CN112352244A - 用于将机器人表面清洁装置的清洁操作限制在兴趣区内的技术 - Google Patents

Abstract

一般来说，本公开涉及一种手持式表面清洁装置，其包括与机器人表面清洁装置通信的电路系统，以使所述机器人表面清洁装置对准兴趣区域/区进行清洁。因此，用户可以利用所述手持式表面清洁装置执行定向清洁，且方便地指引机器人表面清洁装置集中在兴趣区。此外，所述手持式表面清洁装置可以包括用于从视场提取三维信息的传感器，例如摄像机装置。这些信息可以用于构建墙、楼梯、障碍物的位置的地图，表面类型的变化以及给定位置的其它特征。因此，机器人表面清洁装置可以利用来自所述手持式表面清洁装置的地图构建信息作为实时控制环路中的输入，例如作为到即时定位与地图构建(SLAM)例程的输入。

Description

用于将机器人表面清洁装置的清洁操作限制在兴趣区内的 技术

相关申请交叉引用

本申请要求2018年4月23日提交的第62/661,496号美国临时专利申请的权益，所述临时申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本说明书涉及表面清洁设备，且更具体地，涉及一种具有与机器人真空吸尘器或机器人表面清洁装置通信的控制器布置的手持式表面清洁装置。

背景技术

例如真空清洁器的电动装置具有多个部件，每一部件从一个或多个电源(例如，一个或多个电池或主电源)接收电力。例如，真空清洁器可以包括用于在清洁头内产生真空的抽吸电动机。所产生的真空从待清洁表面收集碎屑并将碎屑沉积在例如碎屑收集器中。真空吸尘器还可以包括用于旋转清洁头内的刷辊的电动机。刷辊的旋转搅动已粘附在待清洁表面的碎屑，使得所产生的真空能够从表面移除碎屑。除了用于清洁的电气部件之外，真空清洁器还可以包括一个或多个光源以照亮待清洁区域。

一些类型的真空装置，例如所谓的“直立”真空吸尘器，可能需要用户提供力，以在期望方向上引导真空吸尘器并使真空吸尘器的一部分重量握在用户手中。一般来说，这包括在使用期间用至少一只手握住手柄部分，并提供足够的力以在待清洁表面上引导真空吸尘器的喷嘴。即使真空吸尘器是例如由驱动电动机自动推进的，长时间使用此类真空吸尘器也可能会导致身体疲劳。

机器人真空吸尘器可以有利地消除与手动操作真空吸尘器有关的疲劳。然而，机器人真空吸尘器倾向于自主操作，且缺乏适应动态变化的清洁要求的能力。例如，机器人真空吸尘器可能没有意识到房间内已经发生了意外撒漏，且机器人真空吸尘器可能需要大量时间才能到达脏乱处。

附图说明

这些以及其它特征和优点将通过阅读以下结合图式进行的详细描述而得到更好的理解，其中：

随附包括的附图是为了说明本说明书教示的制品、方法和设备的各种实例，且并不意图以任何方式限制教示内容的范围。

图1示出根据本公开的实施例的用于远程控制表面清洁装置的控制系统的透视图。

图2示出实施图1的控制系统的手持式表面清洁装置的示例实施例。

图3示出符合本公开的实施例的联接到机器人表面清洁装置的控制电缆的透视图。

图4示出符合本公开的实施例的控制电缆的另一透视图。

图5示出符合本公开的示例方法。

图6A示出符合本公开的实施例的由机器人表面清洁装置使用的示例地图。

图6B示出符合本公开的实施例的由机器人表面清洁装置使用的另一示例地图。

具体实施方式

一般来说，本公开涉及一种手持式表面清洁装置，其包括与机器人表面清洁装置通信的电路系统，以使所述机器人表面清洁装置对准兴趣区域/区进行清洁。因此，用户可以利用手持式表面清洁装置执行定向清洁(例如，所谓的“局部”清洁)，且方便地指引机器人表面清洁装置集中在兴趣区。此外，手持式表面清洁装置可以包括用于从视场提取三维信息的传感器，例如摄像机装置(或其它合适的视觉系统)。这些信息可以用于构建墙、楼梯、障碍物(例如，家具、玩具等)的位置的地图，表面类型的变化(例如，木地板与地毯)以及给定位置的其它特征。因此，机器人表面清洁装置可以利用来自所述手持式表面清洁装置的地图构建信息作为实时控制环路中的输入，例如作为到即时定位与地图构建(SLAM)例程的输入。

尽管在手持式表面清洁装置和相关联的机器人表面清洁装置内实施此类视觉和地图构建系统可能是优选的，但本公开在此方面不受限制。可以在各种装置内实施包括算法/逻辑和支持硬件的计算机视觉系统，例如利用紫外线(UV)、近红外线(IR)和任何其它合适的可见或不可见波长的传输器和接收器。例如，此类系统可以在手持式清洁装置、手持式装置(例如，智能手机、遥控器)或自主装置(例如，无人机或机器人)中整体或部分地实施。

