CN112450810A - 扫地机器人及用于其的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种扫地机器人及用于其的控制方法，所述扫地机器人包括：主体；固定支架，设置于所述主体前端；避障机构，设置于所述固定支架上，其包括传感器测距模块，用于获取表征所述主体至障碍物之间的距离的信号，在所述信号达到预设的阈值时，所述避障机构能驱动所述主体避开所述障碍物行走。本申请的扫地机器人通过设置避障机构，通过传感器测距模块获取主体至障碍物之间的距离信号，以驱动所述主体及时避开障碍物，能节约成本，并实现彻底清洁，同时与障碍物不接触，避免了与障碍物发生碰撞而造成损失，提升用户体验。

Description

扫地机器人及用于其的控制方法

技术领域

本申请涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种扫地机器人及用于其的控制方法。

背景技术

随着智能化不断地发展，人们生活水平的不断的提高，越来越多的智能化设备进入家庭中，一些较低的位置不方便打扫和为了降低人们每天在家务中的时间，扫地机器人逐步进入人们的生活中。

目前现有的扫地机器人一般基于碰撞传感器的接触式避障进行导航的，在清扫过程中若与物体发生碰撞则改变清扫方向，例如，公开号为CN108158512A的中国专利申请公开了一种智能扫地机器人，包括用于清扫和储存垃圾的主清洁机，还包括避障装置，通过读取每个碰撞检测单元的信号可准确、具体地识别碰撞方位。该扫地机器人工艺复杂，成本高，通过碰撞来读取信号，在这种模式下扫地机器人容易出现刮伤或损坏，而且与易碎物品碰撞会造成危害或是损害物品带来损失；另一方面对桌子附件进行清扫时，扫地机器人碰到桌腿会绕开桌子进行清扫，因此无法清扫到桌子腿边区域的灰尘，清洁覆盖率低，容易出现清洁不彻底的情况。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本申请提供了一种具有避障机构，能及时避开障碍物，实现彻底清洁的同时能避免碰撞的扫地机器人及用于该扫地机器人的控制方法。

本申请实施例采用的技术方案是：

一种扫地机器人，包括：主体；

固定支架，设置于所述主体前端；

避障机构，设置于所述固定支架上，其包括传感器测距模块，用于获取表征所述主体至障碍物之间的距离的信号，在所述信号达到预设的阈值时，所述避障机构能驱动所述主体避开所述障碍物行走；其中，

所述传感器测距模块包括多个按照不同的间距或不同的角度成对地设置接收管和发射管的传感器，多个所述传感器呈环形均匀布置于所述主体的前端，以测量与所述主体的距离处于不同范围内的障碍物。

本申请的扫地机器人通过设置避障机构，通过传感器测距模块获取主体至障碍物之间的距离信号，以驱动所述主体及时避开障碍物，能节约成本，并实现彻底清洁，同时避免了发生碰撞，提升用户体验。

在一些实施例中，所述传感器测距模块包括按照第一间距或第一角度设置所述接收管和所述发射管的传感器，以测量与所述主体的距离处于第一距离范围内的障碍物，，提高所述传感器测距模块的测距的准确性。

在一些实施例中，所述传感器测距模块包括按照第二间距或第二角度设置所述接收管和所述发射管的传感器，以测量与所述主体的距离处于第二距离范围内的障碍物；其中：

通过设置所述第二间距小于所述第一间距或设置所述第二角度小于所述第一角度，从而所述第二距离范围小于所述第一距离范围，以提高所述传感器测距模块的测距精度，以提高所述传感器测距模块的测距精度。

在一些实施例中，所述传感器测距模块包括光线传感器，所述传感器测距模块的外部设置有凹透镜，通过所述凹透镜调整发射管与接收管之间的角度，以测量与所述主体的距离处于不同范围内的障碍物，以提高所述传感器测距模块的测距的准确性。

在一些实施例中，所述传感器具有微调机构，所述微调机构用于微调所述传感器的电位，以调整传感器的功率值及电流值，以提高所述传感器测距模块的测距精度。

在一些实施例中，还包括信号处理模块，所述信号处理模块与所述传感器测距模块电连接，以接收所述传感器测距模块发送的信号，便于获取障碍物与扫地机器人之间的距离值，方便可靠。

