CN111067431B - 一种扫地机及其检测控制清扫的方法 - Google Patents

Abstract

一种扫地机及其检测控制清扫的方法，扫地机包括检测模块和运动模块，检测模块活动安装于扫地机的底部，运动模块用于控制检测模块相对于扫地机的底部向外伸出或回退复位，使得检测模块可伸缩地活动设置于扫地机的底部。检测控制清扫方法包括如下步骤：从扫地机的底部向外伸出检测模块，获取底部周边的整体环境信息；根据整体环境信息，确定清扫工作的运行方向；持续检测工作，获取扫地机运动方向外方的局部环境信息；检测到地面上存在障碍物时，判断能否越过该障碍物；根据判断结果，越过该障碍物或绕开该障碍物。本发明能够使能够使扫地机获取其底部周边的环境信息，从而使扫地机绕开小型障碍物，顺利运作，避免无意义碰撞。

Description

一种扫地机及其检测控制清扫的方法

技术领域

本发明涉及扫地机领域，特别是一种扫地机及其检测控制清扫的方法。

背景技术

扫地机，又称扫地机器人的一种智能家用电器，凭借一定的人工智能，自动在室内完成底板清理工作。随着时代的进步，扫地机已陆续出现在家家户户，在人们的日常生活中发挥着重要作用，极大的提高了人们的生活质量。

一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器，也统一归为扫地机。

现有的扫地机的检测模块基本是固定设置在扫地机表面，检测视野通过扫地机自身转动实现改变；具有以下不足：一是检测模块在规划清扫路径时，由于无法获取扫地机底部周边的环境，若扫地机底部周边存有小型障碍物（如拖鞋等），扫地机会被该小型障碍物卡住而导致无法行动；二是扫地机在清扫过程中，扫地机运动方向的下方的检测盲区大，无法精准地实时获取扫地机下方的障碍物信息，造成无意义碰撞，避障能力弱。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种扫地机及其检测控制清扫的方法，能够使扫地机获取其底部周边的环境信息，规划完善的工作路线，从而使扫地机绕开位于其底部周边的小型障碍物，顺利运作，避免无意义碰撞，提高扫地机的避障能力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种扫地机，包括检测模块和运动模块，所述检测模块活动安装于所述扫地机的底部，所述运动模块用于控制所述检测模块相对于所述扫地机的底部向外伸出或回退复位，使得所述检测模块可伸缩地活动设置于所述扫地机的底部。

进一步，所述运动模块位于所述扫地机的内部，所述运动模块包括伸缩组件和摆动组件，所述检测模块活动地设置在所述伸缩组件，所述伸缩组件固定设置在所述摆动组件的摆动端面。

进一步，所述检测模块与所述伸缩组件之间设有水平调节座，所述检测模块安装在所述水平调节座的底面，所述水平调节座活动铰接于所述伸缩组件的伸缩端部的下方。

进一步，所述伸缩端部设有铰接架，所述水平调节座铰接在所述铰接架。

进一步，所述水平调节座包括调节驱动器和基座，所述检测模块安装在所述基座的基面，所述基座铰接在所述铰接架，所述调节驱动器设置在所述基座的内部，所述水平调节座与所述伸缩组件之间设有调节配合件。

进一步，所述调节配合件包括第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮设置在所述调节驱动器的驱动轴，所述第四齿轮垂直并固定地设置在所述伸缩端部。