在任何情况下都可以使用视觉系统来标识污垢、灰尘、有机物质和/或待清洁的一般的兴趣区域。然后，可以分析通过此类具有视觉功能的系统获得的信息/特征，且使用所述信息/特征来构建可以覆盖到SLAM上以进行导航的实时“污垢地图构建”。然后，污垢地图构建的使用者，例如机器人真空吸尘器和/或经由智能手机上所谓的“应用程序”，可以利用数据来指引清洁操作，并对清洁计划、位置等进行修改。因此，虽然本公开具体参考具有集成视觉系统的手持式表面清洁装置，但其它实施例也在本公开的范围内。

本公开可以互换地使用机器人来指代具有自主控制系统的装置和不具有自主控制系统的装置，且除非另外说明，否则本文中所公开的实施例和方面并不意图限于一种类型的装置。

在一个具体示例实施例中，手持式表面清洁装置可以利用例如经由Wi-Fi(即，IEEE 802.11协议)、低功耗蓝牙(BLE)或其它无线通信方法与机器人真空吸尘器的直接通信来传输命令。替代地，手持式表面清洁装置可以经由例如由一个或多个激光器装置提供的可见或不可见的波长、和/或经由用户可听到或不可听到的声波进行间接通信。例如，手持式表面清洁装置可以包括发射光的激光器装置，所述激光器装置又可以由机器人表面清洁装置的传感器检测并用作导航点/目标，以在兴趣区域上进行集中清洁。在其它实例中，可以使用人耳可听到或不可听到的声音来将信息/命令传送到机器人表面清洁装置。声音可以源自手持式表面清洁装置，传送到机器人表面清洁装置，且反之亦然。

在又一实例中，远程装置可以用作信标以提供方位信号，例如可听到或不可听到的声波、射频(RF)信号或任何其它合适的信号。注意，远程装置也可以是手持式表面清洁装置或可能是不同的装置。在任何情况下，机器人表面清洁装置和/或持握的表面清洁装置可以使用三角测量或其它合适的定位方法，以基于远程装置发射的方位信号建立机器人表面清洁装置与手持式表面清洁装置之间的相对定位。因此，机器人表面清洁装置和/或手持式表面清洁装置可以利用建立的相对定位以允许机器人表面清洁装置导航到所需位置，例如到手持式表面清洁装置的行进位置和/或在所需位置进行清洁。因此，即使手持式表面清洁装置缺乏到机器人表面清洁装置的软线，机器人表面清洁装置也可以有利地导航到所需位置，这是利用基于光的系统和利用地图的现有方法的局限之处。

在另一示例实施例中，公开了一种用于经由控制电缆/系绳控制机器人表面清洁装置的系统。控制电缆可以包括用于电联接到机器人表面清洁装置的第一末端以及用于任选地联接到例如AC电源的电源的第二末端。一个或多个导线可沿控制电缆的长度安置，以向机器人表面清洁装置提供电力和/或命令信号。控制电缆可以进一步包括沿控制电缆安置的握柄/手柄部分，用户可以用一只手或两只手握住所述握柄/手柄部分。然后，用户可以以手势(例如，前/后/左/右运动或其它合适的手势)的形式提供输入，这些手势可类似于通常操作直立真空吸尘器所采用的移动，但不需要通常消耗的体力。然后，用户输入可以转换成信号且例如经由控制电缆内的一个或多个导线提供给机器人表面清洁装置，以使所述机器人表面清洁装置在期望方向上移动。

握柄部分可以固定/集成到控制电缆中，使得握柄部分无法移除。替代地，在一些实施例中，握柄部分可以是可移除的，以允许对机器人表面清洁装置进行无线控制。在这些实施例中，握柄部分可以被配置成手持式表面清洁装置，如上文所论述。因此，握柄部分可以对接到控制电缆以用于充电和/或存储目的。注意，机器人表面清洁装置可以包括联接到可移除的握柄部分(或手持式表面清洁装置)的对接件，用于存储目的。

符合本公开的方面的手持式表面清洁装置包括流体地联接到主体(或主体部分)的喷嘴，其中电动机、电源和集尘杯安置在主体提供的空腔内。图2中示出一个此类示例手持式表面清洁装置，且所述手持式表面清洁装置呈所谓的“棒状”或基本共线配置，由此基本所有部件(例如，喷嘴、脏空气通道、电动机、集尘杯和电源)都位于同一纵向轴线上。在此实施例中，主体部分也可以充当把手，以允许例如能用一只手舒适地操作手持式表面清洁装置。然而，本公开并非意图在这方面受限制，且手持式表面清洁装置可以包括不同的配置。

如本文中大体提到的，灰尘和碎屑是指污垢、灰尘、水和/或可以通过抽吸被吸入手持式表面清洁装置的任何其它颗粒。同样，如本文中大体提到的，表面清洁装置可以包括被配置成收集和存储碎屑和/或分配清洁液的装置。

