CN112237399A - 一种清洁机器人的障碍物规避方法及清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种清洁机器人的障碍物规避方法，清洁机器人包括处理器、机器人主体以及碰撞板，碰撞板上设置有与处理器电连接的压力传感器阵列，方法包括：获取清洁机器人在行进过程中的碰撞信息；根据碰撞信息确定相应的行进策略；其中，碰撞信息至少包括通过压力传感器阵列检测获得的受力形态信息。本发明中的清洁机器人由于设置有压力传感器阵列，因而能够获知相应的碰撞信息，该碰撞信息中至少包括压力传感器阵列检测获得的受力形态信息，通过该受力形态信息可以使清洁机器人具备障碍物类型识别的能力，从而针对性地调整行进策略。本发明同时还揭示了一种清洁机器人，该清洁机器人能够高效规避障碍物，自主清洁家居环境。

Description

一种清洁机器人的障碍物规避方法及清洁机器人

技术领域

本发明清洁机器人领域，更具体地说，涉及一种清洁机器人的障碍物规避方法。本发明同时还涉及一种清洁机器人。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高以及清洁类产品的智能化程度日益提升，扫地机器人作为一款新兴的地面清洁设备，受到了消费者的广泛青睐。

对扫地机器人而言，为了避免与障碍物直接地、频繁地发生碰撞，通常需要设置碰撞板，对扫地机器人形成保护，并基于碰撞传感器执行相应的避障策略。然而，现有的扫地机，其碰撞传感器主要为光电开关，碰撞过程中，通过检测光电信号是否被遮蔽，来确定碰撞的发生以及碰撞的方向。参考公开号为CN204931587U的实用新型专利，采用光电开关来进行碰撞检测，涉及的电路及结构方案复杂，一方面需要碰撞板、推杆等结构的配合，另一方面光电开关与线路板之间的走线复杂，极大地增加了扫地机产品的生产制造难度，并推高了扫地机产品的成本。

另外，现有的碰撞传感器仅能够大致判断碰撞发生的位置，但无法确定引起碰撞的障碍物类型，从而导致碰撞发生后扫地机器人所能执行的避障策略十分局限。

因而，现有地面清洁机器人的碰撞检测方案，仍有很大的改进空间。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种清洁机器人的障碍物规避方法，该方法中，清洁机器人通过压力传感器阵列获知行进过程中的碰撞信息，并基于相应的碰撞信息来确定行进策略，从而有效地绕开障碍物，高效地清洁家居环境。本发明同时还揭示了一种清洁机器人，该清洁机器人的碰撞板上设置有压力传感器阵列，通过压力传感器阵列能够检测受力形态信息，相应的受力形态信息能够作为行进策略的制定依据，帮助清洁机器人规划出合理的行进路线。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种清洁机器人的障碍物规避方法，清洁机器人包括处理器、机器人主体以及碰撞板，碰撞板上设置有与处理器电连接的压力传感器阵列，方法包括：获取清洁机器人在行进过程中的碰撞信息；根据碰撞信息确定相应的行进策略；其中，碰撞信息至少包括通过压力传感器阵列检测获得的受力形态信息。

进一步地，根据碰撞信息确定相应的行进策略的步骤包括：根据受力形态信息确定障碍物类型；根据障碍物类型确定相应的行进策略。

进一步地，压力传感器阵列呈网格状排布，其中至少包括四个压力传感器，压力传感器均匀分布于网格的节点位置处，根据受力形态信息确定障碍物类型的步骤包括：确定第一压力传感器的数目信息以及节点分布信息；根据数目信息以及节点分布信息确定受力形态信息；其中，第一压力传感器为被碰撞所触发的压力传感器，受力形态信息为第一压力传感器在同一竖直平面上的投影点所构成的网格图形。

进一步地，根据受力形态信息确定障碍物类型的步骤包括：网格图形构成横长竖短的横条图案；或者，网格图形构成横短竖长的竖条图案；根据横条图案或者竖条图案确定障碍物类型；障碍物类型至少包括以下之一：横梁型障碍物；直立型障碍物；墙壁型障碍物；门槛型障碍物；限高型障碍物；以及单侧障碍物。

进一步地，根据横条图案或者竖条图案确定障碍物类型的步骤包括：横条图案与碰撞板的上沿和下沿均存在间距，则判定相应的障碍物为横梁型障碍；竖条图案与碰撞板的左沿和右沿均存在间距，则判定相应的障碍物为直立型障碍物。

进一步地，根据横条图案或者竖条图案确定障碍物类型的步骤包括：横条图案在竖直方向仅与碰撞板的上沿相接，则判定相应的障碍物为限高型障碍物；横条图案在竖直方向仅与碰撞板的下沿相接，则判定相应的障碍物为门槛型障碍物；横条图案与碰撞板的上沿和下沿均相接，且横条图案的面积超过第一预设比例的碰撞板面积，则判定相应的障碍物为墙壁型障碍物。

