CN111166237A - 扫地机器人及其多向碰撞检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫地机器人及其多向碰撞检测装置和方法，该多向碰撞检测装置包括：第一侧向开关传感器，用于感知所述扫地机器人右侧发生的右侧碰撞，并在感知到所述右侧碰撞时输出第一信号；第二侧向开关传感器，对称设置在所述第一侧向开关传感器左侧，所述第二侧向开关传感器用于感知所述扫地机器人左侧发生的左侧碰撞，并在感知到所述左侧碰撞时输出第二信号；比较控制单元，用于基于接收到所述第一信号的第一时间和接收到所述第二信号的第二时间输出相应的避让指令。这样，扫地机器人在工作过程中能够感知来自侧方的碰撞，使得具有一定空间高度的家具或物体下方边缘处位置的清扫成为可能性。
Description
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，尤其涉及一种扫地机器人及其多向碰撞检测装置和方法。
背景技术
随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对智能化家居的要求也日益提高。扫地机器人是智能家居的一种，它能够以人工智能为依托，自动在房间内完成地面清理工作。在现有技术中，扫地机器人包括在机身前部设置的红外发射探头和红外接收探头，在工作过程中，红外发射探头发出红外线，红外线遇到墙壁等障碍物会发生反射，并通过红外接收探头接收返回的红外线，从而根据红外发射时间得到距离，进而通过多点发射绘制形成待清扫区域的平面户型图，并可根据平面户型图规划清扫路线。
但是，对于有一定空间高度的家具，由于家具的下方与地面具有一定的距离，在做清扫路线的规划时，可能会将家具下方区域设定为待清扫区域。而目前的扫地机器人仅在前端具有碰撞传感器，由于缺乏侧向碰撞的感知，使得扫地机器人只能以其前方碰撞到家具，发生碰撞时机器人会直接后退避让，而无法区别碰撞的具体方向，导致具有一定空间高度的家具或物体下方边缘处也无法实现清扫，限制了清扫范围。
发明内容
本发明的目的是至少解决上述现有技术中存在的问题之一，该目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供了一种多向碰撞检测装置，所述多向碰撞检测装置安装在扫地机器人顶部，所述多向碰撞检测装置包括：
至少两组开关传感器，所述开关传感器用于感知所述扫地机器人受到的碰撞，并以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数；
比较控制单元，用于与各组开关传感器连接，并根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令。
进一步地，所述开关传感器包括：
第一侧向开关传感器，所述第一侧向开关传感器用于感知所述扫地机器人右侧发生的右侧碰撞，并在感知到所述右侧碰撞时输出第一信号；
第二侧向开关传感器，对称设置在所述第一侧向开关传感器左侧，所述第二侧向开关传感器用于感知所述扫地机器人左侧发生的左侧碰撞，并在感知到所述左侧碰撞时输出第二信号；
比较控制单元，用于根据接收到的第一信号与第二信号输出相应的避让指令。
这样，在传统扫地机器人的结构基础上增设了至少两个侧向开关传感器，使得扫地机器人在工作过程中能够感知来自侧方的碰撞，避免了由于前方碰撞到家具而导致的直接后退避让，为具有一定空间高度的家具或物体下方边缘处的清扫提供了支持，使这些位置的清扫成为可能性，至少在部分上消除了对清扫范围的限制。
进一步地，所述比较控制单元，具体用于：
将所述第一时间和所述第二时间进行比较，并基于所述第一时间与所述第二时间的先后关系输出相应的避让指令。
进一步地，所述比较控制单元具体用于：
当所述第一时间早于所述第二时间时，输出左侧避让指令，以控制所述扫地机器人左侧避让；
当所述第一时间晚于所述第二时间时，输出右侧避让指令，以控制所述扫地机器人右侧避让；
当所述第一时间等于所述第二时间时，输出后退避让指令，以控制所述扫地机器人后退避让。
进一步地，所述开关传感器还包括：
下压开关传感器，所述下压开关传感器用于感知所述扫地机器人下压方向的下压碰撞，并在感知到所述下压碰撞时输出第三信号；
所述比较控制单元还用于在接收到所述第三信号时输出所述后退避让指令。
进一步地，各所述开关传感器均为微动开关。
进一步地，还包括：
触压板，所述触压板可活动地安装于所述扫地机器人的顶部，各所述微动开关均安装于所述触压板之下。
