CN111347415B - 擦窗机器人移动控制方法、移动控制系统及擦窗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种擦窗机器人及移动控制系统和移动控制方法，结合配置在擦窗机器人上用于环境探测的一种或多种的传感器的组合，在机器人的工作区域内以水平方向为X轴，竖直方向为Y轴，建立平面坐标系，通过一种基于擦窗机器人的在Y轴坐标正负方向上测得连续障碍之间的移动差作为参考的移动控制方法，判断擦窗机器人多次转向移动的运动行为是否正常，以提高擦窗机器人在工作区域执行覆盖行走时的移动覆盖率。

Description

擦窗机器人移动控制方法、移动控制系统及擦窗机器人

技术领域

本发明涉及清洁设备技术领域，特别是涉及一种擦窗机器人移动控制方法、移动控制系统及擦窗机器人。

背景技术

目前，现有的擦窗机器人主要采用“前后挡机械开关”或“轮组电流”对边框或障碍物进行检测。当在机械开关失效时，机械开关未触发，控制系统未检测到边框或障碍，导致机器人顶死或卡死不动；当在比较粗糙的环境下行走，因受到较大阻力而把粗糙的平面误判为障碍。这些都严重影响机器人的行走路径和导航规划。

发明内容

本发明的目的是提供一种擦窗机器人移动控制方法、移动控制系统及擦窗机器人，可以解决现有技术中的问题。

具体的，本发明具体提供了一种擦窗机器人移动控制方法，在擦窗机器人的行走区域内以水平方向为X轴，以竖直方向为Y轴，建立平面坐标系，执行遍历行走，所述移动控制方法方法包括以下步骤：

步骤01：擦窗机器人在Y轴的正方向和负方向分别检测到一障碍点；

步骤02：将步骤01中的两障碍点在Y轴上的坐标差作为在先参考并存储；

步骤03：擦窗机器人在当前障碍点位置平移一段距离后反向行进直到再次检测到障碍点；

步骤04：获取当前障碍点与上一方向上最后检测到的障碍点在Y轴的坐标差；

步骤05：判断当前获取的坐标差是否大于在先参考，若大于或等于，则以当前获取的坐标差作为在先参考并存储，然后返回步骤03；若小于，则进入步骤06；

步骤06：擦窗机器人后退一段距离后再向前运动，直到再次检测到障碍点；

步骤07：判断当前障碍点与上一障碍点的Y轴坐标差是否在预设范围内，若是，则取当前障碍点与上一方向上最后检测到的障碍点在Y轴的坐标差作为在先参考存储并返回步骤03；若否，则并返回步骤06；

步骤08：重复步骤03至步骤07，直到擦窗机器人完成工作区域覆盖或停止工作。

作为优选，上述方法中的检测到障碍的方法包括：

通过在擦窗机器人前端安装与障碍碰撞接触的碰撞传感器，通过碰撞获得障碍点；和/或

在擦窗机器人上安装用于检测电流变化的电流传感器，通过输出的电流变化获得障碍点；和/或

通过气压传感器实时获取擦窗机器人位于不同位置时的大气气压值，通过大气气压值的变化判断获得障碍点；和/或

在擦窗机器人上配置测距传感器，通过测量擦窗机器人达到不同位置时的距离变化判断获得障碍点。

在上述步骤01中，通过气压传感器检测障碍时，若一预设时段内擦窗机器人在当前位置的大气气压值没有改变，则判断为检测到障碍。同理，若通过测距传感器检测障碍时，若一预设时段内擦窗机器人移动距离没有改变，则判断为检测到障碍。

进一步的，在上述的移动控制方法中，擦窗机器人后退和/或平移时的距离小于或等于擦窗机器人的机身宽度，可以减小擦窗机器人遍历过程中相邻覆盖路径的重复率，以提高清洁效率。

