CN111526768A - 用于清洁的移动装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于清洁的移动装置，包括：清洁器，被配置为执行清洁；行进器，被配置为移动该移动装置；传感器，包括被配置为向前面地板发射射频(RF)信号的发射器和被配置为接收RF信号的反射信号的接收器；以及处理器，被配置为基于从接收到的反射信号中检测到的信号模式，控制行进器以使移动装置与在前面地板上存在障碍物的确定结果相对应地行进。因此，清洁机器人设置有使用RF信号的雷达感测功能，并且因此在不受周围颜色、光干扰等环境影响的情况下提高了障碍物的检测准确度。

Description

用于清洁的移动装置及其控制方法
技术领域
本公开涉及一种用于清洁的移动装置以及控制该移动装置的方法，并且更具体地，涉及一种用于自主地移动和清洁地板的移动装置以及控制该移动装置的方法。
背景技术
清洁机器人和用于清洁的相关移动装置是指如下电子装置，该电子装置包括用于清洁表面(例如，家中的地板)的清洁模块和用于在表面上移动的移动模块，并自主地移动和清洁表面。
在清洁机器人移动和清洁地板时，需要控制清洁机器人的移动同时避免与行进路径上的障碍物碰撞。
为了避免清洁机器人与障碍物之间的碰撞，已经提出了用于通过红外信号感测障碍物的结构。具体地，清洁机器人发出红外信号并基于反射的红外信号来检测障碍物的存在。
然而，红外信号可能容易受到阳光和类似光干扰的影响，并且具有随着障碍物的颜色变深而其感测率降低以及红外信号不能检测液体和类似障碍物的问题。因此，障碍物的检测准确度可能会因待清洁场所的颜色、阳光或其他光干扰、外部噪声、温度等而降低，并且液体障碍物的污染可能会扩散。
发明内容
技术问题
根据本公开的实施例，提供了一种用于清洁的移动装置及其控制方法，该移动装置不受外部环境的影响并且能够高准确度地检测诸如液体的各种障碍物。
此外，本公开提供了一种用于清洁的移动装置及其控制方法，该移动装置的行进和清洁操作与检测到的障碍物的种类相对应地适当地执行。
技术方案
根据实施例，一种用于清洁的移动装置包括：清洁器，被配置为执行清洁；行进器，被配置为移动该移动装置；传感器，包括被配置为向前面地板发射射频(RF)信号的发射器和被配置为接收RF信号的反射信号的接收器；以及处理器，被配置为基于从接收到的反射信号中检测到的信号模式，控制行进器以使移动装置与在前面地板上存在障碍物的确定结果相对应地行进。因此，清洁机器人设置有使用RF信号的雷达感测功能，并且因此在不受周围颜色、光干扰等环境影响的情况下提高了障碍物的检测准确度。
当信号模式表现出幅度或相位的变化大于或等于预设值时，处理器可以确定在发生改变的位置处存在的障碍物是液体。处理器可以控制行进器以使移动装置避开障碍物行进。因此，容易将水等液体检测为障碍物，使得清洁机器人可以适当地避开障碍物行进。
处理器可以基于关于从RF信号的发射到反射信号的接收所花费的时间的信息来确定移动装置与障碍物之间的水平距离，并且可以根据所确定的水平距离来控制行进器以使移动装置行进。当所确定的水平距离小于参考距离时，处理器可以控制行进器以使移动装置向后行进、转弯并避开障碍物行进。因此，进行控制以根据距障碍物的距离执行适当的避开行进。
当信号模式包括所生成的其间隔比预设时间短的多个脉冲时，处理器可以确定材质不同的两个地板之间的线。当信号模式包括所述多个脉冲时，处理器可以确定障碍物是地毯，并且控制行进器和清洁器的输出。因此，不仅可以通过雷达感测功能容易地检测铺设在地板上的地毯，而且可以控制适合于地毯的行进和清洁操作。
当信号模式表现出距地板的竖直距离大于或等于参考距离时，处理器可以确定地板中存在凹陷区域。处理器可以基于从RF信号的发射到反射信号的接收所花费的时间来确定竖直距离，并且参考距离可以与传感器距地板的高度和预设的跌落高度之和相对应。因此，使用雷达感测功能检测凹陷区域，例如地板中的凹陷处，从而防止清洁机器人跌落到凹陷处。
传感器可以被安装成相对于移动装置前面的地板具有预设的定向角。可以设置多个传感器，并且所述多个传感器可以布置成使得分别由所述多个传感器覆盖的区域部分地重叠。因此，执行检测而不丢失清洁机器人前面的任何区域。
根据实施例，一种控制用于清洁的移动装置的方法包括：由传感器向前面地板发射射频(RF)信号；由该传感器接收RF信号的反射信号；基于从接收到的反射信号中检测到的信号模式，确定在前面地板中是否存在障碍物；以及根据确定结果来控制移动装置的操作。因此，清洁机器人设置有使用RF信号的雷达感测功能，并且因此在不受周围颜色、光干扰等环境影响的情况下提高了障碍物的检测准确度。
该方法还可以包括：当信号模式表现出幅度或相位的变化大于或等于预设值时，确定在发生改变的位置处存在的障碍物是液体。该方法还可以包括：根据确定结果来控制移动装置避开障碍物行进。因此，容易将水等液体检测为障碍物，使得清洁机器人可以适当地避开障碍物行进。