进一步地，根据横条图案或者竖条图案确定障碍物类型的步骤包括：竖条图案在水平方向仅与碰撞板的左沿或右沿相接，且竖条图案的面积小于第二预设比例的碰撞板面积，则判定相应的障碍物为单侧障碍物。

进一步地，碰撞信息还包括通过压力传感器阵列检测获得的受力分布信息，根据碰撞信息确定相应的行进策略的步骤包括：根据受力分布信息确定清洁机器人的转弯方向；其中，受力分布信息至少包括相应每个第一压力传感器的受力大小信息。

进一步地，根据受力分布信息确定清洁机器人的转弯方向的步骤包括：确定网格图形的竖直对称轴α，并依据竖直对称轴α将第一压力传感器划分为位于α轴左侧的左侧传感器和位于α轴右侧的右侧传感器；分别统计左侧传感器的受力总值F1和右侧传感器的受力总值F2；当F1＞F2时，清洁机器人向右转弯；当F1＜F2时，清洁机器人向左转弯；当F1＝F2时，清洁机器人随机地向左或向右转弯。

本发明同时还揭示了一种清洁机器人：

一种清洁机器人，清洁机器人包括处理器、机器人主体以及碰撞板，碰撞板上设置有与处理器电连接的压力传感器阵列，其中：压力传感器阵列用于获取清洁机器人在行进过程中的碰撞信息；处理器用于根据碰撞信息确定相应的行进策略；碰撞信息至少包括通过压力传感器阵列检测获得的受力形态信息。

本发明技术方案的有益效果如下：

本发明所揭示的一种清洁机器人的障碍物规避方法，能够通过压力传感器阵列获知碰撞过程中的受力形态信息，相应的受力形态信息能够用于障碍物类型的识别，从而有助于清洁机器人依据受力形态信息作出更加合理的路径规划。本发明同时还揭示了一种清洁机器人，该清洁机器人的碰撞板上设置有与处理器电连接的压力传感器阵列，压力传感器阵列一方面用于检测碰撞信息，帮助清洁机器人规划更加合理的避障路线，另一方面该压力传感器也简化了传统的碰撞检测传感器的电气线路，从而节约了清洁机器人的制造成本。

附图说明

图1涉及本发明所述方法其中一实施例清洁机器人的结构示意图；

图2涉及本发明所述方法其中一实施例中清洁机器人的碰撞板的结构示意图；

图3涉及本发明所述方法其中一实施例的步骤框图；

图4涉及本发明所述方法其中一实施例中横梁型障碍物对应的受力形态信息；

图5涉及本发明所述方法又一实施例中直立型障碍物对应的受力形态信息；

图6涉及本发明所述方法又一实施例中限高型障碍物对应的受力形态信息；

图7涉及本发明所述方法又一实施例中门槛型障碍物对应的受力形态信息；

图8涉及本发明所述方法又一实施例中墙壁型障碍物对应的受力形态信息；

图9涉及本发明所述方法又一实施例中单侧障碍物对应的受力形态信息；

图10涉及本发明所述方法又一实施例的步骤框图；

图11涉及本发明所述清洁机器人其中一实施例的结构示意图；

图12涉及本发明所述清洁机器人其中一实施例的碰撞板的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施例对本发明所提供的技术方案做更加详细的描述：

如图1和图2所示，涉及本发明所述方法其中一实施例中的清洁机器人。该实施例中的清洁机器人，包括处理器101、机器人主体102以及设置于机器人主体上的碰撞板103，碰撞板上设置有压力传感器阵列104，压力传感器阵列104位于碰撞板103的后方并与处理器101电连接。该实施例中，压力传感器阵列104至少包括四个压力传感器105，压力传感器阵列104呈网格状排布，压力传感器105均匀分布于网格的节点位置处。本领域人员可以理解地，在本发明其中一实施例中，处理器101设置于机器人主体102的内部，处理器101与压力传感器阵列104通过电导线有线连接，附图中未示出。该实施例中的清洁机器人，由于具备碰撞检测的能力，因而能够根据碰撞情况调整自身的行走策略，相应的行走策略包括但不限于左转、右转、后退或停止，通过调整行走策略，能够使清洁机器人智能地避开障碍物，并减少非必要的碰撞次数。

如图2所示的，该实施例中的清洁机器人，设置有网格状分布的压力传感器阵列104，用以实现清洁机器人在行进过程中的碰撞检测。采用阵列式排布的压力传感器105便于实现压力传感器105的集约化布局，多个压力传感器105可以作为整体通过引线与处理器101电连接，从而简化电气线路，并省去推杆、光电开关等复杂的机械结构。更进一步地，压力传感器阵列104可以集成为一块PCB线路板或网状薄膜电路，设置于碰撞板103的后方，从而最大限度地简化电气线路，并节约碰撞板103与机器人主体102之间的安装空间。除此之外，该实施例中的压力传感器阵列104在清洁机器人与障碍物发生碰撞时，压力传感器阵列104中被触发的压力传感器105能够向处理器101反馈压力信号，从而使处理器101能够根据被触发的压力传感器105的数目以及位置确定出障碍物的大致轮廓，并最终识别障碍物类型，以调整清洁机器人在碰撞发生后的避障策略。