本发明还提供一种执行上述移动控制方法的擦窗机器人移动控制系统，包括：障碍检测单元，检测擦窗机器人行进过程中的障碍；

计算单元，计算擦窗机器人检测到障碍时的Y轴坐标值以及两障碍之间的Y轴坐标差；

存储单元，存储擦窗机器人在Y轴正、负方向上检测到的障碍在Y轴坐标差为在先参考；

判断单元，判断当前障碍点与上一方向上最后检测到的障碍点在Y轴的坐标差是否大于在先参考；

控制单元，根据判断结果控制擦窗机器人的移动。

本发明还提供一种执行上述移动控制方法和移动控制系统的擦窗机器人，该擦窗机器人包括机器人主体、吸附单元、移动单元、功能单元及配置在擦窗机器人上的传感器，其中传感器包括：

碰撞传感器，被配置在机器人主体的侧部，以检测擦窗机器人与障碍的碰撞；和/或

电流检测传感器，与所述移动单元连接，以检测擦窗机器人与障碍接触所述移动单元的电流变化；和/或

气压传感器，被配置在机器人主体上，以实时检测擦窗机器人位于不同位置时的大气气压值；和/或

测距传感器,上配置在机器人主体上，以测量擦窗机器人达到不同位置时的距离变化判断获得障碍点。

本发明实施例中，具有以下有益效果：利用擦窗机器人的移动差判断机器人的行走状态，对机器人的每一次的折返行走动作加以移动差控制，判断出擦窗机器人因卡死不动或传感器失灵引起的误判行为，以提高擦窗机器人在工作区域内的覆盖率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，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为本发明中的擦窗机器人移动控制方法流程示意图；

图2为本发明中实施例中的移动路径示意图；

图3为本发明中擦窗机器人移动控制系统电气连接示意框图。

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。

本发明提供一种可执行机器人移动控制方法的擦窗机器人，该擦窗机器人包括机器人主体、吸附单元、移动单元、功能单元及配置在机器人上的传感器，其中传感器包括：

碰撞传感器，被配置在机器人主体的前端(侧部)，以检测擦窗机器人与障碍点的碰撞；

和/或电流检测传感器，与所述移动单元连接，以检测擦窗机器人与障碍点接触所述移动单元的电流变化；

和/或气压传感器，被配置在机器人主体上，以实时检测擦窗机器人的气压值。

基于上述擦窗机器人中的传感器，常见的检测到障碍物的方法包括：通过碰撞传感器(机械开关)和/或基于轮组电流障碍识别方法生成障碍信号，根据反馈的障碍信号以判断是否检测到障碍。以碰撞传感器为例，在擦窗机器人的前端(侧部)安装碰撞传感器，通过碰撞接触以产生障碍信号为检测到障碍，擦窗机器人根据障碍信号控制运动姿态，使擦窗机器人可以后退或转向，进而避开障碍，但是在实际使用中，碰撞传感器可能出现故障，导致障碍信号无法产生或一直向擦窗机器人的控制系统发送障碍信号，导致擦窗机器人产生误判，无法正确识别出障碍。因此，有必要要求擦窗机器人在障碍信号发生后，后退一段距离，再前进触碰障碍，确定障碍信号是否会继续发出，若继续发出，则判定障碍真实存在，擦窗机器人则作规避运动，若障碍信号消失，擦窗机器人则继续前进。

基于上述擦窗机器人中的气压传感器，通过气压传感器一直实时获取擦窗机器人行走过程中的大气气压值，当擦窗机器人在预设的时间段内测得的大气压值没有发生变化，则认为该擦窗机器人在该位置处检测到障碍。

通过程序可以设定的一个固定时间段，经比较判断发现该时间段内的大气压值没有发生变化，则认为擦窗机器人遇到障碍而无法继续前进移动，可判断擦窗机器人在该位置处检测到障碍；若大气压值持续变化，则表示擦窗机器人一直处于移动过程中。

优选的是，气压传感器可采用宁波昊华智能科技有限公司公开的气压传感器BMP085，以缩小因气温等环境因素影响下的误差，并能将大气压值转换为海拔高度。对此，本发明在这里不对该气压传感器作赘述。