该方法还可以包括：基于关于从RF信号的发射到反射信号的接收所花费的时间的信息来确定移动装置与障碍物之间的水平距离；以及根据所确定的水平距离控制移动装置行进。控制移动装置行进可以包括：当所确定的水平距离小于参考距离时，使移动装置向后行进、转弯并避开障碍物行进。因此，进行控制以根据距障碍物的距离执行适当的避开行进。
该方法还可以包括：当信号模式包括所生成的其间隔比预设时间短的多个脉冲时，确定材质不同的两个地板之间的线。该方法还可以包括：当信号模式包括所述多个脉冲时，确定障碍物是地毯；以及根据确定结果，控制移动装置行进和清洁。因此，不仅可以通过雷达感测功能容易地检测铺设在地板上的地毯，而且可以控制适合于地毯的行进和清洁操作。
该方法还可以包括：当信号模式表现出距地板的竖直距离大于或等于参考距离时，确定地板中存在凹陷区域。该方法还可以包括：基于从RF信号的发射到反射信号的接收所花费的时间来确定竖直距离，并且参考距离可以与传感器距地板的高度和预设的跌落高度之和相对应。因此，使用雷达感测功能检测凹陷区域，例如地板中的凹陷处，从而防止清洁机器人跌落到凹陷处。
附加方面部分地将在以下描述中进行阐述，且部分地将通过以下描述而变得清楚明白，或者可以通过实践所呈现的实施例来获知。
有益效果
根据如上所述的各种实施例，清洁机器人包括用于发射RF信号并接收与该RF信号相对应的反射信号的传感器，并且基于反射信号的信号模式来检测诸如液体、凹陷等的障碍物，从而在适当避开障碍物的同时行进。
此外，清洁机器人还基于反射信号的信号模式来检测地毯和类似障碍物，然后被控制以行进和操作，从而更有效地清洁需要更强吸力的地毯和类似材料。
附图说明
根据结合附图的以下描述，本公开的特定实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚，在附图中：
图1示出了根据实施例的包括清洁机器人的系统；
图2是具有传感器的图1的清洁机器人的透视图；
图3是图2的清洁机器人的平面图；
图4是图2的清洁机器人的侧视图；
图5是根据实施例的清洁机器人的框图；
图6、图7和图8以及图9的(a)部分和(b)部分是说明用于允许根据实施例的清扫机器人感测各种障碍物的信号模式的视图；
图10示出了根据实施例的清洁机器人位于凹陷前面的情况；
图11是根据实施例的控制清洁机器人的流程图；以及
图12和图13是用于说明考虑到障碍物的行进控制的视图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本公开的实施例。在参考附图中示出的内容对实施例的以下描述中，相似附图标记或符号表示具有基本相同功能的相似元件。
在本公开中，多个元件中的至少一个不仅表示所有多个元件，而且表示多个元件中除其他元件之外的每一个元件及其组合。
图1示出了根据实施例的包括清洁机器人的系统。
如图1所示，系统包括：移动装置，其自主地移动并执行操作；以及与移动装置分离的辅助装置，其被安装在预定的固定位置，并且辅助移动装置进行操作。
在图1中，移动装置是指用于清洁的移动装置，例如清洁机器人100，其在预定范围的区域内自主地移动和清洁地板，并且辅助装置是指被设置为充电站(以下称为对接站或基站)的充电装置200，其对清洁机器人100的电池进行充电。然而，对于用于体现本公开的概念所适用的移动装置和辅助装置的每种方案没有限制，并且各种装置以及清洁机器人100和充电装置200可以被实现为移动装置或辅助装置。
在实施例中，清洁机器人100包括具有成像传感器的相机140，并且因此由识别其自身的位置并沿着预定路径移动到目的地的自主驱动装置实现。例如，清洁机器人100可以是干式清洁器，该干式清洁器被配置为不吸入液体材料而是吸入灰尘或异物。
图2是具有传感器的图1的清洁机器人的透视图，图3是图2的清洁机器人的平面图，以及图4是图2的清洁机器人的侧视图。
如图1至图4所示的清洁机器人100包括：主体101，其形成外观并安装有一般元件；行进器120，其沿预定方向移动清洁机器人100；清洁器130，其随着清洁机器人100移动而清洁地板；相机140，其捕获清洁机器人100周围的环境的图像；以及检测器150，其向前发射射频(RF)信号并检测反射信号。上述元件是清洁机器人100的所有元件中设置在主体101外部的一些元件。
由主体101的内置电池(参见图5中的“180”)提供用于清洁机器人100(例如行进器120和清洁器130)的一般操作的驱动力，并且清洁机器人100设置有用于对电池180充电的充电端子。
为了移动清洁机器人100，行进器120包括：要与地板接触的一个或多个轮子；用作驱动器的电机，其生成用于移动的驱动力；以及连杆和轴结构，用于将电机的驱动力传递给轮子。
行进器120包括多个单独驱动的轮子，使得清洁机器人100可以具有各种运动，例如向前运动、向后运动、转向运动、静止运动等。由行进器120引起的清洁机器人100的移动方向和速度由从清洁机器人100中的处理器(参见图5中的“190”)发射到电机的控制信号确定。