在本发明所述方法其中一实施例中的清洁机器人中，所述碰撞板为弧形或匚字形，所述碰撞板位于所述机器人主体的前部并半包围所述机器人主体。由于清洁机器人除了圆形的造型设计为，还有方形和D形的造型设计，因而考虑到清洁机器人的其他造型，在本发明的其中一实施例中，所述碰撞板可以设计为匚字形，所述碰撞板位于所述机器人主体的前部并半包围所述机器人主体。如图1和图2所示的，在本发明所述清洁机器人的其中一实施例中，其中的碰撞板103即为一种匚字形碰撞板。

在本发明所述方法其中一实施例中的清洁机器人，所述碰撞板为匚字形碰撞板，所述压力传感器贴附于所述匚字形碰撞板的正面板的内侧表面。如图2所示的，在本发明的第一实施例中，其碰撞板103为匚字形碰撞板，碰撞板103位于机器人主体102的前部并半包围机器人本体102。该实施例中，碰撞板103的顶部还设置有用于安装激光雷达的顶壳109，本领域人员可以理解地，碰撞板103和顶壳109可以为相互配合安装，也可以为一体成型的，但上述方式均不应影响碰撞板103为匚字形碰撞板的认定。

如图1和图2所示的，该实施例中的清洁机器人，其压力传感器阵列104直接检测碰撞板103的受力情况，并直连处理器101，省去了推杆、光电开关等中间件，在大幅节省硬件成本的基础上，也使得电气线路的布线更加简洁。同时，这样的设计也有助于压力传感器阵列104将其检测到的压力信息快速的传递给处理器101进行运算，从而提升清洁机器人在发生碰撞后的响应速度。在本发明其中一实施例中，压力传感器105可以直接贴附于碰撞板103上，对碰撞板103的受力情况进行检测。

在本发明所述方法其中一实施例中的清洁机器人，所述碰撞板与所述机器人主体活动连接，所述碰撞板与所述机器人主体之间设置有缓冲部件。在本发明所述的清洁机器人的其中一实施例中，所述缓冲部件包括缓冲杆、缓冲弹簧、缓冲垫和/或缓冲气囊。如图1所示的，碰撞板103与机器人主体102之间还设置有缓冲部件110。在本发明的第一实施例中，缓冲部件110为缓冲弹簧。可选的，相应的缓冲部件110也可以替换为缓冲杆、缓冲弹簧、缓冲垫或者它们的任意组合。该实施例中的缓冲部件110能够起到缓冲作用，防止清洁机器人由于剧烈碰撞而损坏。如图1所示的，碰撞板103与机器人主体102之间活动连接，清洁机器人还设置有清洁部件。该实施例中的清洁机器人，包括但不限于扫地机器人、拖地机器人、打蜡机器人、吸尘机器人等；其清洁部件包括但不限于边刷、滚刷、吸尘口以及拖布等。该实施例例中的清洁机器人，能够实现地面清洁功能，从而减轻用户的室内清洁负担。

在本发明所述方法其中一实施例中的清洁机器人，所述碰撞板上开设有透光视窗，所述透光视窗的相应位置处设置有接近传感器。如图1和图2所示的，碰撞板103的正面板上还开设有透光视窗107，透光视窗107的相应位置处设置有接近传感器108。其中，接近传感器通常为光学传感器，例如，红外传感器。该实施例中，透光视窗107可以设置有镜片，以保护接近传感器108；或者，也可以仅仅开设视窗但不设置镜片，将接近传感器108间隔一段距离设置于透光视窗107的后方。本实施例中的清洁机器人，由于同时设置有接近传感器108和压力传感器阵列104，因而对于碰撞的发生位置，能够形成相互校正。具体地，由于压力传感器阵列104能够检测碰撞板103的受力区域，当遇到如窗帘、轻质垃圾桶等特殊障碍物时，仅依靠碰撞板103及压力传感器阵列104难以准确检测到相应障碍物的存在，因而，通过该实施例中设置的接近传感器107，能够对压力传感器阵列104无法检测到的障碍物信息进行补充，从而提升障碍物检测的准确性。同样地，当接近传感器107由于噪点、干扰等影响出现失灵状况时，压力传感器阵列104则能够通过压力信号准确地判断出障碍物的存在，从而为清洁机器人调整避障策略提供依据。

在本发明所述方法其中一实施例中的清洁机器人，所述接近传感器包括视觉传感器、红外传感器、激光传感器和/或超声传感器。在本发明的第一实施例中，接近传感器108为红外传感器；在本发明的其他实施例中，接近传感器可选地包括：视觉传感器、激光传感器和/或超声传感器。

在本发明所述方法其中一实施例中的清洁机器人，所述压力传感器为压阻式压力传感器或压电式压力传感器。该实施例中的压力传感器105，可以是压电式压力传感器，也可以是压阻式压力传感器，相应的压力传感器在发生碰撞时能够产生压力信号并传输至处理器，以使处理器确定被触发的压力传感器的节点位置信息以及力度大小信息。

