CN112386177A - 清洁设备运动控制方法、存储介质及清洁设备 - Google Patents

清洁设备运动控制方法、存储介质及清洁设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种清洁设备运动控制方法，包括：检测清洁设备是否发生碰撞，如果设备发生碰撞，驱动清洁设备自转，则连续照射并且接收障碍物的检测信号，当检测信号值下降时停止自旋；根据所接收的检测信号，计算获取障碍物颜色参数；根据获得的障碍物颜色参数调整并执行预设的沿边运动策略。根据获得的障碍物颜色参数调整并执行预设的沿边运动策略。本发明清洁设备运动控制方法，通过每间隔地探测障碍物信号值，得到当前障碍物颜色系数，并根据障碍物颜色系数判定障碍物颜色，执行对应障碍物颜色的沿边运动策略，从而避免了现有的清洁设备无法检测到黑色障碍物和玻璃材质障碍物的情况，避免了碰撞发生的几率，提高了清扫效率。

Description

清洁设备运动控制方法、存储介质及清洁设备
技术领域
本发明涉及清洁设备领域，特别指一种清洁设备运动控制方法。
背景技术
目前，扫地机器人在沿墙行走时一般应用红外传感器提供机器视觉，利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，因为红外线在穿越其他物质时折射率很小，所以红外信号反射回来被接收管接收。经过处理后，通过数字传感器接收返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。由于红外信号的传播需要时间，根据红外信号从发出到被接收到的时间和传播速度就可以算出障碍物的距离。
但是由于黑色吸收光的能力强，而玻璃容易透光，导致红外信号无法反射回来或者返回的信号很弱，所以导致一般的红外检测黑色的物体或玻璃是检测不到或者检测距离很小，达不到软件所设定的阈值。导致一直碰撞，无法直线沿墙，造成清扫覆盖率低下。
因此，有必要提出一种清洁设备运动控制方法，用以解决上述问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够满足吸尘状态下滚刷不会对吸尘过程造成干扰的清洁设备。
技术方案：一种清洁设备运动控制方法，包括：
检测清洁设备是否发生碰撞，如果设备发生碰撞，驱动清洁设备自旋，则连续照射并且接收障碍物的检测信号，当检测信号值下降时停止自旋；
根据所接收的检测信号，计算获取障碍物颜色参数；
根据获得的障碍物颜色参数调整并执行预设的沿边运动策略。
进一步地，所述步骤根据所接收的检测信号，计算获取障碍物颜色参数，具体包括：
对连续照射并且接收障碍物的检测信号进行处理，获取障碍物的颜色系数，并根据颜色系数所在颜色系数区间，获得对应的颜色参数。
进一步地，所述当前障碍物颜色系数Sw=Kw-Klast_w;
其中，Kw为本次障碍物信号值与上一次障碍物信号值差值，Klast_w为上一次得到的障碍物信号值差值。
进一步地，记录所探测到的障碍物信号最大值，将障碍物信号最大值进行处理得到沿边阈值，将所述沿边阈值下发PID模块，所述PID模块根据所述沿边阈值控制清洁设备进行沿边运动。
进一步地，所述沿边阈值WallThreshold= Wall_MAX* ColorProportion；
其中，Wall_MAX为障碍物信号最大值，ColorProportion为颜色参数。
进一步地，所述PID模块在收到所述沿边阈值后，输出：
Kp = (WallThreshold-NowSignal) / coefficient1;
Ki = Ki+ Kp/coefficient2;
Kd = (Kp-Klast_p)*coefficient3;
WS(1&2) = WheelSpeedMax+ (Kp+ Ki+ Kd) / 2;
其中，Kp为比例控制权重，Ki为积分控制权重，Kd为微积分控制权重，NowSignal为实时障碍物信号值，Klast_p为上一次Kp，WheelSpeedMax为最大轮速值，WS(1&2)为左右驱动轮速度。
进一步地，所述清洁设备自旋方向与障碍物方向相反。
进一步地，所述步骤检测清洁设备是否发生碰撞后，如果设备发生碰撞，驱动清洁设备自旋，则连续照射并且接收障碍物的检测信号中，还包括步骤：
判定碰撞为硬碰撞或软碰撞，如若发生硬碰撞，则驱动设备后退一定距离，再进行自旋。
进一步地，根据设备姿态传感器所获取的姿态参数在碰撞前后是否产生变化，判定是否为硬碰撞。
一种存储介质，存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在被处理器读取时，使得所述处理器实现如所述的方法。
一种清洁设备，包括：
设备本体；
驱动模块，与所述设备本体连接，用以驱动所述设备本体移动或转动；
碰撞传感器，安装于所述设备本体，用以探测所述设备本体与障碍物的碰撞信息；
红外传感器，安装于所述设备本体，用以探测与所述障碍物的距离，并每间隔地发出障碍物信号；
