转动，使得扫地机本体1上的距离传感器正对障碍物(其障碍物的方位的判定原理：碰撞感应模块2在受到撞击时，其受到撞击的区域中的碰撞传感器信号比较的强烈，且撞击区受到的压力或者震动向四周扩散，因此离撞击越远的碰撞传感器的信号就越弱，主控模块3通过比较这些碰撞传感器的信息，就能够确定扫地机本体1受到撞击的方位，为扫地机本体1的转动提供数据支持)，距离感应模块4扫描，并将数据传输给主控模块3，所述主控模块3记录并分析来自的所述距离传感器的一系列距离信息，若距离传感器探测到前方有障碍物则继续转动，若距离传感器未探测到前方有障碍物则执行步骤4；

步骤4：主控模块3再次检测碰撞传感器是否有碰撞信号，若发现碰撞信号则执行步骤2，若无碰撞信号，则执行步骤5；

步骤5：主控模块3利用步骤3中记录的距离信息组，并结合扫地机本体1自身尺寸及姿态信息，计算是否存在可通过区域，若发现可通过区域，执行步骤6，若无可通过区域，则执行步骤3；

步骤6：扫地机本体1行走至可通过区域并执行步骤7；

步骤7：主控模块3控制行走轮带动扫地机本体1正常行走，并执行步骤1。

实施例一：如图4至图7所示情况下扫地机本体1的工作状态：图4所示场景，存在障碍物A、B、C，扫地机本体1如图中姿态向障碍物C方向运动；所述的障碍物C在距离传感器检测角度之外，因此扫地机本体1运动过程中执行步骤1，至感触到碰撞信号后执行步骤2既：扫地机本体1后退一段距离后，执行步骤3既：按图中箭头方向转动，并记录扫地机本体1运动信息及距离传感器信息；

扫地机本体1转动至图5所示位置和姿态时，执行步骤5既：主控模块计算出障碍物C左侧空域可否通过；若可以通过则执行步骤6；

后执行步骤7期：扫地机本体1转动至图6中所示位置和姿态，控制器计算出障碍物C左侧空域可通过；

实施例二：如下图8至图12所示场景，存在障碍物A、B、C，机器如图中姿态向障碍物A方向运动；障碍物A在距离传感器检测角度之外如图8，机器运动过程中执行步骤1既：碰撞传感器与障碍物A发生碰撞，碰撞信号触发，在执行步骤2既：扫地机本体1后退一段距离后，然后执行步骤3既：按图9中箭头方向转动，并记录扫地机本体1的运动信息及距离传感器信息；在记录9所示的障碍物A后，继续转动记录图10所示障碍物B位置，并计算障碍B与障碍物B之间的距离，然后执行步骤4和步骤5准备通过，无通过区域则执行步骤三，如图11由此继续测定测定障碍物B至障碍物C之间的距离，然后再次执行步骤4和步骤5，有通过区域则执行步骤6和步骤7如图12，由此实现脱困。

通过实施例一和实施二可以说明运用此脱困和检测方法的扫地机本体1具有良好的脱困能力，尤其在实际的实用环境中如，处在桌子和凳子低下等复杂环境中具有很好的检测和脱困能力。

本发明创新点在于：提供一种成本低寿命高的扫地机本体1障碍物检测装置和基于扫地机本体1障碍物检测装置的检测及脱困方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种扫地机障碍物检测装置，包括扫地机本体、驱动轮组、从动轮、主控模块、碰撞感应模块、距离感应模块，其特征在于：

所述扫地机本体呈圆形，所述主控模块嵌入于所述扫地机本体内，所述驱动轮组和从动轮设置于所述扫地机本体底部；

所述碰撞感应模块呈半圆形，且所述碰撞感应模块贴合于所述扫地机本体前侧，所述距离感应模块设置于所述扫地机本体前端中心，所述碰撞感应模块的对应所述距离感应模块设置有开口；

所述碰撞感应模块、距离感应模块以及驱动轮组均与所述主控模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种扫地机障碍物检测装置，其特征在于：所述驱动轮组包括两个对称设置的主动轮，所述主动轮与从动轮呈三角稳定结构分布于所述扫地机本体底部。

3.根据权利要求1所述的一种扫地机障碍物检测装置，其特征在于：所述距离感应模块包括发射部分与接收部分，所述发射部分和接收部分均具有固定的方向以及夹度。

4.根据权利要求1所述的一种扫地机障碍物检测装置，其特征在于：所述距离感应模块包括多个距离传感器，所述碰撞感应模块包括多个碰撞传感器。

5.根据权利要求1所述的一种扫地机障碍物检测装置，其特征在于：所述碰撞模块还包括半圆形挡板，所述挡板贴合于所述扫地机本体前侧，所述碰撞传感器均匀分布于所述挡板与所述扫地机本体前侧之间。

6.一种基于扫地机本体障碍物检测装置的检测及脱困方法，其特征在于：包括步骤1至步骤7；

步骤1：主控模块实时检测碰撞感应模块是否有碰撞信号，若发现碰撞信号则执行步骤2，若无碰撞信号，则执行步骤7，

步骤2：主控模块控制主动轮带动扫地机本体后退一段距离，执行步骤3；

步骤3：主控模块控制主动轮组带动扫地机本体转动，距离感应模块扫描，并将数据传输给主控模块，所述主控模块记录并分析来自的所述距离传感器的一系列距离信息，执行步骤4；

步骤4：主控模块再次检测碰撞传感器是否有碰撞信号，若发现碰撞信号则执行步骤2，若无碰撞信号，则执行步骤5；

步骤5：主控模块利用步骤3中记录的距离信息组，并结合扫地机本体自身尺寸及姿态信息，计算是否存在可通过区域，若发现可通过区域，执行步骤6，若无可通过区域，则执行步骤3；

步骤6：扫地机本体行走至可通过区域并执行步骤7；

步骤7：主控模块控制行走轮带动扫地机本体正常行走，并执行步骤1。