如图3所示的，涉及本发明所述方法其中一实施例的步骤框图。该实施例中揭示了一种清洁机器人的障碍物规避方法，清洁机器人包括处理器101、机器人主体102以及碰撞板103，碰撞板103上设置有与处理器101电连接的压力传感器阵列104，该方法包括：

步骤301，获取清洁机器人在行进过程中的碰撞信息；

步骤302，根据碰撞信息确定相应的行进策略；其中，碰撞信息至少包括通过压力传感器阵列检测获得的受力形态信息。

该实施例中的方法，清洁机器人能够获知碰撞信息，碰撞信息中至少包括通过压力传感器阵列104检测获得的受力形态信息，相应的受力形态信息能够用于行进策略的制定，从而帮助清洁机器人更加智能地规避障碍物的阻挡。相较传统的碰撞检测，该实施例中的方法使清洁机器人拥有更加丰富的信息维度来用于导航避障以及路径规划，其中的受力形态信息不仅能够帮助清洁机器人获知碰撞发生的位置，而且还能够用于对障碍物的类型进行归类，从而使清洁机器人能够根据障碍物类型的不同，针对性地规划行进的路线，对障碍物形成有效规避。

在本发明所述方法的其中一实施例中，所述根据所述碰撞信息确定相应的行进策略的步骤包括：根据所述受力形态信息确定障碍物类型；根据所述障碍物类型确定相应的行进策略。该实施例的方法，清洁机器人利用压力传感器阵列104检测到的受力形态信息，对障碍物类型进行识别，从而针对不同的障碍物类型，规划设计出相对应的行进策略，从而更加高效合理地避开障碍物，对待清洁表面进行清洁。

在本发明所述方法的其中一实施例中，所述压力传感器阵列呈网格状排布，其中至少包括四个压力传感器，所述压力传感器均匀分布于网格的节点位置处，所述根据所述受力形态信息确定障碍物类型的步骤包括：

确定第一压力传感器的数目信息以及节点分布信息；

根据所述数目信息以及节点分布信息确定所述受力形态信息；

其中，所述第一压力传感器为被碰撞所触发的压力传感器，所述受力形态信息为第一压力传感器在同一竖直平面上的投影点所构成的网格图形。如图2所示的，该实施例中压力传感器阵列104呈网格状分布，其中多个压力传感器105，压力传感器105均匀分布于网格的节点位置处。在碰撞发生时，碰撞板103相应位置处的压力传感器105将被触发，此时该类被触发的压力传感器105为第一压力传感器，处理器101在接收到相应的压力信号后能够确定第一压力传感器的数目信息以及节点分布信息，从而能够根据被触发的压力传感器的数目以及所处的节点位置确定出碰撞引起的受力形态信息，相应的受力形态信息能够反映障碍物的形状、轮廓以及碰撞位置等多维度的信息，供清洁机器人进行障碍物类型识别以及路径规划之用。其中，所述受力形态信息为第一压力传感器在同一竖直平面上的投影点所构成的网格图形，如图4所示的，由于压力传感器105位于网格节点位置处，因而被触发的压力传感器105(即第一压力传感器)在同一竖直平面上的投影点能够构成网格图形，相应的网格图形不仅便于快速、准确地确定障碍物的形状、轮廓，而且能够十分方便地被辨识出障碍物与碰撞板103发生碰撞的位置，从而能够帮助清洁机器人快速且低算力消耗地确定出障碍物类型。

在本发明所述方法的其中一实施例中，所述根据所述受力形态信息确定障碍物类型的步骤包括：

所述网格图形构成横长竖短的横条图案；或者，所述网格图形构成横短竖长的竖条图案；

根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型；

所述障碍物类型至少包括以下之一：横梁型障碍物；直立型障碍物；墙壁型障碍物；门槛型障碍物；限高型障碍物；以及单侧障碍物。该实施例中，清洁机器人与障碍物发生碰撞后所确定出的网格图形包括横条图案或者竖条图案。其中，横条图案在水平方向(即横向)的长度大于竖直方向的长度；而竖条图案恰好相反，其水平方向(即横向)的长度小于竖直方向的长度。相应的横条图案和竖条图案能够用于对障碍物类型进行判别，通过横条图案和竖条图案至少能够确定以下类型的障碍物，如横梁型障碍物；直立型障碍物；墙壁型障碍物；门槛型障碍物；限高型障碍物；以及单侧障碍物。以上类型的障碍物基本涵盖了清洁机器人在家居环境所遇到的绝大部分障碍物，该方法能够将相应类型的障碍物准确识别，从而为后续制定针对性的避障策略提供了依据。