在一些实施例中，还包括避障规划模块，所述避障规划模块与所述信号处理模块电连接，在所述信号处理模块所获取的距离值超过所述预设的阈值，生成相应的行走指令，以通过所述行走指令对扫地机器人的行动进行控制，连接方便，便于实现。

在一些实施例中，还包括行走驱动模块，所述行走驱动模块与所述避障规划模块电连接，用于接收所述避障规划模块的行走指令驱动扫地机器人行走以避开障碍物，便于避免时扫地机器人与障碍物的碰撞，稳定可靠。

本申请还提供了一种用于如上所述的扫地机器人的控制方法，包括：

接收所述传感器测距模块发送的信号；

基于表征所述主体至障碍物之间的距离的信号，在所述信号达到预设的阈值时，所述避障机构驱动所述主体避开所述障碍物行走；

其中：

在获取的距离值超过所述预设的阈值的情况下，生成驱动所述主体行走的相应的行走指令。采用如上所述的扫地机器人的控制方法，避免了扫地机器人与障碍物的碰撞，在实现彻底清洁的同时，减少了扫地机器人与障碍物碰撞导致的损害，提升用户体验。

在一些实施例中，当相距第一距离的障碍物被检测到的情况下，接收所述传感器测距模块发送的第一信号；

在所述第一信号达到预设的第一阀值时，根据所述第一信号进行运算规划，生成行走指令驱动所述主体行走，以使所述避障机构驱动所述主体避开所述障碍物行走。以对处于第一距离的障碍物进行及时的控制，避免了扫地机器人与障碍物的碰撞。

在一些实施例中，当相距第二距离的障碍物被检测到的情况下，接收所述传感器测距模块发送的第二信号和第三信号；

在所述第二信号达到预设的第二阀值时，根据所述第二信号进行运算规划，在所述第三信号达到预设的第三阈值时，根据所述第三信号进行运算规划，生成行走指令驱动所述主体行走，以使所述避障机构驱动所述主体避开所述障碍物行走；

其中，所述第二距离大于所述第一距离。以对处于第二距离的障碍物进行及时的控制，进一步精确地控制调整扫地机器人的行走方向，避免了扫地机器人与障碍物的碰撞。

与现有技术相比，本申请实施例的有益效果在于：本申请的扫地机器人通过设置避障机构，通过传感器测距模块获取主体至障碍物之间的距离信号，以驱动所述主体及时避开障碍物，能节约成本，并实现彻底清洁，同时与障碍物不接触，避免了与障碍物发生碰撞而造成损失，提升用户体验。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本申请实施例的扫地机器人的结构示意图；

图2为本申请实施例的扫地机器人的传感器的安装示意图；

图3为本申请实施例的扫地机器人的传感器的又一安装示意图；

图4为本申请实施例的扫地机器人的传感器安装间距的示意图；

图5为本申请实施例的扫地机器人的传感器安装角度的示意图；

图6为本申请实施例的扫地机器人的凹透镜和传感器测距模块的安装示意图；

图7为本申请实施例的传感器上的凹透镜与传感器工作原理示意图；

图8为本申请实施例的扫地机器人的结构框图；

图9为本申请实施例的扫地机器人的传感器的电路示意图。

附图标记：

100-主体；200-固定支架；300-传感器测距模块；310-传感器；311-发射管；312-接收管；320-凹透镜；400-柔性PCB；500-信号处理模块；600避障规划模块；700-行走驱动模块。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本申请的实施例作进一步详细描述，但不作为对本申请的限定。

本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本申请中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本申请使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本申请所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1至图3所示，本申请实施例提供了一种扫地机器人，其包括主体100，固定支架200和避障机构(未图示)；所述主体100的前端的表面上设置有所述固定支架200；所述避障机构通过所述固定支架200设置于所述主体100的前端，所述避障机构包括传感器测距模块300，用于获取表征所述主体100至所述障碍物之间的距离的信号，在所述信号所表征的所述主体100至所述障碍物之间的距离达到预设的阈值时，所述避障机构能驱动所述主体100避开障碍物行走。