转而参看附图，图1示出符合本公开的方面的控制系统1的框图。如图所示，控制系统1包括部件布置，所述部件包括控制器2、传输器(TX)电路3、存储器4、外壳5、任选天线6、任选传感器7和任选激光器(或光源)8、以及任选发声器50。在实施例中，控制系统1可以在例如手持式表面清洁装置17(参见图2)的手持式表面清洁装置中实施。然而，控制系统1的方面和部件可以在例如机器人表面清洁装置9的远程表面清洁装置内至少部分地实施。例如，控制器2在机器人表面清洁装置9内实施，且在此情境下，手持式表面清洁装置17还可以包括控制器，但对捕获的数据执行有限量的处理，使得剩余的处理由机器人表面清洁装置9内的控制器2执行。另外，控制系统1的方面和部件可以由控制电缆提供，如下文更详细地论述(参见图3)，所述控制电缆可以根据所需配置以可移除方式或不可移除方式联接到所述控制系统。

继续，控制器2包括至少一个处理装置/电路，例如数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、精简指令集计算机(RISC)处理器、x86指令集处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)。控制器2可以包括单个芯片，或多个单独的芯片/电路系统。例如，控制器2可以使用软件(例如，在控制器/处理器2上执行的C或C++)、硬件(例如，电路系统、硬编码门级逻辑或特定用途硅)或固件(例如，在微控制器上执行的嵌入式例程)或其任何组合来实施机器人表面清洁装置控制过程。机器人表面清洁装置控制过程可以被配置成经由传感器7接收输入，并将所述输入转换成控制命令以发送到机器人表面清洁装置9。

在实施例中，TX电路3可以包括经由网络进行通信的网络接口电路(NIC)，所述网络是例如因特网，或例如蓝牙连接的局域网。TX电路3和天线装置6在本文中也可以被称作天线布置。机器人表面清洁装置9(图2)也可以实施此类天线布置，以与手持式表面清洁装置17通信。

激光器8包括适合于发射可见光或不可见光的任何合适的装置。如下文所论述，激光器8可以被配置成发射单个聚焦波束或波束图案(例如，网格)。在实施例中，激光器8包括测距电路系统，其使得激光器8为控制系统1提供激光测距能力。因此，激光器8可以输出与激光器8与从激光器8发射的激光入射的物体/表面之间的相对距离相对应的测量值。

发声器50可以包括例如扬声器和用于发射声波的驱动电路。声波可以包括人耳可察觉的可听音(约20Hz至20Khz)或不可听音(例如，在约20Hz以下且在约20kHz以上)。可以利用所述音与机器人表面清洁装置9进行通信。传感器7可以包括麦克风或能够检测来自机器人表面清洁装置的声波的其它合适的传感器。因此，手持式表面清洁装置17和机器人表面清洁装置可以使用声波以单向或双向方式进行通信。在实施例中，声波可以专门用于机器人表面清洁装置9与手持式表面清洁装置17之间的通信，但是在其它实施例中，可以利用具有或不具有RF通信的声波。

任选传感器7可以包括例如陀螺仪和/或加速计。在一些情况下，陀螺仪包括3轴陀螺仪。任选传感器7可以进一步包括例如半导体电荷耦合装置(CCD)的图像传感器(或摄像机装置)、互补型金属氧化物半导体(CMOS)中的有源像素传感器、立体声视觉传感器，或允许从数字图像提取3D特征/信息的其它合适的传感器。任选传感器7可以进一步使得经由可见光、超光谱成像处理或任何其它合适的基于视觉的方法实现污垢感测。手持式表面清洁装置17还可以由用户用于在区域四处移动以产生污垢地图。然后，出于参考目的，机器人表面清洁装置可以利用污垢地图以确保清洁效率。同样地，用户可以利用污垢地图，使用例如扫把或手持式表面清洁装置17来进行手动清洁。

任选传感器7可以进一步包括能够输出位置数据的GPS芯片。

存储器4可以包括易失性和/或非易失性存储器装置。在实施例中，存储器4可以包括关系数据库、平面文件或用于存储手势资料档案的数据存储区域。例如，可以利用手势资料档案来例如训练各种手势(例如，手部/腕部运动)，以检测用户输入并基于所述用户输入控制机器人表面清洁装置9。

在实施例中，存储器4可以进一步存储机器人表面清洁装置9的多个操作模式。用户随后可以选择特定的操作模式，且天线布置随后可以向机器人表面清洁装置9发送信号，以使所述机器人表面清洁装置转换到所需操作模式。可以手动选择模式，或基于传感器输入自动选择模式。模式可以各自与移动/操作序列相关联，例如局部清洁、沿墙、沿周界、地图构建、污垢感测和空气质量感测等，仅举几例。

图2示出符合本公开的清洁系统的示例性实施例。如图所示，清洁系统10包括手持式表面清洁装置17和机器人表面清洁装置9。手持式表面清洁装置17可以实施图1的控制系统1。手持式表面清洁装置17包括外壳，所述外壳的形状/轮廓通常设计成能够舒适地单手握住。手持式表面清洁装置17可以包括同轴/线性配置，由此喷嘴16和手柄部分14沿同一纵向轴线安置。手柄部分14可以包括安置在其中的电动机(例如，BLDC电动机)、电源(例如，一个或多个电池)和集尘杯。集尘杯可以包括循环污垢分离布置。因此，污垢和碎屑随后可以经由电动机产生的抽吸被吸入喷嘴16。