此外，还可以通过测距传感器直接获得擦窗机器人自一障碍到另障碍的距离作为在先参考或当前障碍参考的判断依据。即，在通过程序设定的时间段内擦窗机器人在Y轴或X轴的位置(坐标)未发生变化，则认为在该位置检测到障碍。

如图3所示，本发明还提供一种基于前述擦窗机器人及移动控制方法的移动控制系统，该系统包括：

障碍检测单元，包括前述中的碰撞传感器、电流检测传感器、气压检测传感器、测距传感器中的一种或多种传感器组合以检测擦窗机器人行进过程中的障碍；

计算单元，计算擦窗机器人检测到障碍时的Y轴坐标值以及两障碍之间的Y轴坐标差；

存储单元，存储擦窗机器人在Y轴正、负方向上检测到的障碍在Y轴坐标差为在先参考；

判断单元，基于在先参考判断当前障碍点与上一方向上最后检测到的障碍点在Y轴的坐标差是否大于在先参考，并形成判断结果；

控制单元，根据判断结果控制擦窗机器人的移动姿态，以实现擦窗机器人在工作区域的覆盖行走。

实施例

如图1所示，本发明为提高擦窗机器人在工作区域内的覆盖率，还提供一种擦窗机器人移动控制方法，在如图2所示的工作区域内以水平方向为X轴，以竖直方向为Y轴，建立平面坐标系，执行遍历行走。根据图2所示的移动路径，具体地移动控制方法包括以下步骤：

本实施例中以碰撞传感器检测障碍的方式为例，擦窗机器人M从点O沿Y轴正方向运动，在点F₀处通过碰撞传感器检测到障碍，记录点F₀的坐标并将其存储至存储单元，然后通过控制单元控制擦窗机器人M沿X轴正方向平移一个机身(也可以小于一个机身)的距离后到达点F₁,然后沿Y轴负方向运动直到在点F₂处通过碰撞传感器检测到障碍，然后记录点F₂的坐标并将其存储至存储单元。

通过计算单元获取在Y轴正方向检测到的障碍的点F₀及在Y轴负方向检测到的障碍的点F₂在Y轴方向的坐标差d₀，将其作为在先参考并存储至存储单元。

控制单元控制擦窗机器人M沿X轴正方平移一个机身(也可以小于一个机身)后到达点F₃，然后控制单元控制擦窗机器人M沿与路径F₁—F₂的反方向(当前点F₃的Y轴正方向)运动，然后在点F₃₁检测到障碍，此时获取点F₃₁的坐标并存储。

获取点F₃₁和点F₂在Y轴上的坐标差d₁,此时d₁明显小于在先参考d₀，控制单元控制擦窗机器人M沿Y轴的负方向后退一个机身(也可以小于一个机身)到达点F₃₂后再沿Y轴正方运动，直到在点F₄再次检测到障碍，获取点F₄的坐标并存储，然后计算点F₄与点F₃₁在Y轴上的坐标差d₂,此时由判断单元判断d₂是否大于设定阈值(本实施例中，设定阈值为3cm，且，阈值可以是两障碍间的距离差，也可以是两障碍间的大气压值差)，因d₂明显大于设定阈值，则认为在点F₃₁处发生了误判，认为点F₄和点F₃₁不是同一个障碍，因此需要再次确认点F₄是否发生误判。对此，擦窗机器人M沿Y轴负方向回退一个机身到达点F₄₁后再向Y轴正方运动，然后再点F₄₂处再次检测到障碍，获取点F₄₂的坐标并存储，然后计算点F₄₂与点F₄在Y轴上的坐标差d₃(d₃＝0cm)，通过判断可知两点的坐标差在前述的设定阈值范围内，即认为传感器在点F₄₂与点F₄处检测到的是同一障碍，将点F₄₂与点F₂在Y轴的坐标差作为新的在先参考并存储，且擦窗机器人M自点F₄₂沿X轴正方向平移一个机身到点F₅，然后自点F₅沿Y轴负方向运动，直到再次检测到障碍。值得说明的是，点F₃₁、点F₄是同一方向上连续两次检测到障碍的点，点F₄、点F₄₂是同一方向上连续两次检测到障碍的点。