进一步，所述检测模块设有自转驱动器，所述自转驱动器驱动所述检测模块转动，以检测各个方向情况。

一种检测控制清扫方法，包括以下步骤：

从扫地机的底部向外伸出检测模块，获取底部周边的整体环境信息；

根据整体环境信息，确定清扫工作的运行方向；

持续检测工作，获取扫地机运动方向的下方的局部环境信息；

当检测到地面存在障碍物时，判断能否越过该障碍物；

根据判断结果，越过该障碍物或绕开该障碍物。

进一步，所述扫地机越过障碍物的过程为：

驱动所述检测模块往所述扫地机缩进；所述扫地机越过障碍物后，驱动所述检测模块重新伸出，继续进行检测工作。

进一步，获取所述扫地机底部周边的整体环境信息的过程为：

所述扫地机伸出所述检测模块，所述自转驱动器驱动所述检测模块转动，获取所述扫地机底部周边的整体环境信息。

进一步，所述扫地机通过所述检测模块及所述扫地机内置的传感器建立地图并进行定位。

进一步，所述检测模块的伸缩运动方向与所述扫地机的垂直中轴线的夹角为φ，其中0°≤φ≤60°。

进一步，所述检测模块相对于所述扫地机的垂直方向行程为H，其中0mm≤H≤50mm。

进一步，所述检测模块对其检测端的正前方的上下方向检测角度为β，其中-50°≤β≤30°。

进一步，所述扫地机结束清洁任务后，所述检测模块缩进到所述扫地机内收纳。

进一步，全区域清扫完成后，所述扫地机根据所述检测模块及所述扫地机内置传感器所建立的地图找充电桩进行回充。

本发明根据上述内容提出一种扫地机及其检测控制清扫的方法，所述检测模块活动安装于所述扫地机的底部，所述运动模块用于控制所述检测模块相对于所述扫地机的底部向外伸出，使得所述检测模块可伸缩地活动地设置于所述扫地机的底部。

因此，所述检测模块能够从所述扫地机的底部伸出，获取所述扫地机底部周边的整体环境信息，根据所述整体环境信息规划完善的工作路线，使所述扫地机可绕开位于其底部周边的小型障碍物，再进行清扫工作，从而避免所述扫地机启动时被位于其底部周边的小型障碍物挡住或卡住而导致无法行动；

在清扫过程中持续地对所述扫地机的底部周边进行检测，实时获取所述扫地机底部周边的局部环境信息，识别并绕开位于所述扫地机运动方向的下方的小型障碍物，从而避免所述扫地机发生无意义碰撞，提高所述扫地机的避障能力；

所述扫地机通过底部检测，可更加准确的获取障碍物的高度或厚度，避免当所述检测模块11设在所述本体的顶部时存在的视觉高度误差，可减少不必要的缩进。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例中检测模块伸出状态示意图；

图3是本发明的一个实施例中检测模块摆动伸出状态示意图；

图4是本发明的一个实施例中检测模块和运动模块的结构示意图；

图5是本发明的一个实施例中伸缩组件的结构示意图。

其中：1、扫地机；11、检测模块；111、自转驱动器；12、运动模块；121、伸缩组件；1211、伸缩端部；1212、固定端部；1213、铰接架；122、摆动组件；1221、摆动端面；1222、底座；1223、摆动驱动器；1224、传动件；1225、第一齿轮；1226、第二齿轮；123、水平调节座；1231、调节驱动器；1232、基座；124、调节配合件；1241、第三齿轮；1242、第四齿轮；125、活动部；1251、伸缩柱；1252、导向支柱；126、驱动部；1261、电力驱动器；1262、升降圆柱；1263、斜截端面；127、支承杆；1271、滑轮；2、垂直中轴线。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1至4所示，一种扫地机，包括检测模块11和运动模块12，所述检测模块11活动安装于所述扫地机1的底部，所述运动模块12用于控制所述检测模块11相对于所述扫地机1的底部向外伸出或回退复位，使得所述检测模块11可伸缩地活动设置于所述扫地机1的底部。

具体地，所述检测模块11用于获取外部环境信息、构建地图、定位及检测障碍物，所述检测模块11可以是红外检测模块、超声检测模块、激光检测模块和视觉检测模块等，所述扫地机1还设有内置传感器，其中内置传感器可以是陀螺仪、加速度传感器等惯性测量单元。