控制器，安装于所述设备本体，并分别电连接所述碰撞传感器、所述驱动模块和所述红外传感器，用以：
响应所述碰撞传感器所发出的碰撞信息，以驱动所述驱动模块执行预设动作；
接收所述红外传感器所发出的各障碍物信号，并根据各障碍物信号计算障碍物的颜色参数，并控制所述驱动模块调整所述设备主体与障碍物的距离关系。
进一步地，还包括存储器，用以存储预设的障碍物颜色系数区间，对应障碍物颜色系数区间的颜色参数和预设的沿边运动策略。
所述控制器还根据所述存储器内预设的障碍物颜色系数区间判定障碍物颜色，获取对应的障碍物颜色参数。
进一步地，所述控制器用以计算所述当前障碍物颜色系数Sw=Kw-Klast_w;
其中，Kw为所述红外传感器所探测到的本次障碍物信号值与上一次障碍物信号值差值，Klast_w为上一次得到的障碍物信号值差值。
进一步地，所述控制器还包括PID模块，所述控制器记录所述红外传感器所探测到的障碍物信号最大值，将障碍物信号最大值进行处理得到沿边阈值，将所述沿边阈值下发PID模块，所述PID模块根据所述沿边阈值控制驱动模块驱动清洁设备进行沿边运动。
进一步地，所述沿边阈值WallThreshold= Wall_MAX* ColorProportion；
其中，Wall_MAX为障碍物信号最大值，ColorProportion为颜色参数。
进一步地，所述PID模块在收到所述沿边阈值后，输出：
Kp = (WallThreshold - NowSignal) / coefficient1;
Ki = Ki + Kp / coefficient2;
Kd = (Kp - Klast_p) * coefficient3;
WS(1&2) = WheelSpeedMax + (Kp + Ki + Kd) / 2;
其中，Kp为比例控制权重，Ki为积分控制权重，Kd为微积分控制权重，NowSignal为实时障碍物信号值，Klast_p为上一次Kp，WheelSpeedMax为最大轮速值，WS(1&2)为左右驱动轮速度。
有益效果：本发明清洁设备运动控制方法，通过每间隔地探测障碍物信号值并进行函数计算，得到当前障碍物颜色系数，并根据障碍物颜色系数，执行对应障碍物颜色的沿边运动策略，从而避免了现有的清洁设备无法检测到黑色障碍物和玻璃材质障碍物的情况，避免了碰撞发生的几率，提高了清扫效率。
附图说明
附图1为本发明清洁设备运动控制方法的一个实施例的流程示意图；
附图2为图1所示清洁设备运动控制方法的进一步流程示意图；
附图3为本发明清洁设备的电路原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”、“左”、“右”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1-2所示的本发明清洁设备运动控制方法的一个实施例，包括以下步骤:
S10：检测清洁设备是否发生碰撞，如果设备发生碰撞，驱动清洁设备自旋，则连续照射并且接收障碍物的检测信号，当检测信号值下降时停止自旋；
S20：根据所接收的检测信号，计算获取障碍物颜色参数；
S30：根据获得的障碍物颜色参数调整并执行预设的沿边运动策略。
通过在碰撞后实施自旋，并连续探测障碍物信号值，得到当前障碍物颜色系数，较为精准地得到障碍物的颜色系数，并根据障碍物颜色系数，执行对应障碍物颜色的沿边运动策略，从而避免了现有的清洁设备无法检测到黑色障碍物和玻璃材质障碍物的情况，避免了碰撞发生的几率，提高了清扫效率。
具体地，所述步骤根据所接收的检测信号，计算获取障碍物颜色参数，具体包括：
对连续照射并且接收障碍物的检测信号进行处理，获取障碍物的颜色系数，并根据颜色系数所在颜色系数区间，获得对应的颜色参数。优选地，预设四个颜色系数区间，分别为白、灰、黑和透明系数区间，通过预设颜色系数区间，将更为精准地获取颜色参数，从而提高设备对障碍物的识别效率和识别精准度。
所述当前障碍物颜色系数Sw=Kw-Klast_w;
其中，Kw为本次障碍物信号值与上一次障碍物信号值差值，Klast_w为上一次得到的障碍物信号值差值。通过计算连续信号值的差值，降低了误差，避免了对于障碍物颜色的误判。
在S30中，还包括：记录所探测到的障碍物信号最大值，将障碍物信号进行处理得到沿边阈值，将所述沿边阈值下发PID模块，所述PID模块根据所述沿边阈值控制清洁设备进行沿边运动。
所述沿边阈值WallThreshold= Wall_MAX* ColorProportion；
其中，Wall_MAX为障碍物信号最大值，ColorProportion为颜色参数。所述PID模块在收到所述沿边阈值后，输出：
Kp = (WallThreshold - NowSignal) / coefficient1;
Ki = Ki + Kp / coefficient2;
Kd = (Kp - Klast_p) * coefficient3;