本发明还提供一种多向碰撞控制方法，应用于如上所述的多向碰撞检测装置，包括：
感知到扫地机器人受到的碰撞时，以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数；
根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令。
进一步地，所述感知到扫地机器人受到的碰撞时，以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数，根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令包括：
在接收第一侧向开关传感器输出的第一信号时，记录接收到所述第一信号的第一时间；
在接收第二侧向开关传感器输出的第二信号时，记录接收到所述第二信号的第二时间；
基于所述第一时间和所述第二时间输出相应的避让指令。
进一步地，所述基于所述第一时间和所述第二时间输出相应的避让指令，包括：
比较所述第一时间和所述第二时间；
若所述第一时间早于所述第二时间，则输出左侧避让指令，以控制所述扫地机器人左侧避让；
若所述第一时间晚于所述第二时间，则输出右侧避让指令，以控制所述扫地机器人右侧避让；
若所述第一时间等于所述第二时间，则输出后退避让指令，以控制所述扫地机器人后退避让。
进一步地，还包括：
若接收到下压开关传感器输出的第三信号，则输出所述后退避让指令。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明还提供一种扫地机器人，包括：
机体；
行走轮，设置于所述机体的底部；
如上所述的多向碰撞检测装置，设置于所述机体的顶部。
在扫地机器人的工作过程中，若遇到例如床底、椅子下等工作场景时，床沿等高于地面的家居部分会对扫地机器人产生碰撞。碰撞发生时，若发生的是前方的正面碰撞，则对于左侧和右侧的传感器来讲，碰撞是同时发生的，此时，第一时间等于第二时间，则比较控制单元输出后退避让指令，扫地机器人的中控系统收到该后退避让指令时，控制扫地机器人反向运动。
若发生的是侧向的碰撞，如果碰撞来自右侧，则位于右侧的第一侧向开关传感器首先发生碰撞，此时扫地机器人继续运动，左侧的第二侧向开关传感器而后发生碰撞，此时，所述第一时间早于所述第二时间，输出左侧避让指令，扫地机器人的中控系统收到该左侧避让指令时，控制扫地机器人的执行部件向左偏转适当的角度后继续运动，则能够沿着右侧的家具边缘继续清扫，从而实现了家具边缘处的清扫。
若发生的是侧向的碰撞，如果碰撞来自左侧，则位于左侧的第二侧向开关传感器首先发生碰撞，此时扫地机器人继续运动，右侧的第一侧向开关传感器而后发生碰撞，此时，所述第二时间早于所述第一时间，所述比较控制单元输出右侧避让指令，扫地机器人的中控系统收到该右侧避让指令时，控制扫地机器人向右偏转适当的角度后继续运动，则能够沿着左侧的家具边缘继续清扫，从而实现了家具边缘处的清扫。
这样，通过多个方向碰撞的感知，使得扫地机器人能够通过区别碰撞的具体方向，实现侧向小幅度避让，从而实现具有一定空间高度的家具或物体下方边缘处的清扫，扩大了清扫范围。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明所提供的多向碰撞检测装置一种具体实施方式的框图；
图2为本发明所提供的多向碰撞控制方法一种具体实施方式的流程图。
附图标记说明：
100-第一侧向开关传感器
200-第二侧向开关传感器
300-下压开关传感器
400-比较控制单元
500-扫地机器人
具体实施方式
本发明提供了一种扫地机器人、其多向碰撞控制装置和方法，用以解决现有技术中扫地机器人清扫覆盖面受限的问题。
在一种具体实施方式中，本发明提供的扫地机器人包括机体、设置于所述机体的底部的行走轮，和安装在机体上的多向碰撞检测装置。其中，该多向碰撞检测装置包含至少两个侧向开关传感器和安装在机体顶部或机体内部的比较控制单元。所述侧向开关传感器安装于所述扫地机器人的外壳体内，并在受到碰撞时触发例如高电平信号(根据电路布置的不同，也可以触发低电平信号)，两所述侧向开关传感器分别位于所述扫地机器人的前行方向的两侧，并相对于该前行方向对称设置。该扫地机器人的机体包括各种能够实现自动清扫的功能件、用于放置和安装各种功能件的外壳体，以及安装在外壳体顶部的顶盖，上述多向碰撞结构安装在顶盖上，或在顶盖上开设安装凹槽，将多向碰撞结构嵌入该安装凹槽内。具体地，所述机体的最低点与所述车轮的最低点的距离为2cm，所述触压板的最高点与所述车轮的最低点的距离为9cm。