机器人表面清洁装置10可以包括已知配置，且可以包括外壳、喷嘴、用于存储污垢和碎屑的集尘杯、控制系统(例如，控制器和相关联的电路系统)以及驱动一个或多个轮的驱动电动机。控制系统可以实施例如自主清洁和导航控制环路。一个此类示例控制环路包括即时定位与地图构建(SLAM)例程/过程，但是自主导航和控制的其它方法也在本公开的范围内。在实施例中，机器人表面清洁装置9包括安装表面/插座18，用于出于存储和/或再充电目的而联接到手持式表面清洁装置。

在使用中，手持式表面清洁装置17可以直接或间接地将控制命令传送到机器人表面清洁装置9。例如，手持式表面清洁装置17可以通过发送一个或多个无线信号11来与机器人表面清洁装置9直接通信。替代地或另外，机器人表面清洁装置9可以通过在兴趣区12附近发射光13(和/或声音)来与机器人表面清洁装置9间接通信，如下文更详细地论述。

在任一情况下，机器人表面清洁装置9可以通过以半自主方式在兴趣区12四处进行集中清洁而作出响应。如本文中大体提到的，半自主是指这样的清洁序列/程序：其中机器人表面清洁装置9响应于用户输入，即基于从手持式表面清洁装置17接收控制命令，但以例如可以包括避开已知障碍物、家具、墙等自主方式而导航到兴趣区12，以执行各种自动清洁序列，包括向前/向后/向左/向右移动。因此，自主导航(例如，经由SLAM实施的)可以有效地控制机器人表面清洁装置9的实时移动和导航，但用户可以设置目标区域/兴趣区12，且将机器人表面清洁装置在预定时间段的后续移动限制在所述目标区域/兴趣区内。例如，机器人表面清洁装置9可以在兴趣区12内/附近保持至少一段时间，以一次或多次经过待清洁表面。因此，可以忽略或排除兴趣区12以外的那些区域。当然，兴趣区12越大，机器人表面清洁装置9可以保持这种集中的、半自主清洁模式的时间量就越长。

机器人表面清洁装置9可以避开某些兴趣区，在这种情况下，所述兴趣区可以更准确地被称作非兴趣区、排除区或简称为忽略区。在这种情况下，可以如本文中公开的将一个或多个区标识为用户希望忽略的区。例如，周围环境的一些区域中可能有容易被机器人表面清洁装置损坏的物体和家具。那么这些区域可以由用户例如使用手持式装置容易地标识，且指示为‘忽略’区。机器人表面清洁装置可以接收这些“忽略”区的指示，且在清洁操作期间避开这些区。

在实施例中，发射光13包括网格，例如可以投影到兴趣区12上的M×N阵列。机器人表面清洁装置9可以通过对发射光13入射的区域进行集中清洁而作出响应。在一些情况下，控制系统1可以利用网格与视觉传感器组合来确定兴趣区12的拓扑/地图构建。这种信息可以用于地毯表面与硬木地板的区分和地图构建，以及墙和楼梯位置、障碍物位置等的地图构建。注意，还可以经由用户输入、经由例如允许用户手动标识或以其它方式确认此类特征/障碍物的位置和存在的“应用程序”来提供此类信息。然后可以例如经由信号11以无线方式将信息传送到机器人表面清洁装置9，所述机器人表面清洁装置随后又可以利用所述信息作为SLAM算法或在机器人表面清洁装置9内实施的其它控制环路的输入。

因此，机器人表面清洁装置9可以使用手持式表面清洁装置17的地图构建信息来更新其已知的地图构建信息。这可能会导致例如机器人表面清洁装置在清洁期间调整操作参数，例如调整相关联喷嘴的高度以适应硬木地板与地毯之间的过渡、改变相对于表面类型的抽吸强度、激活/去激活搅拌器、激活补充刷、配置清洁溶液等。另外，机器人表面清洁装置9还可以通过利用手持式表面清洁装置17的地图构建信息来改进障碍物检测并以其它方式提升导航。

在实施例中，由发射光投影的网格(例如，结构光、点图案等)可以进一步用于将例如加速/减速和转弯命令的移动命令传送到机器人表面清洁装置9。在一个示例情况下，随着手持式表面清洁装置17的倾斜，投影网格可以“拉伸”，并且响应于所述网格，机器人表面清洁装置9加速。另一方面，随着投影网格朝向垂直于或基本横向于地板的方向向下定向，所述投影网格可以返回正交且规则的间距，且响应于所述变化，机器人表面清洁装置9放缓速度/停下。通过检测在给定方向上的反转/转换，例如从拉伸到规则然后再到相反方向上的拉伸，机器人表面清洁装置9可以反向。随着投影网格相对于机器人表面清洁装置9转向/旋转，机器人表面清洁装置9随后可以旋转以将投影网格重新对准机器人表面清洁装置9的前后轴线。换句话说，投影的旋转可能会使机器人表面清洁装置9的对准成比例地变化。