本实施例中，所述传感器测距模块300中设置有多个传感器310，用于感测与主体100处于不同距离范围的障碍物，所述多个所述传感器310呈环形均匀布置于所述主体100的前端，以扩大主体100前端的感测面积，并且提高感测的障碍物的位置的准确性。本实施例中，环形分布于主体100前端的多个传感器310，可以感测主体100正前方的障碍物及主体100两侧的障碍物，以准确地感测障碍物的位置。

本实施例中，所述传感器测距模块300包括具有成对地设置的接收管312和发射管311的多个传感器310，不同的接收管312和发射管311对之间可以设置为不同的的间距，或者不同的接收管312和发射管311对的安装角度设置为不同，从而使得对应的传感器310具有不同的对焦距离，以测量与所述主体100的距离处于不同范围内的障碍物。

本申请的扫地机器人通过设置避障机构，通过传感器测距模块300获取主体100至障碍物之间的距离信号，以驱动所述主体100及时避开障碍物，能节约成本，并实现彻底清洁，同时与障碍物不接触，避免了与障碍物发生碰撞而造成损失，提升用户体验。

具体实施时，如图4所示，所述多个传感器310中，一些传感器310成对的接收管312和发射管311之间的间距可设置为第一间距L1，用于测量与所述主体100的距离处于第一距离范围的障碍物。相应的，一些传感器310成对的接收管312和发射管311之间的间距可设置为第二间距L2，以用于测量与所述主体100的距离处于第二距离范围的障碍物；其中：通过设置所述第二间距L2小于所述第一间距L1，因接收管312和发射管311之间的不同间距，使得其对应的不同传感器310的对焦距离不同，所述第二间距L2对应的传感器310测得的所述第二距离范围小于所述第一间距L1对应的传感器310测得的所述第一距离范围，从而提高所述传感器测距模块300的测距精度。例如，可以将成对的接收管312和发射管311之间的间距设置为第一间距L1时，用来测量与主体100之间的距离范围在100cm至1000cm的障碍物；可以将成对的接收管312和发射管311之间的间距设置为比第一间距L1小的第二间距L2时，用来测量与主体100之间的距离范围在0.1cm至100cm的障碍物。

本实施例中，如图5所示，所述多个传感器310中，一些传感器310成对的接收管312和发射管311的安装角度可以设置为第一角度a1，用于测量与所述主体100的距离处于第一距离范围的障碍物。相应的，一些传感器310成对的接收管312和发射管311的安装角度可设置为第二角度a2，用于测量与所述主体100的距离处于第二距离范围的障碍物；其中，通过设置所述第二角度a2小于所示第一角度a1，从而不同安装角度对应的传感器的对焦距离不同，则第二角度a2对应的传感器310测得的所述第二距离范围小于第一角度a1对应的传感器310测得的所述第一距离范围，从而提高所述传感器测距模块300的测距精度。例如，可以将成对的接收管312和发射管311的安装角度设置为第一角度a1时，用来测量与主体100之间的距离范围在100cm至1000cm的障碍物；可以将成对的接收管312和发射管311的安装角度设置为比第一角度a1小的第二角度a2时，用来测量与主体100之间的距离范围在0.1cm至100cm的障碍物。

具体实施中，本申请所采用的传感器310可以包括超声波传感器、红外线传感器、激光传感器、雷达波传感器、视觉传感器中的一种或多种，本申请对此不做限制，可以根据需要选取包括上述传感器在内的各个传感器类型，以在降低成本的同时提高所述传感器测距模块300的测距的准确性；此外，所述传感器310的接收管312和发射管311可通过贴附于柔性材料上，从而设置于主体100的前端，以扩大传感器测距模块300的感测面积，例如，在本申请中，可先将传感器310的接收管312和发射管311贴附于柔性PCB400上，再将柔性PCB400通过固定支架200设置于主体100的前方、或两侧、或前方和两侧的固定支架200上，以感测主体和其前方、或两侧、或前方和两侧的障碍物。