同理，擦窗机器人M继上述内容不断地在工作区域内运动，经过点F_n-1、点F_n行至点G₀，在行至点G₀处时的在先参考为点F_n与点F_n-1的Y轴坐标差(通过图2可知此时的坐标差等于点F₂到点F₀在Y轴的坐标差d₀)，且，擦窗机器人M自点G₀沿Y轴正方向运动，在点G₁处检测到障碍，通过计算单元获取到点G₁的与上一检测到障碍处的点F_n在Y轴的坐标差d₄，通过判断单元判断可知，d₄＜d₀，则认为擦窗机器人M的障碍检测单元可能对点G₁存在误判，擦窗机器人M后退一个机身的距离到点G₁₁，然后沿Y轴正方向运动到点G₁₂处再次检测到障碍，获取点G₁₂的坐标并存储，然后计算点G₁₂与上一次检测到障碍的点G₁在Y轴的坐标差d₅(d₅＝0cm)，且d₅在设定阈值范围内(即小于3cm)，则认为在点G₁和点G₁₂检测到同一障碍，认为在点G₁₂(点G₁)此存在真实障碍，擦窗机器人M则自点G₁₂沿X轴正方向平移一个机身到点G₂，然后自点G₂沿Y轴负方向继续运动。

在点G₃处，擦窗机器人M再次检测到障碍，获取到点G₃的坐标，通过计算单元计算点G₃到点G₁₂在Y轴的坐标差。如图2所示，此时点G₃与点G₁₂在Y轴的坐标差等于点G₁₂与点F_n的坐标差d₄，控制单元控制擦窗机器人M自点G₃沿X轴正方向平移一个机身，然后沿Y轴正方向继续运动。由于当前得到的Y轴正、负反向上连续两障碍的Y轴坐标差与在先参考的坐标差相等，本领域的技术人员可以选择不更新在先参考，或以点G₃到点G₁₂在Y轴的坐标差作为新的在先参考。

以此类推，擦窗机器人M在沿上述工作路径依次经点G_n-2、点G_n-1、点G_n到点H₀，其中，点G_n-2与点G_n为擦窗机器人M在转向时在Y轴的正、负方向上连续两次检测到障碍的点，通过计算获得到点G_n与上一运动方向上最后检测到障碍的点G_n-2在Y轴的坐标差，此时点G_n与点G_n-2在Y轴的坐标差等于点G₃与点G₁₂在Y轴的坐标差d₄。

擦窗机器人M由点G_n沿X轴正方向平移一个机身到点H₀后，沿Y轴正方向运动，直到在点H₁处检测到障碍，并获取到点H₁的坐标，通过计算单元计算点H₁与上一方向上最后检测到障碍的点G_n在Y轴的坐标差d₆，通过判断，d₆＞d₄，擦窗机器人M根据判断结果以坐标差d₆作为在先参考存储，并自点H₁沿X轴正方向平移一个机身到点H₂，然后沿Y轴负方向运动，直到再次在点H₃处检测到障碍，获取点H₃的坐标，通过计算单元计算点H₃与点H₁在Y轴的坐标差。由图2可知，此时的作为在先参考的坐标差等于点H₁与点G_n在Y轴的坐标差d₆，所以擦窗机器人M自点H₃沿X轴正方向平移一个机身，然后沿Y轴正方向移动。若在平移过程中，擦窗机器人M在沿X轴的正方向上检测到障碍，则认为擦窗机器人M在工作区域内沿X正方向的区域覆盖完成，擦窗机器人M可以沿X轴负方向的区域利用本发明所述的移动控制方法继续运动。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种擦窗机器人移动控制方法，在擦窗机器人的行走区域内以水平方向为X轴，以竖直方向为Y轴，建立平面坐标系，执行遍历行走，其特征在于，所述移动控制方法包括以下步骤：