在实施例中，用户随后握住手持式表面清洁装置17，且可以使用激光器8，例如使用激光器8来“绘制”限定兴趣区12的边界。用户可以保持静止并绘制兴趣区12，或在周围环境中行进以绘制兴趣区12。手持式表面清洁装置17可以包括例如按钮的用户输入，以将手持式表面清洁装置转换成绘制限定兴趣区的边界的模式。然后，可以投影可见光束以协助用户对准要包括在兴趣区12内的表面的特定区域。同时，激光器8可以利用测距电路向目标输出距离测量值，并且GPS传感器可以输出进行距离测量的起点(或起始坐标)。注意，可以经由其它传感器和方法捕获起点，例如使用RF三角测量。

控制器2随后可以使用所述捕获的数据(在本文中统称为测得位置数据)执行定位例程，以将兴趣区12转换成多个定位坐标，机器人表面清洁装置9可以使用所述局部坐标来更新存储器中的地图和在兴趣区12内执行集中清洁操作。附加数据，例如由手持式表面清洁装置17的一个或多个图像传感器捕获的图像数据，可以用于确定兴趣区的表面类型、标识障碍物和特征(例如，墙、楼梯等)。因此，测得位置数据还可以进一步包括图像数据。下文参考图5进一步论述了一个用于基于所述“绘制”限定兴趣区12的边界来标识兴趣区12的此类示例方法。

在任何情况下，可以构建绘制的边界的地图且将其提供给机器人表面清洁装置以用于导航目的。在一些情况下，兴趣区覆盖在SLAM地图上，且可以存储在例如机器人表面清洁装置9的存储器中。机器人表面清洁装置9随后可以基本保持在边界内，以在预定时间段内进行集中清洁，或替代地，直到用户发出后续命令以使机器人表面清洁装置9恢复自主清洁操作。

替代地，用户可以执行机器人表面清洁装置9的手动控制，其中手动控制包括用户指引机器人表面清洁装置9的每一次移动。例如，用户可以通过执行手势以及、或手持式表面清洁装置17的移动，来指引机器人表面清洁装置的每一次移动。注意，手持式表面清洁装置可以进一步包括操纵杆(未示出)或例如按钮的其它类似控制，以接收用户输入并将其转换成控制命令以将所述控制命令发送到机器人表面清洁装置9。

继续，用户可以通过使表面清洁装置17的喷嘴16朝向地板倾斜来指引机器人表面清洁装置9向前移动。另一方面，用户可以使表面清洁装置的喷嘴16朝向天花板倾斜，以使机器人表面清洁装置9向后行进。转向可以通过围绕手持式表面清洁装置17的纵向轴线旋转将其旋转(例如，通过用户扭动手腕)或简单地将手持式表面清洁装置的喷嘴16指向用户的右侧或左侧来完成。传感器7，且更具体地说陀螺仪和/或加速计可以用于检测和量化作为输入信号的手势。因此，在本公开的范围内设想了许多手势，且以上提供的特定实例并不意图限制性的。

用户可能暂时需要手动控制，且根据实施例，用户可以通过由手持式表面清洁装置17接收的预定手势或其它输入(例如，经由按钮)在手动、半自主和全自主控制之间转换。

转而参看图5，示例方法500用于基于示出的兴趣区来定位多个位置数据点并标识所述兴趣区。方法500可以由图1的控制器2执行，但本公开不一定在此方面受到限制。

在动作502，控制器2接收捕获的位置数据。捕获的位置数据可以包括呈由激光器8捕获的多个距离测量值形式的多个位置数据点，例如基于用户“绘制”由此限定兴趣区12的边界。捕获的位置数据可以进一步包括从其进行每次测量的相关起点，以及在捕获每个测量值时表示手持式表面清洁装置17的偏航/纵倾/横摇的陀螺仪数据。另外，测得位置数据可以进一步包括图像数据，所述图像数据可以用于标识障碍物、例如墙的结构特征、与兴趣区12相关联的其它特征。

在动作504，控制器2将捕获的位置数据，尤其是多个距离测量值，转换成局部坐标。更详细地说，控制器2首先任选地过滤多个距离测量值并将其标准化以去除离群值和无关测量值(例如，由用户意外地将激光器8指向天花板或超过预定距离限制或角度的位置而产生的测量值)。控制器2随后使用相对简单的公式来将每个剩余距离测量值转换成例如笛卡尔坐标的局部坐标，所述公式利用测得距离与相关联起点之间的欧几里德距离，以及手持式表面清洁装置17的纵倾/偏航/横摇，以在待清洁表面上方的3D空间中定向手持式表面清洁装置17并输出局部坐标。注意，用于定位测量数据的其它方法在本公开的范围内，且提供的实例并不意图限制本公开。

在动作506，控制器2随后基于转换的局部坐标标识地图中的至少一个兴趣区。这可以包括控制器2将多个局部坐标覆盖到存储器中的地图上，并建立反映局部坐标的定位(例如，以连接点方式)的边界/周界。替代地，可以将局部坐标反映的形状与已知的几何形状进行比较，然后可以使用信息匹配来得出兴趣区的边界。例如，考虑图6A所示的实施例的地图，其中多个局部坐标(x)共同显示为圆形。在这种情况下，控制器2可以例如基于概率分布函数(PDF)或其它数学函数标识由局部坐标形成的形状在高度确定性内与圆形形状匹配。因此，产生的兴趣区12可以被配置成包含如图6A的示例实施例所示的至少大部分局部坐标。注意，控制器2可以标识和使用其它正常和不规则几何形状，以确定兴趣区12，所述几何形状包括例如矩形、椭圆形等。