如图4-图9所示的，涉及本发明所述方法中不同类型的障碍物所对应的受力形态信息。以下将结合图4-图9对本发明所述方法对于障碍物类型进行识别的原理进行说明。如图4所示的，揭示了本发明所述清洁机器人的其中一实施例中碰撞检测的原理说明图。结合图2和图4，将图2中的压力传感器阵列104向竖直平面投影，可以获得如图4所示的压力传感器阵列104的投影图形，该投影图形同样呈网格状。图4中的阴影部分构成横条状的网格图形111，该网格图形111由碰撞过程中被触发的压力传感器105(即阴影部分网格图形111各节点位置处的压力传感器)围成，由于压力传感器105分布于网格状压力传感器阵列104的节点位置处，当发生碰撞时，相应节点位置处的压力传感器105将检测到压力信号，处理器101根据压力信号能够确定出节点位置信息以及受力大小信息，进而确定出网格图形111的形态。如图4所示的，该实施例中的网格图形111构成了横长竖短的横条图案(横向的长度大于竖向的长度)，且该横条图案与碰撞板103的上沿和下沿均存在间距，在家居环境下，与清洁机器人发生碰撞而构成该类横条图案的障碍物通常为桌子或椅子的横梁，因而清洁机器人能够依据碰撞检测获得的网格图形111确定出当前的障碍物为横梁型障碍物，从而执行横梁型障碍物的避障策略。在本发明的其他实施例中，根据网格图形的不同，清洁机器人能够确定出不同的障碍物类型，例如：与碰撞板的左沿和右沿均存在间距的竖条图案(对应于桌子腿等直立型障碍物)；与碰撞板的下沿相接的横条图案(对应于门槛型障碍物)等。由此可见，该实施例中清洁机器人，由于设置有网格状的压力传感器阵列104，使得清洁机器人具备了通过碰撞检测来实现障碍物类型判断的功能，从而大大提升了清洁机器人的智能化程度，相应的清洁机器人能够更加自如地根据障碍物类型来选择和调整避障策略。本领域人员可以理解地，该实施例中虽然以匚字形碰撞板为示例来说明碰撞检测及障碍物类型识别的原理，但对于设置有压力传感器阵列的圆弧形碰撞板，相应的第一压力传感器在竖直平面进行投影，同样能够形成网格图形，并基于上述原理实现本发明中清洁机器人的碰撞检测和障碍物类型识别功能。

如图5所示的，涉及本发明所述方法又一实施例中直立型障碍物对应的受力形态信息。在本发明所述方法的其中一实施例中，所述根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型的步骤包括：所述横条图案与所述碰撞板的上沿和下沿均存在间距，则判定相应的障碍物为横梁型障碍；所述竖条图案与所述碰撞板的左沿和右沿均存在间距，则判定相应的障碍物为直立型障碍物。该实施例中，如图5所示的，被碰撞触发的压力传感器在同一竖直平面内的投影所构成的网格图形511为竖条图案，该竖条图案与碰撞板的左沿与右沿均存在间距，在家居环境下，与清洁机器人发生碰撞而构成该类竖条图案的障碍物通常为桌子腿或椅子腿，因而清洁机器人能够依据碰撞检测获得的网格图形511确定出当前的障碍物为直立型障碍物，从而执行直立型障碍物的避障策略。该实施例中的方法，基于对家居环境中障碍物类型的总结，结合碰撞形成的网格图形511，能够辅助清洁机器人对遇到的障碍物进行判别，从而智能选择避障策略。

在本发明所述方法的其中一实施例中，所述碰撞信息还包括通过所述压力传感器阵列检测获得的受力分布信息，所述根据所述碰撞信息确定相应的行进策略的步骤包括：根据所述受力分布信息确定所述清洁机器人的转弯方向；其中，所述受力分布信息至少包括相应每个第一压力传感器的受力大小信息。如图5所示的，该实施例中，针对避障策略的选择，还涉及遇到障碍物后确定相应的转弯方向。传统的清洁机器人仅能基于碰撞发生的位置(如靠近碰撞板左侧，或者靠近碰撞板右侧)来确定转弯方向，这样的判断机制非常模糊，尤其地，当碰撞发生的位置位于碰撞板的中部时，其转弯方向通常设置为随机地向左或向右转向，因而并不能很好地规避开障碍物。而在本发明所述方法的其中一实施例中，可以更加准确地判断障碍物所处的位置，从而制定更加精细化的避障策略。具体地，如图5所示的，清洁机器人通过压力传感器阵列不仅能够确定碰撞发生的受力形态信息，而且能够确定碰撞所导致的压力分布信息。即清洁机器人不仅能够根据网格图形511确定出碰撞发生的位置以及障碍物的大致轮廓，而且能够确定出相应的受力分布信息，相应的受力分布信息中包含每个第一压力传感器的受力大小信息，该受力大小信息能够用于转弯方向判断的依据。