在实际使用过程中，侧向开关传感器不局限于为两个，理论上，传感器设置的密度越大，得到的检测数据越精确，控制精度越高；但是综合考虑到元件布置空间和生产成本，设置两组侧向开关传感器即可实现侧向碰撞感知和处理。
这样，在传统扫地机器人的结构基础上增设了至少两个侧向开关传感器，使得扫地机器人在工作过程中能够感知来自侧方的碰撞，避免了由于前方碰撞到家具而导致的直接后退避让，为具有一定空间高度的家具或物体下方边缘处的清扫提供了硬件支持，使这些位置的清扫成为可能性，至少在部分上消除了对清扫范围的限制。
该扫地机器人还包括下压开关传感器，所述下压开关传感器安装于所述顶盖的顶部，且在受到碰撞时输出高电平信号(或低电平信号)。通过设置下压方向的开关传感器，使得扫地机器人能够进一步感知来自顶部的碰撞，在工作过程中，若遇到上方凸出结构无法通过时，可及时避让。
理论上，该扫地机器人还可以包括后退方向的开关传感器，当向后运动发生碰撞时，扫地机器人可反向运动以实现避让。
为了提高控制精度，且缩小安装体积，以保证在扫地机器人较小的安装空间内实现多个传感器的安装，各所述侧向开关传感器、所述下压开关传感器和后退方向的开关传感器均为微动开关。微动开关是自动控制领域常规使用的元器件，其具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动作的接点机构，外部具有驱动杆，由于开关的触点间距比较小，故名微动开关，又叫灵敏开关。本发明所采用的微动开关可以为任何适当的型号，例如WK-01、KW7、KW10、V-155-1C25等。
本发明还提供一种多向碰撞检测装置，用于对上述多向碰撞结构进行逻辑控制，从而在控制策略上实现清扫范围的扩大。
请参考图1，图1为本发明所提供的多向碰撞检测装置一种具体实施方式的框图。
该多向碰撞检测装置安装在扫地机器人顶部，所述多向碰撞检测装置包括至少两组开关传感器和比较控制单元，所述开关传感器用于感知所述扫地机器人受到的碰撞，并以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数；比较控制单元用于与各组开关传感器连接，并根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的多向碰撞检测装置中，所述开关传感器包括第一侧向开关传感器100、第二侧向开关传感器200和比较控制单元400，通过判断两侧传感器受到碰撞的时间，来判断碰撞产生的方向，进而采取避让，从而实现避让同时前行，以实现沿床沿或障碍物边缘方向的清扫。
具体地，所述多向碰撞检测装置安装在扫地机器人顶部，所述多向碰撞检测装置包括第一侧向开关传感器100、第二侧向开关传感器200和比较控制单元400，所述第一侧向开关传感器100的感应点朝右，用于感知所述扫地机器人500右侧发生的右侧碰撞，并在感知到所述右侧碰撞时输出第一信号；第二侧向开关传感器200对称设置在所述第一侧向开关传感器100的左侧，所述第二侧向开关传感器200的感应点朝左，用于感知所述扫地机器人500左侧发生的左侧碰撞，并在感知到所述左侧碰撞时输出第二信号；比较控制单元400与所述第一侧向开关传感器100和所述第二侧向开关传感器200连接，所述比较控制单元400根据接收到的第一信号与第二信号输出相应的避让指令。
进一步地，比较控制单元400用于基于接收到所述第一信号的第一时间和接收到所述第二信号的第二时间输出相应的避让指令。即所述比较控制单元400具体用于：将所述第一时间和所述第二时间进行比较；当所述第一时间早于所述第二时间时，输出左侧避让指令，以控制所述扫地机器人500左侧避让；当所述第一时间晚于所述第二时间时，输出右侧避让指令，以控制所述扫地机器人500右侧避让；当所述第一时间等于所述第二时间时，输出后退避让指令，以控制所述扫地机器人500后退避让。
在扫地机器人500的工作过程中，若遇到例如床底、椅子下等工作场景时，床沿等高于地面的家居部分会对扫地机器人500产生碰撞。碰撞发生时，若发生的是前方的正面碰撞，则对于左侧和右侧的传感器来讲，碰撞是同时发生的，此时，第一时间等于第二时间，则比较控制单元400输出后退避让指令，扫地机器人500的中控系统收到该后退避让指令时，控制扫地机器人500反向运动。