在实施例中，行进器120还可以包括转向设备，该转向设备用于响应于处理器190的控制信号而物理地改变多个轮子的每个角度。
在备选实施例中，可以响应于处理器190的控制信号来控制行进器120中的多个轮子的每个转数，使得可以对移动中的清洁机器人100进行行进方向控制，即转向。
清洁器130包括：用于清扫地板上的诸如灰尘等异物的刷子，用于吸入清扫的异物的抽吸模块，用于存储抽吸的异物的存储罐等。清洁器130在清洁机器人100正在由行进器120移动或保持静止的同时进行清洁地板的操作。
相机140通过拍摄或捕获清洁机器人100的周围环境的图像来生成图像。
对相机140安装在主体101中的位置没有限制，并且根据实施例的相机140安装在主体101的前部或上部以捕获清洁机器人100的前侧，即清洁机器人100进行移动的移动方向。在实施例中，清洁机器人100可以包括多个相机。
相机140包括使光穿过的透镜和图像传感器(参见图5中的“141”)。可以应用互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器或电荷耦合器件(CCD)传感器的图像传感器141捕获清洁机器人100前面的区域并基于捕获的结果生成数字图像。
根据实施例，相机140可以安装有各种光学透镜，以在更宽范围内或更精确地捕获周围环境图像。
传感器150向清洁机器人100前面的地板发射RF信号，并接收RF信号的反射信号。
在根据实施例的清洁机器人100中，传感器150包括雷达模块(在下文中，也称为雷达传感器)。雷达模块包括用于发射RF信号的发射器(Tx)(参见图5中的“151”)和用于接收反射信号的接收器(Rx)(参见图5中的“152”)。发射器151和接收器152可以分别由发射天线和接收天线实现。
在实施例中，传感器150还包括信号处理器(参见图5中的“153”)。信号处理器153可以由控制电路实现，该控制电路用于对在接收器152中接收的信号执行放大、整流和调制中的至少一种。
从传感器150输出的RF信号可以具有能量分布在整个宽频带上的形式的频谱，而不受频带的限制。在实施例中，RF信号可以是超宽带(UWB)信号，以最小化对具有相对窄带的其他信号(例如，来自全球定位系统(GPS)、蓝牙、ZigBee、WLAN等)的干扰。
在实施例中，传感器150安装在主体101的前部或顶部上，以检测位于清洁机器人100的行进方向上的障碍物。在实施例中，可以有多个传感器150。
具体地，如图2至图4所示，根据实施例的清洁机器人100可以包括布置在主体101的前部和顶部上的多个(例如四个)传感器150。
在根据实施例的清洁机器人100中，如图2和图3所示，多个传感器150以规则的间隔“a”布置为一排，从而覆盖清洁机器人100的前侧。这里，布置间隔“a”可以是预设值，使得由多个传感器150覆盖的区域301-304(即，视场(FOV))可以至少部分地重叠，从而在清洁机器人100前面消除未检测到的区域。
在根据实施例的清洁机器人100中，传感器150如图4所示地安装，以相对于清洁机器人100前面的地板具有预设的定向角。
在一个实施例中，传感器150可以被安装成直接面对地板，即具有相对于地板成90度的定向角。
在备选实施例中，传感器150可以被安装成倾斜地面对地板，例如，具有相对于地板的预设角度范围为70度或更高但低于90度的定向角。当传感器150被安装成倾斜地面对地板时，与传感器150被安装成具有90度的定向角的情况相比，传感器150所覆盖的区域301-304、401可以在清洁机器人100的向前方向上更大地扩展。
在实施例中，传感器150可以被安装成在主体101中具有如下定向角，该定向角在预设角度范围内(例如在70度与90度之间)可调。
在备选实施例中，传感器150可以被安装成在主体101中可自主移动。
在根据实施例的清洁机器人100中，多个传感器150可以顺序地发射RF信号，并且顺序地接收对应的反射信号。
此外，例如，清洁机器人还可以包括各种元件，例如安装在主体101中的用户接口(参见图5中的“160”)，其接收用户的输入并显示清洁机器人100的状态信息。
根据实施例，用户接口160可以包括输入按钮结构，例如用于打开和关闭清洁机器人100的电源按钮、用于启动和停止清洁机器人100的操作的切换按钮、用于使清洁机器人100返回充电装置200的返回按钮等；以及用于显示清洁机器人100的当前状态和与用户指令相对应的状态的显示器。
充电装置200安装在清洁机器人100的使用环境内的特定固定位置，并连接到外部电源。当清洁机器人100对接在充电装置200上时，充电装置200为清洁机器人100的电池充电，并且另外执行清洁机器人100的各种维护操作。
如图1所示的充电装置200包括：主体201，其形成外观并设置有一般元件；以及充电连接器210，其可与设置在清洁机器人100中的充电端子连接。