步骤01：擦窗机器人在Y轴的正方向和负方向分别检测到一障碍点；

步骤02：将步骤01中的两障碍点在Y轴上的坐标差作为在先参考并存储；

步骤03：擦窗机器人在当前障碍点位置平移一段距离后反向行进直到再次检测到障碍点；

步骤04：获取当前障碍点与上一方向上最后检测到的障碍点在Y轴的坐标差；

步骤05：判断当前获取的坐标差是否大于在先参考，若判断结果为是，则以当前获取的坐标差作为在先参考并存储，然后返回步骤03；若判断结果为否，则进入步骤06；

步骤06：擦窗机器人后退一段距离后再向前运动，直到再次检测到障碍点；

步骤07：判断当前障碍点与上一障碍点的Y轴坐标差是否在预设范围内，若结果为是，则取当前障碍点与上一方向上最后检测到的障碍点在Y轴的坐标差作为在先参考存储并返回步骤03；若判断结果为否，则并返回步骤06；

步骤08：重复步骤03至步骤07，直到擦窗机器人完成工作区域覆盖或停止工作。

2.根据权利要求1所述的擦窗机器人移动控制方法，其特征在于，检测到障碍点的方法包括：

通过在擦窗机器人前端安装与障碍碰撞接触的碰撞传感器，通过碰撞获得障碍点；和/或

在擦窗机器人上安装用于检测电流变化的电流传感器，通过输出的电流变化获得障碍点；和/或

通过气压传感器实时获取擦窗机器人位于不同位置时的大气气压值，通过大气气压值的变化判断获得障碍点；和/或

在擦窗机器人上配置测距传感器，通过测量擦窗机器人达到不同位置时的距离变化判断获得障碍点。

3.根据权利要求2所述的擦窗机器人移动控制方法，其特征在于，所述擦窗机器人通过气压传感器检测障碍，在所述步骤01中，若一预设时段内擦窗机器人在当前位置的大气气压值没有改变，则判断为检测到障碍。

4.根据权利要求1所述的擦窗机器人移动控制方法，其特征在于，所述步骤03中，擦窗机器人平移的距离小于或等于擦窗机器人的机身宽度。

5.根据权利要求1所述的擦窗机器人移动控制方法，其特征在于，所述步骤06中，擦窗机器人后退的距离小于或等于擦窗机器人的机身宽度。

6.一种执行如权利要求1至5任一项权利要求所述方法的擦窗机器人移动控制系统，其特征在于，包括：

障碍检测单元，检测擦窗机器人行进过程中的障碍；

计算单元，计算擦窗机器人检测到障碍时的Y轴坐标值以及两障碍之间的Y轴坐标差；

存储单元，存储擦窗机器人在Y轴正、负方向上检测到的障碍在Y轴坐标差为在先参考；

判断单元，判断当前障碍点与上一方向上最后检测到的障碍点在Y轴的坐标差是否大于在先参考；

控制单元，根据判断结果控制擦窗机器人的移动。

7.一种执行如权利要求1至5任一项权利要求所述方法的擦窗机器人，所述擦窗机器人包括机器人主体、吸附单元、移动单元、功能单元及配置擦窗机器人上的传感器，其特征在于，所述传感器包括：

碰撞传感器，被配置在机器人主体的侧部，以检测擦窗机器人与障碍的碰撞；和/或

电流检测传感器，与所述移动单元连接，以检测擦窗机器人与障碍接触所述移动单元的电流变化；和/或

气压传感器，被配置在机器人主体上，以实时检测擦窗机器人位于不同位置时的大气气压值；和/或

测距传感器,上配置在机器人主体上，以测量擦窗机器人达到不同位置时的距离变化判断获得障碍点。

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