若发生的是侧向的碰撞，如果碰撞来自右侧，则位于右侧的第一侧向开关传感器100首先发生碰撞，此时扫地机器人500继续运动，左侧的第二侧向开关传感器200而后发生碰撞，此时，所述第一时间早于所述第二时间，所述比较控制单元400输出左侧避让指令，扫地机器人500的中控系统收到该左侧避让指令时，控制扫地机器人500向左偏转适当的角度后继续运动，则能够沿着右侧的家具边缘继续清扫，从而实现了家具边缘处的清扫。
若发生的是侧向的碰撞，如果碰撞来自左侧，则位于左侧的第二侧向开关传感器200首先发生碰撞，此时扫地机器人500继续运动，右侧的第一侧向开关传感器100而后发生碰撞，此时，所述第二时间早于所述第一时间，所述比较控制单元400输出右侧避让指令，扫地机器人500的中控系统收到该右侧避让指令时，控制扫地机器人500向右偏转适当的角度后继续运动，则能够沿着左侧的家具边缘继续清扫，从而实现了家具边缘处的清扫。
这样，通过多个方向碰撞的感知，使得扫地机器人500能够通过区别碰撞的具体方向，实现侧向小幅度避让，从而实现具有一定空间高度的家具或物体下方边缘处的清扫，扩大了清扫范围。
进一步地，该多向碰撞检测装置还包括下压开关传感器300，所述下压开关传感器300的感应点朝上，用于感知所述扫地机器人下压方向的下压碰撞，并在感知到所述下压碰撞时输出第三信号；所述比较控制单元400还用于在接收到所述第三信号时输出所述后退避让指令。通过设置下压方向的开关传感器，使得扫地机器人500能够进一步感知来自顶部的碰撞，在工作过程中，若遇到上方凸出结构无法通过时，可及时避让。
为了提高控制精度，且缩小安装体积，以保证在扫地机器人较小的安装空间内实现多个传感器的安装，所述第一侧向开关传感器100、所述第二侧向开关传感器200、以及所述下压开关传感器300和后退方向的开关传感器均为微动开关。微动开关是自动控制领域常规使用的元器件，其具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动作的接点机构，外部具有驱动杆，由于开关的触点间距比较小，故名微动开关，又叫灵敏开关。本发明所采用的微动开关可以为任何适当的型号，例如WK-01、KW7、KW10、V-155-1C25等。
该多向碰撞结构还包括触压板，所述触压板可活动地安装于所述顶盖的顶部，各所述微动开关均安装于所述触压板与所述顶盖之间，以便于各微动开关的集成式安装。
本发明还提供一种多向碰撞控制方法，基于如上所述的多向碰撞检测装置，该方法感知到扫地机器人受到的碰撞时，以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数；根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令。
具体地，在一种具体实施方式中，如图2所示，该方法包括以下步骤：
S101：在接收所述第一侧向开关传感器输出的第一信号时，记录接收到所述第一信号的第一时间；
S102：在接收所述第二侧向开关传感器输出的第二信号时，记录接收到所述第二信号的第二时间；
S103：基于所述第一时间和所述第二时间输出相应的避让指令。
应当理解的是，在不同的实施例或不同的场景中，步骤S101和S102的先后顺序可调整，可先执行步骤S101，也可先执行步骤S102，或者两者可同时执行。
具体地，上述基于所述第一时间和所述第二时间输出相应的避让指令包括：比较所述第一时间和所述第二时间；
若所述第一时间早于所述第二时间，则输出左侧避让指令，以控制所述扫地机器人左侧避让；
若所述第一时间晚于所述第二时间，则输出右侧避让指令，以控制所述扫地机器人右侧避让；
若所述第一时间等于所述第二时间，则输出后退避让指令，以控制所述扫地机器人后退避让。
另外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
进一步地，该多向碰撞控制方法，还包括：若接收所述下压开关传感器输出的第三信号，则输出所述后退避让指令。
在扫地机器人的工作过程中，若遇到例如床底、椅子下等工作场景时，床沿等高于地面的家居部分会对扫地机器人产生碰撞。碰撞发生时，若发生的是前方的正面碰撞，则对于左侧和右侧的传感器来讲，碰撞是同时发生的，此时，第一时间等于第二时间，则比较控制单元输出后退避让指令，扫地机器人的中控系统收到该后退避让指令时，控制扫地机器人反向运动。
若发生的是侧向的碰撞，如果碰撞来自右侧，则位于右侧的第一侧向开关传感器首先发生碰撞，此时扫地机器人继续运动，左侧的第二侧向开关传感器而后发生碰撞，此时，所述第一时间早于所述第二时间，所述比较控制单元输出左侧避让指令，扫地机器人的中控系统收到该左侧避让指令时，控制扫地机器人向左偏转适当的角度后继续运动，则能够沿着右侧的家具边缘继续清扫，从而实现了家具边缘处的清扫。