此外，充电装置200还可以包括各种元件，例如，内部设置的电源控制电路，用于将外部电力(交流电，AC)转换为充电电力(直流电，DC)并将充电电力(DC)通过充电连接器210提供给清洁机器人100的电池180。
利用该配置，根据实施例的清洁机器人100基于从RF信号(即，传感器150中接收到的反射信号)检测到的信号模式来确定前面地板状态，并根据确定结果来控制清洁机器人100的操作。这里，地板状态包括关于前侧是否存在障碍物400、障碍物的种类、障碍物的位置等的信息。此外，障碍物400包括以下项中的至少一个：地板的材质(例如液体和地毯)发生了改变的线；以及诸如凹陷的凹陷区域。
下面，将描述清洁机器人100的内部元件。
图5是根据实施例的清洁机器人的框图。
如图5所示，清洁机器人100包括通信器110、行进器120、清洁器130、相机140、传感器150、用户接口160、存储装置170、电池180和处理器190。
行进器120、清洁器130、相机140、传感器150和用户接口160与上面关于图1的实施例的描述等同。
通信器110包括通信电路、通信芯片等硬件，以通过各种无线协议执行与外部装置(例如，充电站200)的无线通信。根据通信器110中支持的协议，可以通过访问诸如接入点之类的通信中继器来通过广域网(WAN)执行与服务器的通信。例如，通信器110可以支持各种无线通信协议，例如Wi-Fi、蓝牙、红外、射频(RF)、ZigBee、Wi-Fi直连等。
存储装置170被配置为存储或加载数据。存储装置170包括：非易失性存储器，其中无论是否提供系统电力都保留数据；以及易失性存储器，其中临时加载要由处理器190处理的数据(例如控制程序)。非易失性存储器包括闪存、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、只读存储器(ROM)等。易失性存储器包括随机存取存储器(RAM)、缓冲器等。
存储装置170被配置为存储要由处理器190参考以用于清洁机器人100的操作(例如，根据所确定的地板状态、障碍物400的种类和障碍物400的位置(距离)的行进控制)的各种信息。
具体地，例如，可以将与用于确定障碍物的反射信号的模式有关的信息作为查找表(LUT)存储在存储装置170中。此外，存储装置170可以被配置为还存储与清洁机器人100的清洁、充电、行进等操作有关的数据，例如控制程序、应用、算法等。
用于供电以使清洁机器人100操作的电池180被设置为当内部电力耗尽时可再充电，使得其可以再次使用。电池180响应于来自处理器190的控制信号向清洁机器人100的元件提供预设电压的电力。电池180具有一端子，当清洁机器人100对接在充电站200上时，电力从充电站200的充电连接器210经由该端子传输到电池180。
在实施例中，电池180可以设置有用于感测剩余电量的传感器，因此处理器190检查关于电池的剩余电量的信息。
处理器190基于相机140的捕获结果、传感器150中接收到的信号的模式和用户接口160的输入中的至少一项来控制行进器120或清洁器130的操作。
处理器190是指由中央处理单元(CPU)、芯片组和微控制器的组合，或由片上系统(SoC)实现的电路。处理器190执行要由清洁机器人100根据控制程序执行的一般操作的计算和引导操作。
控制程序可以包括由基本输入/输出系统(BIOS)、设备驱动程序、操作系统、固件、平台和应用实现的程序。根据实施例，可以在制造清洁机器人100时预先安装或存储应用，或者可以在将来需要时基于从外部接收到的应用数据将应用安装在清洁机器人100中。例如，可以将应用数据从应用市场等外部服务器下载到清洁机器人100中。这样的外部服务器是根据本公开的计算机程序产品的一个示例，但是本公开不限于此。
下面，将描述基于通过传感器150接收到的信号的模式来确定诸如障碍物的存在、障碍物的种类或障碍物的位置之类的地板状态的实施例。
图6至图9是说明用于允许根据实施例的清洁机器人感测各种障碍物的信号模式的视图。
RF信号是指具有特定周期的信号。RF信号从发射器151发射，在所有方向或一个方向上行进，从地板、障碍物等对象反射，并作为反射信号被接收到(即，入射到)接收器152中。当RF信号遇到障碍物时，RF信号的一部分可能会从障碍物反射，而另一部分可能会穿透障碍物。
随着对象的反射性增加，这种RF反射信号趋于增加不规则性、幅度或强度。此外，RF反射信号根据反射对象的种类、尺寸和表面特性而以信号模式变化。例如，反射信号在很大程度上受到介质特性即对象的材料常数(ε)的影响。当对象是液体时，水的材料常数(ε)为“11”，酒精的材料常数(ε)为“5”。另一方面，当对象是用于地板的木材时，其材料常数(ε)为“2”。
根据实施例，RF信号的反射区域，即雷达截面，受到1/√ε的影响。因此，来自没有障碍物的木质地板的反射信号与来自水、酒精和其他液体的反射信号在信号模式上彼此不同。