在本发明所述方法的其中一实施例中，所述根据所述受力分布信息确定所述清洁机器人的转弯方向的步骤包括：确定所述网格图形的竖直对称轴α，并依据所述竖直对称轴α将所述第一压力传感器划分为位于α轴左侧的左侧传感器和位于α轴右侧的右侧传感器；分别统计左侧传感器的受力总值F1和右侧传感器的受力总值F2；当F1＞F2时，所述清洁机器人向右转弯；当F1＜F2时，所述清洁机器人向左转弯；当F1＝F2时，所述清洁机器人随机地向左或向右转弯。参考图5，由于碰撞所形成的网格图形511通常为轴对称图形，因而网格图形511具有其对称轴α，依据该竖直对称轴α将第一压力传感器划分为位于α轴左侧的5个左侧传感器505a和位于α轴右侧的5个右侧传感器505b；分别对左侧传感器505a的受力总值进行求和，得出左侧传感器505a的受力总值F1；同理，得出右侧传感器505b的受力总值F2。根据统计结果，虽然左侧传感器505a和右侧传感器505b均优于碰撞的原因而被触发，但左侧传感器505a和右侧传感器505b的受力总值未必相同，从而可以根据两侧传感器的受力总值的对比情况来确定转弯方向。具体地，当F1＞F2时，说明碰撞的受力相对而言更集中于网格图形511的左侧，此时控制清洁机器人向右转弯，有助于清洁机器人快速摆脱障碍物；当F1＜F2，说明碰撞的受力相对而言更集中于网格图形511的右侧，此时控制清洁机器人向左转弯，有助于清洁机器人快速脱困；当F1＝F2，说明碰撞的受力在α轴两侧相对分布地较为均匀，这种情况下通常为与障碍物发生了正碰，因而清洁机器人可以随机地左转或右转，但需要注意的是，这种情况出现的概率很小，即使清洁机器人与障碍物发生正碰，也未必能确保α轴左右两侧的受力总值完全相等。该实施例中的方法，能够基于受力分布信息来更加合理的确定清洁机器人的转弯方向，在根据受力形态信息确定了碰撞位置的基础上，还能够根据网格图形511两侧的受力大小情况，确定转弯方向，辅助避障策略的制定，从而能够避免清洁机器人在障碍物位置处多次碰撞、无法脱困的情况出现。相较于单纯依靠碰撞位置来确定转弯方向的现有技术，该实施例中的方案即使碰撞发生在碰撞板中部位置，也能够根据两侧受力分布的不同，控制清洁机器人向着受力较小的方向转弯，从而避免了清洁机器人直接依据随机策略盲目确定转弯方向，大大提升了清洁机器人的避障效率。

在本发明所述方法的其中一实施例中，所述根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型的步骤包括：所述横条图案在竖直方向仅与所述碰撞板的上沿相接，则判定相应的障碍物为限高型障碍物；所述横条图案在竖直方向仅与所述碰撞板的下沿相接，则判定相应的障碍物为门槛型障碍物；所述横条图案与所述碰撞板的上沿和下沿均相接，且所述横条图案的面积超过第一预设比例的碰撞板面积，则判定相应的障碍物为墙壁型障碍物。如图6-图8所示的，揭示了本发明所述方法中清洁机器人所能通过碰撞检测进行识别的其他三种类型的障碍物。如图6所示的，该实施例中第一压力传感器在同一竖直平面上的投影点所构成的网格图形611为横条图案，且该横条图案在竖直方向上仅与碰撞板的上沿相接，在家居环境下，该类障碍物通常为限高型障碍物，例如沙发或茶几的下沿，清洁机器人遇到该类障碍物，意味着其无法继续行进至沙发或茶几底部继续进行清扫，因而应该确定相应的避障策略，驱使清洁机器人前往其他区域进行清扫。该实施例中，通过压力传感器阵列604所检测到的受力形态信息确定了碰撞位置以及网格图形后，同样能够进一步根据受力分布信息，辅助清洁机器人确定转弯方向。图6中，α轴为网格图形611的竖直对称轴，依据α轴可以将第一压力传感器划分为左侧传感器605a和右侧传感器605b，通过统计左侧传感器605a的受力总值F1和右侧传感器605b的受力总值F2，可以为清洁机器人的转向提供更加准确的依据。例如，在发生碰撞的情况下，所有左侧传感器605a的受力值求和后获得的受力总值F1＝8N，而所有右侧传感器605b的受力值求和后获得的受力总值F2＝7N，则说明虽然网格图形611节点位置处的第一压力传感器均被触发，但通过受力分布情况可以确定，碰撞板左侧的受力是大于碰撞板右侧的，此时应该驱使清洁机器人向着受力较小的一侧转弯行进，从而能够尽快避免与限高型障碍物继续发生碰撞，及时沿着沙发、茶几等障碍物的边沿进行清扫。

如图7所示的，涉及本发明所述方法其中一实施例中的门槛型障碍物。该实施例中，压力传感器阵列704所检测获得的网格图形711为横条图案，该横条图案在竖直方向仅与碰撞板的下沿相接，家居环境下，具有类似形态特征的障碍物主要为需要清洁机器人进行跨越的门槛型障碍物，如门槛石等。该实施例中的清洁机器人，通过碰撞检测获知相应的障碍物为门槛型障碍物，则可以切换至跨越模式，尝试对门槛型障碍物进行跨越而非绕开。如果要尝试绕开，则同样可以通过比较左侧传感器705a的受力总值F1和右侧传感器705b的受力总值F2，来确定清洁机器人的转弯方向，从而帮助清洁机器人以最高效的方式摆脱障碍物。