若发生的是侧向的碰撞，如果碰撞来自左侧，则位于左侧的第二侧向开关传感器首先发生碰撞，此时扫地机器人继续运动，右侧的第一侧向开关传感器而后发生碰撞，此时，所述第二时间早于所述第一时间，所述比较控制单元输出右侧避让指令，扫地机器人的中控系统收到该右侧避让指令时，控制扫地机器人向右偏转适当的角度后继续运动，则能够沿着左侧的家具边缘继续清扫，从而实现了家具边缘处的清扫。
这样，该控制方法通过多个方向碰撞的感知，使得扫地机器人能够通过区别碰撞的具体方向，实现侧向小幅度避让，从而实现具有一定空间高度的家具或物体下方边缘处的清扫，扩大了清扫范围。
需要指出的是，文中所述“第一、第二”等序数词，仅是为了区分相同名称的不同结构或信号，仅为了描述方便，不表示某种顺序，更不应理解为任何限定。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种多向碰撞检测装置，其特征在于，所述多向碰撞检测装置安装在扫地机器人顶部，所述多向碰撞检测装置包括：
至少两组开关传感器，所述开关传感器用于感知所述扫地机器人受到的碰撞，并以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数；
比较控制单元，用于与各组开关传感器连接，并根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令。
2.根据权利要求1所述的多向碰撞检测装置，其特征在于，所述开关传感器包括：
第一侧向开关传感器，所述第一侧向开关传感器用于感知所述扫地机器人右侧发生的右侧碰撞，并在感知到所述右侧碰撞时输出第一信号；
第二侧向开关传感器，对称设置在所述第一侧向开关传感器的左侧，所述第二侧向开关传感器用于感知所述扫地机器人左侧发生的左侧碰撞，并在感知到所述左侧碰撞时输出第二信号；
所述比较控制单元用于根据接收到的第一信号与第二信号输出相应的避让指令。
3.根据权利要求2所述的多向碰撞检测装置，其特征在于，所述比较控制单元具体用于：
基于接收到所述第一信号的第一时间和接收到所述第二信号的第二时间输出相应的避让指令。
4.根据权利要求3所述的多向碰撞检测装置，其特征在于，所述比较控制单元具体用于：
将所述第一时间和所述第二时间进行比较，并基于所述第一时间与所述第二时间的先后关系输出相应的避让指令。
5.一种多向碰撞控制方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的多向碰撞检测装置，其特征在于，包括：
感知到扫地机器人受到的碰撞时，以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数；
根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令。
6.根据权利要求5所述的多向碰撞控制方法，其特征在于，所述感知到扫地机器人受到的碰撞时，以信号的方式输出该碰撞发生的相应参数，根据接收到的携带碰撞参数的信号，输出相应的避让指令包括：
在接收第一侧向开关传感器输出的第一信号时，记录接收到所述第一信号的第一时间；
在接收第二侧向开关传感器输出的第二信号时，记录接收到所述第二信号的第二时间；
基于所述第一时间和所述第二时间输出相应的避让指令。
7.根据权利要求6所述的多向碰撞控制方法，其特征在于，
所述基于所述第一时间和所述第二时间输出相应的避让指令包括：
比较所述第一时间和所述第二时间；
若所述第一时间早于所述第二时间，则输出左侧避让指令，以控制所述扫地机器人左侧避让；
若所述第一时间晚于所述第二时间，则输出右侧避让指令，以控制所述扫地机器人右侧避让；
若所述第一时间等于所述第二时间，则输出后退避让指令，以控制所述扫地机器人后退避让。
8.根据权利要求6或7所述的多向碰撞控制方法，其特征在于，还包括：
若接收到下压开关传感器输出的第三信号，则输出所述后退避让指令。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求5～8中任一项所述方法的步骤。
10.一种扫地机器人，其特征在于，包括：
机体；
行走轮，设置于所述机体的底部；
如权利1～4任一所述的多向碰撞检测装置，设置于所述机体的顶部。
Priority Applications (1)
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