例如，如图6所示，当在距清洁机器人100的前部的预定距离“d1”处存在液体障碍物时，在超过“d1”的距离处接收到的反射信号601在幅度上不规则地增加，并且具有其中幅度和相位周期是变化的信号模式。
在根据实施例的清洁机器人100中，通过传感器150的接收器152接收到的反射信号具有表现出大于或等于预设值的幅度或相位变化的信号模式，处理器190识别出在发生改变的位置处(例如，在距清洁机器人100的前部的距离(即，水平距离)“d1”处)存在液体作为障碍物(参见图6)。这里，可以将用于确定幅度或相位变化的第一参考值(即，阈值)预先存储在存储装置180中。
在实施例中，处理器190基于反射信号的信号模式来确定幅度或相位中任一者的变化，并且基于确定结果来识别液体的存在。根据备选实施例，处理器190可以基于反射信号的信号模式来确定幅度和相位两者的变化，并且基于确定结果来识别液体的存在。
这里，处理器190可以基于关于从RF信号的发射到幅度或相位的变化大于或等于预设值的反射信号的接收所花费的时间的信息，来确定清洁机器人100与障碍物400之间的水平距离“d1”。也就是说，处理器190可以测量RF信号的发射与反射信号的接收之间的时间差(即，飞行时间(TOF))，并使用TOF来确定水平距离。
在实施例中，处理器190基于RF信号的传输速度、从RF信号的发射直到接收到幅度或相位的变化大于或等于预设值的反射信号的TOF等来计算清洁机器人100与障碍物400之间的水平距离。例如，清洁机器人100和障碍物400之间的水平距离“d1”可以通过将反射信号的TOF和RF信号的速度的乘积除以“2”来获得。
在备选实施例中，存储装置180可以被配置为存储关于与RF信号的发射和反射信号的接收之间的TOF相对应的水平距离的信息，其中，水平距离的变化可以不仅取决于RF信号的传输速度，还取决于安装角度，即传感器150的倾斜度。在这种情况下，处理器190确定RF信号的发射与反射信号的接收之间的TOF，并从存储装置180加载与所确定的TOF相对应的水平距离。
根据前述实施例，清洁机器人100被配置为基于关于从RF信号的发射到反射信号的接收所花费的时间的信息来检测清洁机器人100与障碍物400之间的距离，但是本公开不限于此。备选地，清洁机器人100可以基于反射信号所具有的能量的量来检测距障碍物400的水平距离。换句话说，可以基于接收到的反射信号所具有的能量的量与反射信号的传播距离成比例地减小的原理来检测水平距离。
在实施例中，处理器190可以通过经由传感器150获取多个反射信号来确定障碍物。
例如，处理器190在预定时间即特定时间段内收集反射信号，并基于从所收集的反射信号中检测到的信号模式来确定是否存在液体等障碍物。这里，处理器190对收集到的反射信号进行平均，并将附加处理应用于平均后的反射信号。这里，这些处理可以包括用于获得信号的预定特性(例如，频率、相位、幅度等)的计算、噪声去除等。
备选地，处理器190可以对从多个传感器150接收的反射信号进行平均，并且将附加处理应用于平均后的反射信号。这里，这些处理可以包括用于获得信号的预定特征(例如，频率、相位、幅度等)的计算、噪声去除等。
图7示出了通过对多个反射信号进行平均和处理而获得的信号。
如图7所示，当在清洁机器人100前面的地板上存在诸如液体或地毯之类的障碍物400时，反射信号可以具有不仅幅度而且诸如频率、相位等其他特性发生改变的信号模式。
参考图7，当木地板上有水时，与其他地板的反射信号相比，反射信号701的幅度总体上对应于更高的水平而分布。因此，如图6所示，当反射信号的信号模式表现出大于或等于预设值的幅度或相位变化时，处理器190确定在发生改变的位置(即，点)处存在液体作为障碍物。
此外，参考图7，当地板上有水时接收到的反射信号701总体上表现出与其他地板的反射信号相比更低的频率特性。因此，当反射信号的信号模式在其幅度的变化大于或等于预设值时表现出低频时，处理器190确定在发生改变的点处存在液体作为障碍物。因此，不仅考虑反射信号的幅度和相位特性，而且考虑反射信号的频率特性来确定液体的存在，从而提高检测障碍物的准确度。
此外，如图7所示，当地板上存在各种地毯(例如，地毯1和地毯2)时所处理的反射信号702总体上表现出与其他地板的反射信号相比更高的频率。在实施例中，当反射信号的信号模式表现出频率增加到高于或等于预设值时，处理器190确定在频率增加的点处存在地毯作为障碍物。
此外，如图7所示，当地板上存在各种地毯(例如，地毯1和地毯2)时所处理的反射信号702总体上表现出与其他地板的反射信号相比更低的幅度。因此，当反射信号的信号模式的幅度相对减小而其频率高于预设值时，处理器190确定在发生改变的点处存在地毯作为障碍物。因此，不仅考虑反射信号的幅度特性，而且考虑反射信号的频率特性来确定地毯的存在，从而提高检测障碍物的准确度。
图8示出了根据地板状态的反射信号的信号模式，其中，根据地板由诸如木材的硬质材料制成的情况801以及木地板上铺设有柔软地毯的情况802和803，反射信号的信号模式不同。