在动作508，控制器2基于至少一个标识区更新地图。注意，动作508可以由手持式表面清洁装置17内的控制器2执行，或由例如机器人表面清洁装置9内的控制器的另一控制器远程执行。继续，图6A示出更新为包括例如兴趣区12的至少一个标识区的此类示例地图的一个实例。另外，控制器2可以进一步基于与测得位置数据相关联的图像数据来更新地图。例如，如家具、宠物、墙、楼梯等障碍物可以基于图像数据进行标识，并在更新的地图中表示以帮助导航。例如，图6B的实施例示出更新的地图，其中图像数据用于标识墙602的定位和兴趣区12附近的家具物体604。因此，机器人表面清洁装置9可以利用更新的地图来考虑清洁操作期间兴趣区12内的障碍物。此外，更新的地图不是仅可以用于兴趣区12，因为机器人表面清洁装置9可以在一般清洁操作期间利用所述更新的地图来导航周围环境。

在动作510，例如机器人表面清洁装置9的机器人表面清洁装置在预定时间段内执行至少一个标识区内的清洁操作，此过程也可以被称为有界清洁操作或模式。在动作510，机器人表面清洁装置9可以从手持式表面清洁装置17接收命令以开始清洁操作。另外，机器人表面清洁装置9可以调整清洁模式以考虑与至少一个标识区相关联的一种或多种地板类型。如前文所论述的，测得位置数据可以包括图像数据，例如可以用来标识与至少一个标识区相关联的地板类型。因此，对清洁模式的调整可以包括例如配置清洁元件、分配清洁液、升高或降低刷辊、停用刷辊等，以确保清洁模式适合于检测到的地板类型。

在实施例中，机器人表面清洁装置9可以利用至少一个标识的兴趣区的形状来改变机器人表面清洁装置在执行动作510的清洁操作时采用的导航路径。例如，圆形的兴趣区可以使机器人表面清洁装置沿着沿循所述区的周界的路径以顺时针或逆时针方式导航，然后随着每一次通过，机器人表面清洁装置可以转弯/转向，然后完成越来越小圆圈，直至到达中心。同样，矩形的兴趣区可以使机器人表面清洁装置以条状方式导航，包括行进穿过区宽度的直线、180度转向和另一行进直线等。另外，用户可以通过首先建立兴趣区，如上文所论述，然后使用激光器8给所述区“着色”，使得在广义上当机器人表面清洁装置17在兴趣区内执行清洁操作时沿循刷的走向，从而建立路径。这也可以允许用户在兴趣区内指定特定部分作为需要由机器人表面清洁装置进行额外的擦洗/集中清洁的部分。

在实施例中，用户可以“训练”机器人表面清洁装置通过“学习”用户的特定清洁偏好以精细调整的方式操作。例如，用户可以使用激光器8“绘制”一个或多个兴趣区，如上文所描述，且接着让机器人真空吸尘器9将一个或多个兴趣区存储在存储器中。使用“应用程序”或其它此类用户输入，用户随后可以使用计划表或按需或两者来计划要在特定时间清洁的所述区。另外，用户可以将一个或多个兴趣区设置成所谓的“优先级区”，由此所有清洁操作开始或至少包括在存储的一个或多个兴趣区内进行集中清洁。一个使用案例实例展示了这种方法的额外实用性。考虑一种情形，其中房间的一部分用作儿童游戏区域，或用作宠物床的位置。因此，用户可以使用激光器8“绘制”那些区，然后接合例如应用程序接口的特征，所述应用程序接口将那些区设置成高流量、优先级区域。反之，机器人表面清洁装置随后可以更规律地清洁那些优先级区，例如机器人表面清洁装置9清洁高优先级区的时间间隔相对小于用于清洁其它非高优先级区的间隔，和/或额外的时间量，例如机器人表面清洁装置可能会在这些区域中更慢地行进以最大化接触抽吸器和刷辊的区域，在高优先级区域中进行额外的通行等。

图3示出符合本公开的另一示例实施例。如图所示，图3的实施例包括控制电缆26，其具有用于电联接到机器人表面清洁装置9的第一末端(或机器人表面清洁装置末端)，以及用于电联接到例如AC电源的电插座的第二末端。手柄部分21(或外壳部分21)沿控制电缆26安置在第一末端与第二末端之间。第一末端可以包括连接器，例如USB-C或其它合适的连接器，用于联接到机器人表面清洁装置9。第二末端可以包括具有多个插齿的插头23，所述插头用于联接到AC电源。从手柄部分21到第二末端(例如，AC联接末端)测得的控制电缆26的节段24-2的总长度可以大于从手柄部分21到第一末端测得的控制电缆的节段24-1的总长度。因此，控制电缆26可以允许用户在机器人表面清洁装置9的清洁操作期间在房间四处自由移动，同时保持所述机器人表面清洁装置与电插座电连接。在实施例中，机器人表面清洁装置9不包括自主导航系统和可以基于来自手柄部分21的信号确定的移动方向。