由于本实施例中的所述检测模块11活动安装于所述扫地机1的底部，所述运动模块12用于控制所述检测模块11相对于所述扫地机1的底部向外伸出，使得所述检测模块11可活动地设置于所述扫地机1的底部；因此，所述检测模块11能够从所述扫地机1的底部伸出，获取所述扫地机1底部周边的整体环境信息，根据所述整体环境信息规划完善的工作路线，使所述扫地机1可绕开位于其底部周边的小型障碍物，再进行清扫工作，从而避免所述扫地机1启动时被位于其底部周边的小型障碍物挡住或卡住而导致无法行动；

在清扫过程中持续地对所述扫地机1的底部周边进行检测，实时获取所述扫地机1底部周边的局部环境信息，识别并绕开位于所述扫地机1运动方向的下的小型障碍物，从而避免所述扫地机1发生无意义碰撞，提高所述扫地机1的避障能力；

所述扫地机1通过底部检测，可更加准确的获取障碍物的高度或厚度，避免当所述检测模块11设在所述本体的顶部时存在的视觉高度误差，可减少不必要的缩进。

进一步，所述运动模块12位于所述扫地机1的内部，所述运动模块12包括伸缩组件121和摆动组件122，所述检测模块11设置在所述伸缩组件121，如所述检测模块11设置在所述伸缩组件121的伸缩端部1211或所述伸缩组件121的侧壁，所述伸缩组件121的另一端部为固定端部1212，其固定地设置在所述摆动组件122的摆动端面1221。

其中，所述伸缩组件121可以是气缸驱动的伸缩组件、液压驱动的伸缩组件或由电力驱动的伸缩组件等伸缩组件。具体地，如图5所示，一种由电力驱动的伸缩组件，由电力驱动的所述伸缩组件121包括活动部125和驱动部126，所述驱动部126设置在所述活动部125的旁侧。所述活动部125包括伸缩柱1251和导向支柱1252，所述检测模块11设置在所述伸缩柱1251的端面。所述驱动部126包括电力驱动器1261和升降圆柱1262，所述电力驱动器1261可以是是直流电动机、交流电动机、伺服电机等电动机，所述升降圆柱1262的顶部设有斜截端面1263，所述升降圆柱1262的底部与所述电力驱动器1261的驱动轴连接。所述活动部125和所述驱动部126之间设有支承杆127，所述支承杆127水平地设置在所述驱动部126和所述活动部125之间。所述支承杆127的一端固定设置在所述伸缩柱1251，所述支承杆127的另一端为自由端，其活动地设置在所述斜截端面1263，更优地，所述支承杆127的自由端设有滑轮1271，滚动摩擦代替滑动摩擦，减少支承杆127与所述斜截端面1263之间的摩擦力。所述斜截端面1263通过所述支承杆127支承所述伸缩柱1251，通过所述电力驱动器1261驱动所述升降圆柱1262转动，使所述升降圆柱1262绕其纵向中心轴转动，通过将所述支承杆127的自由端设置在所述升降圆柱1262的所述斜截端面1263，使所述支承杆127因所述斜截端面1263纵向高度的变化而升降所述伸缩柱1251，从而实现所述检测模块11的伸缩运动。

其中，如图4所示，所述摆动组件122包括底座1222和摆动驱动器1223，所述伸缩组件121安装在所述底座1222的底面，所述摆动驱动器1223设置在所述底座1221的上方，所述摆动驱动器1223和所述底座1222之间设有传动件1224，所述摆动驱动器1223通过所述传动件1224摆动所述底座1222，以改变所述伸缩组件121的伸缩方向，使得所述检测模块11的伸缩方向与所述扫地机1的垂直中轴线2的夹角φ可变。其中，所述垂直中轴线2是指所述扫地机1竖直方向的中心轴线。通过改变所述检测模块11的伸缩方向与所述垂直中轴线2的夹角φ，实现所述检测模块11可倾斜向下地向外侧伸出，避免所述扫地机1的底面进入检测视野而加大检测盲区。利于所述检测模块11精确地实时检测所述扫地机1底部周边的障碍物，避免无意义碰撞。