如图8所示的，涉及本发明所述方法其中一实施例中的墙壁型障碍物。该实施例中，压力传感器阵列804所检测获得的网格图形811为横长竖短的横条图案，该横条图案与碰撞板的上沿和下沿均相接，且横条图案的面积超过第一预设比例的碰撞板面积。该实施例中，由于以匚字形碰撞板进行说明，假设碰撞板的面积为S，横条图案的面积为S1，则当S1≥a*S时判定清洁机器人遇到的是墙壁型障碍物，其中a为第一预设比例，60％≤a≤95％。采用该判定机制的原理在于，当清洁机器人的网格图形811与碰撞板的上沿和下沿均相接，且出现较大面积的横条图案时，通常为清洁机器人与墙壁型障碍物发生正碰的情况，此时压力传感器阵列804上的绝大部分压力传感器被触发，所形成的横条图案的面积S1会占到碰撞板自身面积S的相当大比例。但由于清洁机器人的碰撞板通常为匚字形碰撞板或圆弧形碰撞板，因而清洁机器人即使在正碰状态下，横条图案的面积S1也无法完全覆盖到整个碰撞板(无法覆盖匚字形碰撞板/圆弧形碰撞板两侧的未与墙壁型障碍物相接触的区域)，基于上述原因，该实施例中采用第一预设比例作为判定墙壁型障碍物的条件之一，且相应的预设比例设置在60％～95％的区间内。如图8所示的，该实施例中的横条图案的面积S1虽然覆盖了匚字形碰撞板的整个正面板，但匚字形碰撞板还包括左、右两个侧板，因而该实施例中的S1占碰撞板面积S的80％，超过了第一预设比例，其中第一预设比例为70％，因而此时可以判定清洁机器人遇到了墙壁型障碍物。该实施例中，同样可以基于受力分布信息，进一步辅助清洁机器人确定转弯方向，从而帮助清洁机器人在遇到墙壁型障碍物时尽快切换至沿边清扫模式。如图9所示的，揭示了本发明所述方法又一实施例的步骤框图。该实施例中揭示了一种清洁机器人的障碍物规避方法，清洁机器人包括处理器、机器人主体以及碰撞板，碰撞板上设置有与处理器电连接的压力传感器阵列，方法包括：

步骤901，获取清洁机器人在行进过程中通过压力传感器阵列检测获得的受力形态信息；

步骤902，获取清洁机器人通过压力传感器阵列检测获得的受力分布信息；

步骤903，根据受力形态信息以及受力分布信息确定相应的行进策略。

该实施例中所揭示的方法，能够通过压力传感器阵列获知碰撞信息，其中碰撞信息包括受力形态信息以及受力分布信息。清洁机器人依据压力传感器阵列所检测到的受力形态信息能够确定障碍物类型，而依据压力传感器阵列所检测到的受力分布信息能够确定转弯方向，从而该实施例中的方法能够帮助清洁机器人确定行进策略，以尽快摆脱障碍物，高效地对家居环境进行清洁。

在本发明所述方法的其中一实施例中，所述根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型的步骤包括：所述竖条图案在水平方向仅与所述碰撞板的左沿或右沿相接，且所述竖条图案的面积小于第二预设比例的碰撞板面积，则判定相应的障碍物为单侧障碍物。参考图10，涉及本发明所述方法的又一实施例。该实施例中涉及清洁机器人遇到单侧障碍物的应对机制的原理说明。该实施例中，压力传感器阵列1004的网格节点位置处设置有压力传感器1005，通过压力传感器阵列1004所检测获得的网格图形1011构成横短竖长的竖条图案，竖条图案在水平方向仅与碰撞板的左沿相接，且竖条图案的面积小于第二预设比例的碰撞板面积，此时可以判定清洁机器人遇到的障碍物为单侧障碍物，该单侧障碍物为仅在碰撞板水平方向上的某一侧(如左侧或右侧)与清洁机器人发生碰撞的障碍物。遇到该类障碍物，清洁机器人仅需向相反的一侧转向，即可避开障碍物继续行进。本领域人员可以理解地，当图10中的阴影区域(即网格图形1011)位于右侧时，说明清洁机器人碰撞板的右侧与该类单侧障碍物发生了碰撞，其相应的可以向左转弯，对障碍物进行规避。