替代地，控制电缆26的第二末端可以不与墙电联接，且用户可以在清洁期间跟着机器人表面清洁装置，而所述机器人表面清洁装置不必拴系到电插座。在此实例中，手柄部分21可以利用例如电池的内部电源，和/或可以利用机器人表面清洁装置9内的电池的电力。在这种情况下，控制电缆26可以包括可移除地联接到手柄部分21的节段24-1和24-2。例如，节段24-1和24-2可以基于用户提供的力解联成两个独立的节段。在用户使用期间，节段24-2可以与手柄部分21解联，只留下机器人表面清洁装置9、节段24-1以及手柄部分21。在另一实施例中，可以移除节段24-1和24-2，从而允许手柄部分在不与机器人表面清洁装置9直接连接的情况下操作。

手柄部分21可以实施上文所论述的控制系统1，为简洁起见将不会重复所述描述。控制系统1可以经由控制电缆26内的一个或多个导线与机器人表面清洁装置9通信，或根据所需配置以无线方式与所述机器人表面清洁装置通信。例如，一个或多个导线还可以从AC电源为机器人表面清洁装置9提供电力。

在实施例中，手柄部分21可以可移除地联接到控制电缆26。为此，控制电缆26可以包括底座或允许手柄部分21对接的其它安装表面。在此实例中，底座/安装表面可以包括电触点，用于将手柄部分21电联接到控制电缆26，且通过延伸，电联接到机器人表面清洁装置9。如图所示，机器人表面清洁装置9可以包括插座或其它安装表面25，以允许分离的手柄部分21联接到其上以用于存储和/或再充电目的。因此，当需要对机器人表面清洁装置的移动进行精细控制时，用户可以从机器人表面清洁装置9移除手柄部分21，且随后将其简单地附接到控制电缆。

在实施例中，手柄部分21可以实施为移动计算装置，例如智能手机、手机或其它此类装置。在一些情况下，手柄部分可以包括用于联接到移动计算装置的安装区(参见图4)。安装区可以包括配对连接器，例如USB-C或其它合适的连接器类型，用于向机器人表面清洁装置9提供电力和/或用于向其传送信号。

在实施例中，可以在移动计算装置上利用所谓的“应用程序”，其允许用户更改机器人表面清洁装置9的设置、存储多个操作模式和/或更改机器人表面清洁装置9的操作特性，例如加速和转弯的灵敏度。移动计算装置可以进一步包括传感器，例如加速计、陀螺仪、摄像机等，“应用程序”可以利用所述传感器以通过无线或有线方式通信和指引机器人表面清洁装置9。

根据本公开的一方面，公开了一种用于控制机器人表面清洁装置的控制系统。所述控制系统包括：机器人表面清洁装置，其具有接收污垢和碎屑的喷嘴，且被配置成在周围环境四处行进；手持式装置，其包括与所述机器人表面清洁装置通信的天线布置以及捕获多个位置数据点的至少第一传感器，每个位置数据点与所述周围环境中的物理位置相对应；以及控制器，其被配置成：将捕获的位置数据点转换成多个局部坐标，所述多个局部坐标中的每个局部坐标与地图中虚拟地表示所述周围环境的位置相对应；基于转换的局部坐标标识所述地图中的至少一个兴趣区；并且发送命令，以使所述机器人表面清洁装置在清洁操作期间基本保持在与至少一个标识的兴趣区相对应的周围环境的区域内。

根据另一方面，一种更新存储器中的地图以供机器人表面清洁装置在自主或半自主清洁操作期间使用的方法，所述地图虚拟地表示所述机器人表面清洁装置周围的环境。所述方法包括：由控制器接收多个位置数据点，所述多个位置数据点中的每一个具有相关联的测量起点，所述相关联的测量起点表示从其捕获所述多个位置数据点中的给定位置数据点的周围环境中的位置；由所述控制器基于所述测量起点将所述多个位置数据点转换成多个局部坐标；由所述控制器基于所述多个局部坐标中的局部坐标标识所述地图中的至少一个兴趣区；以及由所述控制器基于至少一个标识的兴趣区更新所述存储器中的所述地图。

尽管本文中已经描述本公开的原理，但本领域的技术人员将理解，此描述仅作为举例而做出，且并不作为对本公开的范围的限制。除本文中所示出且描述的示例性实施例之外，其它实施例也涵盖在本公开的范围内。本领域的技术人员应了解，表面清洁设备可以体现本文所含的特征中的任何一个或多个，并且所述特征可以任何特定组合或子组合的形式来使用。本领域的普通技术人员做出的修改和替代被认为在本公开的范围内，本公开的范围仅由权利要求限制。

Claims (22)