其中，所述摆动驱动器1223可以是直流电动机、交流电动机、伺服电机等电动机。所述传动件1224可以是齿轮、连杆等传动件，更优地，选用齿轮传动。如图4所示，所述传动件1224包括第一齿轮1225和第二齿轮1226，所述第二齿轮1226设置在所述底座1222的顶面，通过所述摆动驱动器1223带动所述第一齿轮1225旋转，所述第一齿轮1225带动所述第二齿轮1226转动，从而使所述底座1222可摆动，进而改变所述伸缩组件121的伸缩方向，使得所述检测模块11的伸缩方向与所述垂直中轴线2的夹角φ可变。

进一步，所述检测模块11与所述伸缩组件121之间设有水平调节座123，所述检测模块11安装在所述水平调节座123的底面，所述水平调节座123活动地设置在所述伸缩端部1211的下方。

通过所述水平调节座123，使所述检测模块11的检测方向保持正前方，避免所述检测模块11的检测方向跟随所述伸缩组件121摆动而朝向所述扫地机1的底面，利于所述检测模块11精确地获取所述扫地机1底部周边的环境信息，从而精确地实时检测所述扫地机1底部周边的障碍物，减少无意义碰撞。

具体地，如图4所示，所述伸缩端部1211设有铰接架1213，所述水平调节座123铰接在所述铰接架1213。其中，所述水平调节座123包括调节驱动器1231和基座1232，所述检测模块11安装在所述基座1232的底面，所述调节驱动器1231设置在所述基座1232的内部，所述基座1232铰接在所述铰接架1213。其中，所述调节驱动器1231可以是直流电动机、交流电动机、伺服电机等电动机。进一步，所述水平调节座123与所述伸缩组件121之间设有调节配合件124，所述调节配合件124包括第三齿轮1241和第四齿轮1242，所述第三齿轮1241设置在所述调节驱动器1231的驱动轴，所述第四齿轮1242垂直并固定地设置在所述伸缩组件121的所述伸缩端部1211。通过所述调节驱动器1231驱动所述第三齿轮1241转动，从而使所述水平调节座绕所述第四齿轮1242摆动，以保持所述检测模块11的检测方向保持正前方。

进一步，所述检测模块11设有自转驱动器111，所述自转驱动器111驱动所述检测模块11转动，以检测各个方向情况。

所述自转驱动器111可以是直流电动机、交流电动机、伺服电机等电动机所述自转驱动器111的驱动轴设置在所述检测模块11的中心轴线，所述自转驱动器111驱动所述检测模块11转动，实现所述检测模块11全方位检测所述扫地机1底部周边的整体环境，利于规划完整的清扫路线。

一种检测控制清扫方法，包括以下步骤：

从扫地机1的底部向外伸出检测模块11，获取底部周边的整体环境信息；

根据整体环境信息，确定清扫工作的运行方向；

持续检测工作，获取扫地机1运动方向的下方的局部环境信息；

当检测到地面存在障碍物时，判断能否越过该障碍物；具体地，所述扫地机1的设有越障高度，所述越障高度15～20mm，所述检测模块11获取障碍物的高度信息，若所述扫地机1的越障高度低于障碍物的高度，则判断不可越过该障碍物，若所述扫地机1的越障高度高于障碍物的高度，则判断为可越过该障碍物。

根据判断结果，越过该障碍物或绕开该障碍物。若判断结果为可越过该障碍物，则越过该障碍物；若判断结果不能越过该障碍物，则绕开该障碍物。

本实施例中的所述检测模块11通过所述运动模块12安装于所述扫地机1的底部，所述运动模块12用于控制所述检测模块11相对于所述扫地机1的底部向外伸出，使得所述检测模块11可活动地设置于所述扫地机1的底部；因此，所述检测模块11能够从所述扫地机1的底部伸出，获取所述扫地机1底部周边的整体环境信息，根据所述整体环境信息规划完善的工作路线，使所述扫地机1可绕开位于其底部周边的小型障碍物，再进行清扫工作，从而避免所述扫地机1启动时被位于其底部周边的小型障碍物挡住或卡住而导致无法行动；