具体地，与硬地板的表面相比，柔软地毯的表面是不规则且不平坦的，因此引起RF信号的相对较大的漫反射。因此，在铺设有地毯的表面上，反射信号与RF信号的比率，即反射率，相对较低。
换句话说，如图8所示，当具有低反射率的地毯铺设在地板上时，在接收器152中接收的反射信号与由发射器151发射的RF信号之间的强度差很大，使得反射信号的幅度即强度在地板的情况802和803中相对较低。
因此，在实施例中，处理器190基于反射信号的强度来确定地板的状态，即材质，从而将地毯识别为地板在材质上发生改变的障碍物。例如，处理器190可以基于反射信号的幅度小于预设值的点来确定材质不同的两个地板之间的线，例如，没有地毯的木地板与铺设有地毯的木地板之间的边界。备选地，处理器190可以基于与在接收器152中接收的反射信号的幅度和由发射器151发射的RF信号的幅度之间的比较相对应的反射率低于预设值的点，来确定材质不同的两个地板之间的边界。
同时，当地毯铺设在地板上时，RF信号从地毯的表面部分地反射并且在穿透地毯时从地板部分地反射。根据实施例的清洁机器人100可以基于来自地毯的反射信号与来自地板的反射信号之间的时间间隔(即，时间间隙)，将地毯识别为地板在材质上发生改变的障碍物。
具体地，如图9的(a)部分所示，当假设传感器150具有相对于地板成90度的定向角并且地毯铺设在地板上时，障碍物1对应于地毯，并且障碍物2对应于地板。
从传感器150的发射器Tx或151输出的RF信号由于地毯(即障碍物1)在接收器Rx或152中部分地被接收为第一脉冲R1，然后在预定时间过后由于地板(即障碍物2)在接收器Rx中部分地被接收为第二脉冲R2。
因此，如图9的(b)部分所示，接收到的反射信号901(即，接收器脉冲)包括具有所生成的如下信号模式的多个脉冲R1和R2，其中所述信号模式在多个脉冲R1和R2之间具有特定的时间间隔(Δt)。这里，多个脉冲R1和R2之间的时间间隔(Δt)对应于地毯(即障碍物1)的表面和地板(即障碍物2)的表面之间的竖直距离，即地毯(即障碍物1)的厚度。
在实施例中，当反射信号的信号模式包括所生成的其间隔比对应于预设时间的第二参考值短的多个脉冲时，处理器190将地毯识别为地板在材质上发生改变的障碍物。这里，第二参考值被确定为涵盖典型地毯的厚度的值，并且可以被计算为通过将比地毯的厚度稍大的距离(例如1cm)除以RF信号的速度而获得的值。也就是说，地毯的厚度通常不大于1cm，当所生成的多个脉冲之间的时间间隔对应于不大于1cm时，处理器190将障碍物的存在确定为铺设在地板上的地毯。
这里，处理器190可以基于第一脉冲生成的位置来确定在清洁机器人的前面存在材质不同的两个地板(例如，没有地毯的一般地板和有地毯的地板)之间的线。例如，可以基于与通过将直到接收到第一脉冲为止所花费的时间乘以RF信号然后将其除以2所获得的值相对应的距离来确定铺设地毯的线。
在实施例中，处理器190还可以采用关于参考图8描述的信号强度的信息以确定地毯的存在。也就是说，当反射信号的信号模式包括所生成的其间隔短于预设时间同时具有低于预设参考值的幅度(或强度)的多个脉冲时，处理器190基于反射信号的强度下降的位置来确定材质不同的两个地板之间的线，即地毯的线。
前述描述示出了在传感器150被安装成具有90度的定向角的情况下确定地毯存在的示例，但是本公开不限于此。也就是说，即使传感器150如图4所示被安装成倾斜地面对地板，只要接收到的反射信号的信号模式包括所生成的其间具有特定时间间隔(Δt)的多个脉冲R1和R2，就将障碍物确定为铺设在地板上的地毯。在这种情况下，多个脉冲R1和R2之间的时间间隔(Δt)不仅通过考虑地板表面与地毯表面之间的竖直距离，而且还考虑传感器150的安装角度来确定，并且可以存储在存储装置180中。
同时，根据实施例的清洁机器人100还被配置为通过使用RF信号及其反射信号来感测地板的凹陷。
图10示出了根据实施例的清洁机器人位于凹陷前面的情况。
如图10所示，清洁机器人100可以在地板1001上行进时到达凹陷1002，即凹陷区域1002的边界，该凹陷区域1002像台阶一样突然低于地板。
在这种情况下，当假设传感器150具有相对于地板成90度的定向角时，图9的(a)中的障碍物1和障碍物2分别与地板1001和凹陷区域1002相对应。
处理器190基于RF信号的发射与反射信号的接收之间的TOF来检测距地板的距离(即，竖直距离)，并且当距地板的竖直距离改变为大于或等于预设参考距离时，确定在清洁机器人100的前面存在凹陷1002。这里，用于确定竖直距离是否大于或等于参考距离的第三参考值可以被确定为与地板和清洁机器人100中安装的传感器150之间的高度h1和清洁机器人100预计从凹陷1002跌落的高度h2’之和相对应。跌落高度h2′基于图10所示的凹陷区域1002的深度来确定，例如，台阶的高度h2。例如，当台阶通常具有16-20cm的高度时，可以确定跌落高度h2′为大约12cm。