如图11和图12所示的，涉及本发明所述清洁机器人的其中一实施例。该实施例中揭示了一种清洁机器人，包括处理器、机器人主体1102以及碰撞板1103，碰撞板1103上设置有与处理器电连接的压力传感器阵列1104，其中：压力传感器阵列1104用于获取清洁机器人在行进过程中的碰撞信息；处理器用于根据碰撞信息确定相应的行进策略；碰撞信息至少包括通过压力传感器阵列1104检测获得的受力形态信息。该实施例中的清洁机器人，设置有压力传感器阵列1104，能够用于获取碰撞信息，相应的碰撞信息至少包括通过压力创啊你阵列1104检测获得的受力形态信息，该受力形态信息为清洁机器人行进策略的制定提供了重要依据，能够辅助清洁机器人更加智能地针对不同障碍物类型，涉及高效地规避方式，从而大大提升了清洁机器人的清洁效率。其中，该实施例中的清洁机器人，其碰撞板1103为弧形碰撞板，其压力传感器阵列1104同样可以投影至同一竖直平面构成网格图形，用于应用本发明所揭示的方法，实现障碍物类型识别的功能。更进一步地，在碰撞信息还包括受力分布信息的情况下，该清洁机器人同样能够根据受力分布信息确定转弯方向，从而有效减少碰撞次数，智能、自主地脱离障碍物，执行清洁任务。

该实施例中的清洁机器人，还包括缓冲气囊1105，其碰撞板1103上开设有透光视窗1107，透光视窗1107的相应位置处用于设置接近传感器1108。可选地，接近传感器1108包括红外传感器、超声传感器以及激光传感器。

上述具体实施方式只是用于说明本发明的设计方法，并不能用来限定本发明的保护范围。对于在本发明技术方案的思想指导下的变形和转换，都应该归于本发明保护范围以内。

Claims (10)

1.一种清洁机器人的障碍物规避方法，所述清洁机器人包括处理器、机器人主体以及碰撞板，其特征在于，所述碰撞板上设置有与所述处理器电连接的压力传感器阵列，所述方法包括：

获取所述清洁机器人在行进过程中的碰撞信息；

根据所述碰撞信息确定相应的行进策略；

其中，所述碰撞信息至少包括通过所述压力传感器阵列检测获得的受力形态信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述碰撞信息确定相应的行进策略的步骤包括：

根据所述受力形态信息确定障碍物类型；

根据所述障碍物类型确定相应的行进策略。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压力传感器阵列呈网格状排布，其中至少包括四个压力传感器，所述压力传感器均匀分布于网格的节点位置处，所述根据所述受力形态信息确定障碍物类型的步骤包括：

确定第一压力传感器的数目信息以及节点分布信息；

根据所述数目信息以及节点分布信息确定所述受力形态信息；

其中，所述第一压力传感器为被碰撞所触发的压力传感器，所述受力形态信息为第一压力传感器在同一竖直平面上的投影点所构成的网格图形。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述受力形态信息确定障碍物类型的步骤包括：

所述网格图形构成横长竖短的横条图案；或者，所述网格图形构成横短竖长的竖条图案；

根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型；

所述障碍物类型至少包括以下之一：横梁型障碍物；直立型障碍物；墙壁型障碍物；门槛型障碍物；限高型障碍物；以及单侧障碍物。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型的步骤包括：

所述横条图案与所述碰撞板的上沿和下沿均存在间距，则判定相应的障碍物为横梁型障碍；

所述竖条图案与所述碰撞板的左沿和右沿均存在间距，则判定相应的障碍物为直立型障碍物。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型的步骤包括：

所述横条图案在竖直方向仅与所述碰撞板的上沿相接，则判定相应的障碍物为限高型障碍物；

所述横条图案在竖直方向仅与所述碰撞板的下沿相接，则判定相应的障碍物为门槛型障碍物；

所述横条图案与所述碰撞板的上沿和下沿均相接，且所述横条图案的面积超过第一预设比例的碰撞板面积，则判定相应的障碍物为墙壁型障碍物。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述横条图案或者所述竖条图案确定所述障碍物类型的步骤包括：

所述竖条图案在水平方向仅与所述碰撞板的左沿或右沿相接，且所述竖条图案的面积小于第二预设比例的碰撞板面积，则判定相应的障碍物为单侧障碍物。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述碰撞信息还包括通过所述压力传感器阵列检测获得的受力分布信息，所述根据所述碰撞信息确定相应的行进策略的步骤包括：

根据所述受力分布信息确定所述清洁机器人的转弯方向；其中，所述受力分布信息至少包括相应每个第一压力传感器的受力大小信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述受力分布信息确定所述清洁机器人的转弯方向的步骤包括：

确定所述网格图形的竖直对称轴α，并依据所述竖直对称轴α将所述第一压力传感器划分为位于α轴左侧的左侧传感器和位于α轴右侧的右侧传感器；

分别统计左侧传感器的受力总值F1和右侧传感器的受力总值F2；

当F1＞F2时，所述清洁机器人向右转弯；

当F1＜F2时，所述清洁机器人向左转弯；

当F1＝F2时，所述清洁机器人随机地向左或向右转弯。

10.一种清洁机器人，所述清洁机器人包括处理器、机器人主体以及碰撞板，其特征在于，所述碰撞板上设置有与所述处理器电连接的压力传感器阵列，其中：

所述压力传感器阵列用于获取所述清洁机器人在行进过程中的碰撞信息；

所述处理器用于根据所述碰撞信息确定相应的行进策略；

所述碰撞信息至少包括通过所述压力传感器阵列检测获得的受力形态信息。

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