在清扫过程中持续地对所述扫地机1的底部周边进行检测，实时获取所述扫地机1底部周边的局部环境信息，识别并绕开位于所述扫地机1运动方向的下方的小型障碍物，从而避免所述扫地机1发生无意义碰撞，提高所述扫地机1的避障能力。

进一步，所述扫地机1越过障碍物的过程为：

驱动所述检测模块11往所述扫地机1缩进对应高度，所述对应高度指以避免所述检测模块11与障碍物碰撞的缩进高度，具体算法可以是当前所述检测模块11距离地面的高度减去障碍物最高点的高度；

所述扫地机1越过障碍物后，驱动所述检测模块11重新伸出，继续进行检测工作。

由于所述检测模块11从底部向外伸出，伸出过程中，降低了障碍物可通过高度，为此，通过所述运动模块12将所述检测模块11向内缩进，避免所述检测模块11与障碍物碰撞，利于所述扫地机1越过障碍物。

进一步，获取所述扫地机1底部周边的整体环境信息的过程为：

所述扫地机1伸出所述检测模块11，所述自转驱动器111驱动所述检测模块11转动，获取所述扫地机1底部周边的整体环境信息。

通过所述运动模块12控制所述检测模块11相对于所述扫地机1的底部向外伸出，再通过所述自转驱动器111驱动所述检测模块11转动，从而实现所述检测模块11全方位检测所述扫地机1底部周边的整体环境，获取所述扫地机1底部周边的整体环境信息，根据整体环境信息规划完善的工作路线，使所述扫地机1可绕开位于其底部周边的小型障碍物，再进行清扫工作，从而避免所述扫地机1启动时被位于其底部周边的小型障碍物挡住或卡住而导致无法行动。

进一步，所述扫地机1通过所述检测模块11及所述扫地机1内置的传感器建立地图并进行定位。

其中，所述扫地机1内置的传感器可以是陀螺仪或加速度传感器等惯性测量单元。在清扫过程中，通过所述检测模块11和传感器获取所述扫地机1周边环境信息，建立更加精准立体的地图，利于确定规划清扫路径，减少碰撞。

更优地，所述检测模块11的伸缩运动方向与所述垂直中轴线2的夹角为φ，其中0°≤φ≤60°。

更优地，所述检测模块11相对于所述扫地机1的垂直方向行程为H，其中0mm≤H≤50mm。

更优地，所述检测模块11对其检测端的正前方的上下方向检测角度为β，其中-50°≤β≤30°，其中，水平线下方的检测角度为负，水平线上方的检测角度为正。

进一步，所述扫地机1结束清洁任务后，所述检测模块11缩进到所述扫地机1内收纳。

当所述扫地机1结束清洁任务后，所述运动模块12控制所述检测模块11缩进所述扫地机1内收纳，避免所述检测模块11外露，提高所述检测模块11的工作寿命。

进一步，全区域清扫完成后，所述扫地机1根据所述检测模块11及所述扫地机1内置传感器所建立的地图找充电桩进行回充。

具体地，在一定范围内接收到充电桩发出的定位信号后，结合定位信号进行定位，提高回充位置控制精度，所述扫地机1回桩充电后，确保下一次所述扫地机1清扫工作时有足够的电量。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种扫地机，其特征在于：包括检测模块（11）和运动模块（12），所述检测模块（11）活动安装于所述扫地机（1）的底部，所述运动模块（12）用于控制所述检测模块（11）相对于所述扫地机（1）的底部向外伸出或回退复位，使得所述检测模块（11）可伸缩地活动设置于所述扫地机（1）的底部；