1.一种用于控制机器人表面清洁装置的控制系统，所述控制系统包括：

机器人表面清洁装置，其具有接收污垢和碎屑的喷嘴，且被配置成在周围环境四处行进；

手持式装置，其包括与所述机器人表面清洁装置通信的天线布置以及捕获多个位置数据点的至少第一传感器，每个位置数据点与所述周围环境中的物理位置相对应；以及

控制器，其被配置成：

将捕获的位置数据点转换成多个局部坐标，所述多个局部坐标中的每个局部坐标与地图中虚拟地表示所述周围环境的位置相对应；

基于转换的局部坐标标识所述地图中的至少一个兴趣区；并且

发送命令，以使所述机器人表面清洁装置在清洁操作期间基本保持在与至少一个标识的兴趣区相对应的所述周围环境的区域内。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器在所述手持式装置内实施，并且其中所述命令经由所述手持式装置的所述天线布置传输到所述机器人表面清洁装置，并且其中所述命令被进一步配置成基于所述至少一个标识的兴趣区更新所述机器人表面清洁装置的存储器中的地图。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器在所述机器人表面清洁装置内实施，并且其中所述手持式装置经由所述手持式装置的所述天线布置向所述周围环境内的所述机器人表面清洁装置发送多个捕获的位置数据点。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器基于共同形成基本与不规律或规律的几何形状相对应的形状的所述转换的局部坐标标识所述地图中的所述至少一个兴趣区。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述手持式装置进一步包括第二传感器，所述第二传感器是图像传感器。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中所述控制器基于来自所述手持式装置的所述图像传感器的图像数据或基于用户输入标识所述至少一个标识的兴趣区内的至少一个障碍物。

7.根据权利要求5所述的控制系统，其中所述控制器基于来自所述手持式装置的所述图像传感器的图像数据标识所述至少一个标识的兴趣区内的至少一种表面类型，并且其中所述控制器使所述机器人表面清洁装置在所述至少一个标识的兴趣区内执行清洁操作时基于所述至少一种标识的表面类型调整清洁模式。

8.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述控制器将所述地图更新成包括所述至少一个标识的障碍物的表示，并且其中所述机器人表面清洁装置在清洁操作期间基于更新的地图绕过所述障碍物。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述手持式装置是表面清洁装置，其具有接收灰尘和碎屑的喷嘴以及用于存储接收到的灰尘和碎屑的集尘杯。

10.一种更新存储器中的地图以供机器人表面清洁装置在自主或半自主清洁操作期间使用的方法，所述地图虚拟地表示所述机器人表面清洁装置周围的环境，所述方法包括：

由控制器接收多个位置数据点，所述多个位置数据点中的每一个具有相关联的测量起点，所述相关联的测量起点表示从其捕获所述多个位置数据点中的给定位置数据点的周围环境中的位置；

由所述控制器基于所述测量起点将所述多个位置数据点转换成多个局部坐标；

由所述控制器基于所述多个局部坐标中的局部坐标标识所述地图中的至少一个兴趣区；以及

由所述控制器基于至少一个标识的兴趣区更新所述存储器中的所述地图。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括由所述控制器将所述机器人表面清洁装置转换成有界清洁模式，其中所述机器人表面清洁装置基于更新的地图导航到与所述至少一个标识区相对应的所述周围环境的区域，并且在执行清洁操作时在预定时间量内基本保持在所述区中。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括由所述控制器接收与所述至少一个标识的兴趣区相关联的图像数据。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在所述有界清洁模式下基于接收到的图像数据调整所述机器人表面清洁装置的清洁操作和/或基于所述接收到的图像数据更新所述地图。

14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括基于所述接收到的图像数据标识具有相对大量的污垢和碎屑的所述周围环境的区。

15.根据权利要求12所述的方法，其中调整清洁操作进一步包括基于所述图像数据标识与所述至少一个标识的兴趣区相关联的至少一种地板类型，且配置适合于至少一种标识的地板类型的清洁元件。

16.根据权利要求10所述的方法，其中基于所述局部坐标标识所述地图中的至少一个兴趣区进一步包括：基于概率分布函数(PDF)将所述多个局部坐标与规则或不规则的几何形状匹配。

17.根据权利要求10所述的方法，其中基于所述局部坐标标识所述地图中的至少一个兴趣区进一步包括：标识包含所述多个局部坐标中的大部分的边界。

18.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个标识的兴趣区的形状确定所述机器人表面清洁装置在所述至少一个标识的兴趣区内执行清洁操作时的导航路径。

19.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将所述至少一个标识的兴趣区存储在存储器中，且将所述至少一个标识的兴趣区与计划表相关联，使得所述至少一个标识的兴趣区以规则间隔被自主清洁。

20.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将所述至少一个标识的兴趣区在所述存储器中存储为高优先级区。

21.根据权利要求20所述的方法，其中将所述机器人表面清洁装置转换成有界清洁模式进一步包括：在其它标识的兴趣区之前对所述存储器中存储为高优先级区的所述至少一个标识的兴趣区执行所述清洁操作。

22.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将所述至少一个标识的兴趣区存储为排除区，所述排除区被所述机器人表面清洁装置忽略，使得在清洁操作期间忽略与所述排除区相对应的物理区域。

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