WS(1&2) = WheelSpeedMax + (Kp + Ki + Kd) / 2;
其中，Kp为比例控制权重，Ki为积分控制权重，Kd为微积分控制权重，NowSignal为实时障碍物信号值，Klast_p为上一次Kp，WheelSpeedMax为最大轮速值，WS(1&2)为左右驱动轮速度。
作为对本实施例进一步地优化，所述清洁设备自旋方向与障碍物方向相反，以获得更为精准的识别数据。
所述步骤检测清洁设备是否发生碰撞后，如果设备发生碰撞，驱动清洁设备自旋，则连续照射并且接收障碍物的检测信号中，还包括步骤：
判定碰撞为硬碰撞或软碰撞，如若发生硬碰撞，则驱动设备后退一定距离，再进行自旋。以防止在发生碰撞后强行自旋而导致的设备损坏。
根据设备姿态传感器所获取的姿态参数在碰撞前后是否产生变化，判定是否为硬碰撞。
本发明还提供一种存储介质，存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令在被处理器读取时，使得所述处理器实现如前述方法。
本发明还提供一种清洁设备，参见图2所示实施例，包括：设备本体；
驱动模块，与所述设备本体连接，用以驱动所述设备本体移动或转动；
碰撞传感器，安装于所述设备本体，用以探测所述设备本体与障碍物的碰撞信息；
红外传感器，安装于所述设备本体，用以探测与所述障碍物的距离，并每间隔地发出障碍物信号；
控制器，安装于所述设备本体，并分别电连接所述碰撞传感器、所述驱动模块和所述红外传感器，用以：
响应所述碰撞传感器所发出的碰撞信息，以驱动所述驱动模块执行预设动作；
接收所述红外传感器所发出的各障碍物信号，并根据各障碍物信号计算障碍物的颜色参数，并控制所述驱动模块调整所述设备主体与障碍物的距离关系。
还包括存储器，用以存储预设的障碍物颜色系数区间，对应障碍物颜色系数区间的颜色参数和预设的沿边运动策略。
所述控制器还根据所述存储器内预设的障碍物颜色系数区间判定障碍物颜色，获取对应的障碍物颜色参数。
所述控制器用以计算所述当前障碍物颜色系数Sw=Kw-Klast_w;
其中，Kw为所述红外传感器所探测到的本次障碍物信号值与上一次障碍物信号值差值，Klast_w为上一次得到的障碍物信号值差值。
所述控制器还包括PID模块，所述控制器记录所述红外传感器所探测到的障碍物信号最大值，将障碍物信号最大值进行处理得到沿边阈值，将所述沿边阈值下发PID模块，所述PID模块根据所述沿边阈值控制驱动模块驱动清洁设备进行沿边运动。
所述沿边阈值WallThreshold= Wall_MAX* ColorProportion；
其中，Wall_MAX为障碍物信号最大值，ColorProportion为颜色参数。
所述PID模块在收到所述沿边阈值后，输出：
Kp = (WallThreshold - NowSignal) / coefficient1;
Ki = Ki + Kp / coefficient2;
Kd = (Kp - Klast_p) * coefficient3;
WS(1&2) = WheelSpeedMax + (Kp + Ki + Kd) / 2;
其中，Kp为比例控制权重，Ki为积分控制权重，Kd为微积分控制权重，NowSignal为实时障碍物信号值，Klast_p为上一次Kp，WheelSpeedMax为最大轮速值，WS(1&2)为左右驱动轮速度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种清洁设备运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测清洁设备是否发生碰撞，如果设备发生碰撞，驱动清洁设备自旋，则连续照射并且接收障碍物的检测信号，当检测信号值下降时停止自旋；
根据所接收的检测信号，计算获取障碍物颜色参数；
根据获得的障碍物颜色参数调整并执行预设的沿边运动策略。
2.根据权利要求1所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：所述步骤根据所接收的检测信号，计算获取障碍物颜色参数，具体包括：
对连续照射并且接收障碍物的检测信号进行处理，获取障碍物的颜色系数，并根据颜色系数所在颜色系数区间，获得对应的颜色参数。
3.根据权利要求2所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：所述当前障碍物颜色系数Sw=Kw-Klast_w;
其中，Kw为本次障碍物信号值与上一次障碍物信号值差值，Klast_w为上一次得到的障碍物信号值差值。
4.根据权利要求2所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：记录所探测到的障碍物信号最大值，将障碍物信号最大值进行处理得到沿边阈值，将所述沿边阈值下发PID模块，所述PID模块根据所述沿边阈值控制清洁设备进行沿边运动。