所述运动模块（12）位于所述扫地机（1）的内部，所述运动模块（12）包括伸缩组件（121）和摆动组件（122），所述检测模块（11）设置在所述伸缩组件（121），所述伸缩组件（121）固定设置在所述摆动组件（122）的摆动端面（1221）；所述摆动组件（122）用于改变所述伸缩组件（121）的伸缩方向，使得所述检测模块（11）的伸缩方向与所述扫地机（1）的垂直中轴线（2）的夹角可变，实现所述检测模块（11）可倾斜向下地向外侧伸出检测所述扫地机（1）底部周边的障碍物；

所述检测模块（11）与所述伸缩组件（121）之间设有水平调节座（123），所述检测模块（11）安装在所述水平调节座（123）的底面，所述水平调节座（123）活动铰接于所述伸缩组件（121）的伸缩端部（1211）的下方；所述水平调节座（123）用于使所述检测模块（11）的检测方向保持正前方。

2.根据权利要求1所述的一种扫地机，其特征在于：所述伸缩端部（1211）设有铰接架（1213），所述水平调节座（123）铰接在所述铰接架（1213）。

3.根据权利要求2所述的一种扫地机，其特征在于：所述水平调节座（123）包括调节驱动器（1231）和基座（1232），所述检测模块（11）安装在所述基座（1232）的基面，所述基座（1232）铰接在所述铰接架（1213），所述调节驱动器（1231）设置在所述基座（1232）的内部，所述水平调节座（123）与所述伸缩组件（121）之间设有调节配合件（124）。

4.根据权利要求3所述的一种扫地机，其特征在于：所述调节配合件（124）包括第三齿轮（1241）和第四齿轮（1242），所述第三齿轮（1241）设置在所述调节驱动器（1231）的驱动轴，所述第四齿轮（1242）垂直并固定地设置在所述伸缩端部（1211）。

5.根据权利要求1所述的一种扫地机，其特征在于：所述检测模块（11）设有自转驱动器（111），所述自转驱动器（111）驱动所述检测模块（11）自转。

6.一种检测控制清扫方法，其特征在于：应用于权利要求1所述的一种扫地机，包括以下步骤：

从扫地机（1）的底部向外伸出检测模块（11），获取底部周边的整体环境信息；

根据整体环境信息，确定清扫工作的运行方向；

持续检测工作，获取扫地机（1）运动方向的下方的局部环境信息；

当检测到地面存在障碍物时，判断能否越过该障碍物；

根据判断结果，越过该障碍物或绕开该障碍物。

7.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：所述扫地机（1）越过障碍物的过程为：

驱动所述检测模块（11）往所述扫地机（1）缩进；所述扫地机（1）越过障碍物后，驱动所述检测模块（11）重新伸出，继续进行检测工作。

8.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：所述检测模块（11）设有自转驱动器（111），获取所述扫地机（1）底部周边的整体环境信息的过程为：

所述扫地机（1）伸出所述检测模块（11），所述自转驱动器（111）驱动所述检测模块（11）转动，获取所述扫地机（1）底部周边的整体环境信息。

9.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：所述扫地机（1）通过所述检测模块（11）及所述扫地机（1）内置的传感器建立地图并进行定位。

10.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：所述检测模块（11）的伸缩运动方向与所述扫地机（1）的垂直中轴线（2）的夹角为φ，其中0°≤φ≤60°。

11.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：所述检测模块（11）相对于所述扫地机（1）的垂直方向行程为H，其中0mm≤H≤50mm。

12.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：所述检测模块（11）对其检测端的正前方的上下方向检测角度为β，其中-50°≤β≤30°。

13.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：所述扫地机（1）结束清洁任务后，所述检测模块（11）缩进到所述扫地机（1）内收纳。

14.根据权利要求6所述的一种检测控制清扫方法，其特征在于：全区域清扫完成后，所述扫地机（1）根据所述检测模块（11）及所述扫地机（1）内置传感器所建立的地图找充电桩进行回充。