前述实施例示出了当传感器150被安装成具有相对于地板成90度的定向角时确定凹陷的示例，但是本公开不限于此。备选地，即使在传感器150被安装成如图4所示倾斜地面对地板的情况下，当基于RF信号的发射与反射信号的接收之间的TOF获得的距地板的竖直距离大于或等于参考距离时，也可以确定在清洁机器人100的前面存在凹陷1002。在这种情况下，直到接收到反射信号为止所花费的时间可以作为预设值存储在存储装置180中，其中通过不仅考虑传感器150的高度h1和由于凹陷1002导致的预计跌落高度h2′，而且考虑传感器150的安装角度来获得该预设值。
如上所述，根据实施例的清洁机器人100基于从RF信号的反射信号检测到的各种信号模式，确定液体、地毯和凹陷中的至少一种是否作为障碍物存在于前面地板上，然后根据确定结果对清洁机器人100进行控制以避开障碍物或改变操作模式。
下面，将参考附图描述根据实施例的控制清洁机器人的方法。
图11是根据实施例的控制清洁机器人的流程图。
如图11所示，根据实施例的清洁机器人100中的传感器150的发射器151向前面地板发射RF信号(操作S1101)。
处理器190通过传感器150的接收器152接收由在操作S1101中发射的RF信号引起的反射信号(操作S1103)。在操作S1101和S1103中，处理器190可以从多个传感器150顺序地发射RF信号，然后顺序地接收反射信号。
处理器190从在操作S1103中接收到的反射信号中检测信号模式(操作S1105)。这里，处理器190可以根据反射信号计算各种值，例如距离信息、幅度等，从而检测信号模式。
处理器190基于在操作81105中检测到的信号模式来确定地板中是否存在障碍物(操作S1107)。例如，当如图6所示，信号模式表现出幅度或相位的变化大于或等于预设值时，处理器190可以确定在发生幅度改变的位置(距离)处，液体作为障碍物存在于清洁机器人100的前面。这里，处理器190可以基于关于从RF信号的发射到反射信号的接收所花费的时间的信息来确定清洁机器人100与障碍物400之间的水平距离。备选地，当如图9所示，信号模式包括所生成的其间隔比预设时间短的多个脉冲时，处理器190可以确定在清洁机器人100的前面存在地毯作为障碍物，即材质不同的两个地板(例如，没有地毯的一般地板和有地毯的地板)之间的线。备选地，当如图10所示，信号模式表现出距地板的竖直距离大于或等于参考距离时，处理器190确定在清洁机器人100的前面竖直距离发生改变(增加)的位置处存在凹陷作为障碍物。在操作S1107中检测障碍物的存在和障碍物的种类的方法不限于前述示例，并且可以通过关于图6至图10描述的各种实施例或实施例的组合来实现。
此外，根据操作S1107中的确定结果来控制清洁机器人100的操作(操作S1109)。这里，可以根据检测到的障碍物的种类、位置等来控制清洁机器人100行进，从而避开障碍物400。此外，处理器190可以根据检测结果提供警报警告、语音通知等。
图12和图13是用于说明考虑到障碍物的行进控制的视图。
在实施例中，在清洁机器人100位于比参考距离“X”更近的距障碍物400的距离的状态下，处理器190可以检测障碍物400。
如图12所示，清洁机器人100可以在朝向障碍物400笔直行进(1)以执行清洁的同时识别在参考距离“X”内的位置处存在的障碍物400。当在操作S1107中确定障碍物400是液体或凹陷时，处理器190控制行进器120向后行进(2)、转弯(3)并避开(4)障碍物400，因为对于清洁机器人100来说难以立即避开障碍物400。
另一方面，如图13所示，清洁机器人100可以在朝向障碍物400笔直行进(1)以执行清洁的同时识别在超过参考距离“X”的位置处存在的障碍物400。当在操作S1107中确定障碍物400是液体或凹陷时，处理器190控制行进器120，使得清洁机器人100能够在避开障碍物400的同时行进。这里，当识别出的障碍物400为液体时，清洁机器人100可以沿避开路径(2)行进。此外，当识别出的障碍物400是凹陷时，清洁机器人100可以沿避开路径(2)′行进，从而防止跌落。
同时，当在操作S1107中确定障碍物400是地毯时，处理器190控制行进器120和清洁器130的输出。
具体地，处理器190控制行进器120以使清洁机器人100爬上地毯。处理器190生成用于将清洁机器人100的行进模式改变为攀爬模式的控制信号，并将该控制信号发送到行进器120，从而增大将用于移动的驱动力传递至轮子的电机的转矩。因此，清洁机器人100容易地爬上地毯并清洁地毯。
这里，处理器190还可以生成用于使清洁机器人100以高功率抽吸模式操作的控制信号。这样生成的控制信号被发送到清洁器130，从而控制清洁机器人100以相对较强的吸力吸入灰尘等，并因此以更高的效率清洁地毯。
根据如上所述的各种实施例，清洁机器人100包括用于发射RF信号并接收与该RF信号相对应的反射信号的传感器150，并且基于反射信号的信号模式来检测诸如液体、凹陷等的障碍物，从而在适当避开障碍物的同时行进。