5.根据权利要求4所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：所述沿边阈值WallThreshold= Wall_MAX* ColorProportion；
其中，Wall_MAX为障碍物信号最大值，ColorProportion为颜色参数。
6.根据权利要求4所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：所述PID模块在收到所述沿边阈值后，输出：
Kp = (WallThreshold-NowSignal) / coefficient1;
Ki = Ki+ Kp/coefficient2;
Kd = (Kp-Klast_p)*coefficient3;
WS(1&2) = WheelSpeedMax+ (Kp+ Ki+ Kd) / 2;
其中，Kp为比例控制权重，Ki为积分控制权重，Kd为微积分控制权重，NowSignal为实时障碍物信号值，Klast_p为上一次Kp，WheelSpeedMax为最大轮速值，WS(1&2)为左右驱动轮速度。
7.根据权利要求1所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：所述清洁设备自旋方向与障碍物方向相反。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：所述步骤检测清洁设备是否发生碰撞后，如果设备发生碰撞，驱动清洁设备自旋，则连续照射并且接收障碍物的检测信号中，还包括步骤：
判定碰撞为硬碰撞或软碰撞，如若发生硬碰撞，则驱动设备后退一定距离，再进行自旋。
9.根据权利要求8所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：根据设备姿态传感器所获取的姿态参数在碰撞前后是否产生变化，判定是否为硬碰撞。
10.一种存储介质，存储有计算机可读指令，其特征在于：所述计算机可读指令在被处理器读取时，使得所述处理器实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
11.一种清洁设备，其特征在于，包括：
设备本体；
驱动模块，与所述设备本体连接，用以驱动所述设备本体移动或转动；
碰撞传感器，安装于所述设备本体，用以探测所述设备本体与障碍物的碰撞信息；
红外传感器，安装于所述设备本体，用以探测与所述障碍物的距离，并每间隔地发出障碍物信号；
控制器，安装于所述设备本体，并分别电连接所述碰撞传感器、所述驱动模块和所述红外传感器，用以：
响应所述碰撞传感器所发出的碰撞信息，以驱动所述驱动模块执行预设动作；
接收所述红外传感器所发出的各障碍物信号，并根据各障碍物信号计算障碍物的颜色参数，并控制所述驱动模块调整所述设备主体与障碍物的距离关系。
12.根据权利要求11所述的清洁设备，其特征在于：还包括存储器，用以存储预设的障碍物颜色系数区间，对应障碍物颜色系数区间的颜色参数和预设的沿边运动策略；
所述控制器还根据所述存储器内预设的障碍物颜色系数区间判定障碍物颜色，获取对应的障碍物颜色参数。
13.根据权利要求12所述的清洁设备，其特征在于：所述控制器用以计算所述当前障碍物颜色系数Sw=Kw-Klast_w;
其中，Kw为所述红外传感器所探测到的本次障碍物信号值与上一次障碍物信号值差值，Klast_w为上一次得到的障碍物信号值差值。
14.根据权利要求13所述的清洁设备，其特征在于：所述控制器还包括PID模块，所述控制器记录所述红外传感器所探测到的障碍物信号最大值，将障碍物信号最大值进行处理得到沿边阈值，将所述沿边阈值下发PID模块，所述PID模块根据所述沿边阈值控制驱动模块驱动清洁设备进行沿边运动。
15.根据权利要求14所述的清洁设备，其特征在于：所述沿边阈值WallThreshold=Wall_MAX* ColorProportion；
其中，Wall_MAX为障碍物信号最大值，ColorProportion为颜色参数。
16.根据权利要求15所述的清洁设备运动控制方法，其特征在于：所述PID模块在收到所述沿边阈值后，输出：
Kp = (WallThreshold - NowSignal) / coefficient1;
Ki = Ki + Kp / coefficient2;
Kd = (Kp - Klast_p) * coefficient3;
WS(1&2) = WheelSpeedMax + (Kp + Ki + Kd) / 2;
其中，Kp为比例控制权重，Ki为积分控制权重，Kd为微积分控制权重，NowSignal为实时障碍物信号值，Klast_p为上一次Kp，WheelSpeedMax为最大轮速值，WS(1&2)为左右驱动轮速度。
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