此外，清洁机器人100还基于反射信号的信号模式来检测地毯和类似障碍物，然后被控制以行进和操作，从而更有效地清洁需要更强吸力的地毯和类似材料。
尽管已经详细描述了一些实施例，但是本公开不限于这些实施例，并且可以在不脱离所附权利要求限定的范围的情况下进行各种改变。

Claims (15)

1.一种用于清洁的移动装置，包括：
清洁器，被配置为执行清洁操作；
行进器，被配置为移动所述移动装置；
传感器，包括被配置为向表面发射射频RF信号的发射器和被配置为接收所发射的RF信号的反射信号的接收器；以及
至少一个处理器，被配置为：
基于接收到的反射信号的频率、相位和幅度中的至少一个的变化，检测所述接收到的反射信号中的信号模式，
基于检测到的信号模式确定所述表面上是否存在障碍物，以及
基于所述确定来控制所述行进器和所述清洁器中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的移动装置，其中，当所述检测到的信号模式表现出所述幅度和所述相位中的至少一个的变化大于或等于预定阈值时，所述至少一个处理器确定所述障碍物是液体。
3.根据权利要求1所述的移动装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：基于所述确定来控制所述行进器在避开所述障碍物的同时移动所述移动装置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：基于从所述RF信号的发射到所述反射信号的接收所花费的时间来确定所述移动装置与所述障碍物之间的水平距离，并基于所确定的水平距离来控制所述行进器移动所述移动装置。
5.根据权利要求4所述的移动装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：当所确定的水平距离小于参考距离时，控制所述行进器沿向后的方向移动所述移动装置，转弯，然后在避开所述障碍物的同时行进。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：当所述检测到的信号模式包括以小于预设时间的间隔接收到的多个脉冲时，确定由不同材料制成的两个地板之间的边界。
7.根据权利要求6所述的移动装置，其中，当所述检测到的信号模式包括所述多个脉冲时，所述至少一个处理器确定所述障碍物是地毯，并根据对所述障碍物是地毯的确定来控制所述行进器和所述清洁器。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置，其中，当所述检测到的信号模式指示从所述移动装置到所述表面的竖直距离大于或等于参考距离时，所述至少一个处理器确定在所述表面中存在凹陷区域。
9.根据权利要求8所述的移动装置，
其中，所述处理器还被配置为：基于从所述RF信号的发射到所述反射信号的接收所花费的时间来确定所述竖直距离，并且
其中，所述参考距离与所述传感器距所述表面的高度和预设的跌落高度之和相对应。
10.一种控制用于清洁的移动装置的方法，所述方法包括：
由传感器向表面发射射频RF信号；
由所述传感器接收所发射的RF信号的反射信号；以及
由至少一个处理器执行包括以下项的操作：
基于接收到的反射信号的频率、相位和幅度中的至少一个的变化来检测所述接收到的反射信号中的信号模式；
基于检测到的信号模式确定所述表面上是否存在障碍物；以及
基于所述确定来控制所述移动装置的行进器和清洁器中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述操作还包括：当所述检测到的信号模式表现出所述幅度和所述相位中的至少一个的变化大于或等于预定阈值时，确定所述障碍物是液体。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述操作还包括：基于所述确定来控制所述移动装置在避开所述障碍物的同时行进。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述操作还包括：
基于从所述RF信号的发射到所述反射信号的接收所花费的时间来确定所述移动装置与所述障碍物之间的水平距离；以及
基于所确定的水平距离控制所述移动装置行进。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述操作还包括：当所述检测到的信号模式包括以小于预设时间的间隔接收到的多个脉冲时，确定由不同材料制成的两个地板之间的边界。
15.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述操作还包括：当所述检测到的信号模式指示从所述移动装置到所述表面的竖直距离大于或等于参考距离时，确定在所述表面中存在凹陷区域。
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