一些实施例中，如图6所示，所述传感器测距模块300包括光线传感器310，所述传感器测距模块300的外部设置有凹透镜320，通过设置不同折射率的凹透镜320，可以调整发射管311与接收管312之间的角度，进一步发散从发射管311发射出的光线，改变发射管311和接收管312的对焦距离，以测量与所述主体100的距离处于不同范围内的障碍物，从而提高所述传感器测距模块300的测距的准确性。具体地，本实施例中的凹透镜320在整体上构造为自所述传感器测距模块300向外部突出的弧状结构，具有朝向所述传感器测距模块300的内表面和朝向外部的外表面，所述内表面覆罩于所述传感器测距模块300。具体的，如图7所示，传感器310通过发射管311发射光线时，光线通过凹透镜320后发散，光线的焦距发生改变，因而，通过调整凹透镜320的安装角度，可以调整发射管311与接收管312之间的对焦距离，从而提高所述传感器测距模块300的测距的准确性。本实施例的结构设置简单，同时提高所述传感器测距模块300的测距的准确性。

一些实施例中，所述传感器310还可设有微调机构(未图示)，用于微调所述传感器310的电位，例如以传感器具有可调整的电位器作为微调机构为例,通过调整电位器以调整传感器310的功率值及电流值，从而改变发射管311发射的信号以及接收管312接收到的信号的强弱，以提高所述传感器测距模块300的测距精度。

在一些实施例中，如图8所示，本申请的扫地机器人还包括信号处理模块500、避障规划模块600和行走驱动模块700，所述信号处理模块500与所述传感器测距模块300电连接，用于接收所述传感器测距模块300发送的信号；所述避障规划模块600与所述信号处理模块500电连接，以接收所述信号处理模块500基于所述信号处理得出的距离值，在所述距离值超过所述预设的阈值，生成相应的行走指令；所述行走驱动模块700与所述避障规划模块600电连接，用于接收所述避障规划模块600的行走指令。

具体的，如图9所示，信号处理模块500的控制电路包括有信号放大电路、及接收路选电路、及振幅解调电路、处理器、发射路选电路、调频电路、及功率放大电路，其中，功率放大电路与传感器310的发射管311连接，用于信号的发送；信号放大电路与所述接收管连接，接收所述发射的信号遇到障碍物时所返回的信号，根据返回的信号的强弱获取电压信号数据，绘制出电压信号曲线，根据电压信号曲线，获取该电压信号隶属度函数；预设的阈值可设为模糊阈值，根据该模糊阈值确定电压信号的模糊集合，根据电压信号的模糊集合，获取距离的隶属度函数，进而获得距离的模糊集合。

具体应用时，扫地机器人的前方及左右两侧均设有传感器测距模块300，其在工作状态中向前行走时，可以通过传感器测距模块300基于预定周期进行数据采集，以获取所述主体100与障碍物之间的距离信号，并将距离信号传递至信号处理模块500；所述信号处理模块500对所述距离信号进行处理后获得主体100与障碍物之间的距离值，并传递给避障规划模块600；避障规划模块600根据收到的距离值进行运算规划，若收到的距离值落入距离的模糊集合时，生成相应的行走指令，如前方和左右两侧均有障碍物且距离值落入距离的模糊集合时，则生成后退的行走指令，如前面和左侧或右侧有障碍物且距离值落入距离的模糊集合时，则生成相应的右拐或左拐行走指令，并将相应的行走指令传递给行走驱动模块700，行走驱动模块700根据该行走指令驱动扫地机器人相应地或后退，或右拐或左拐地行走，以避开障碍物。

本申请的扫地机器人通过设置避障机构，通过传感器测距模块300获取主体100至障碍物之间的距离信号，以驱动所述主体100及时避开障碍物，能节约成本，并实现彻底清洁，同时与障碍物不接触，避免了与障碍物发生碰撞而造成损失，提升用户体验。

本申请还提供了一种用于如上所述的扫地机器人的控制方法，包括：

接收所述传感器测距模块发送的信号；

基于表征所述主体至障碍物之间的距离的信号，在所述信号达到预设的阈值时，所述避障机构驱动所述主体100避开所述障碍物行走；

其中：

在获取的距离值超过所述预设的阈值的情况下，生成驱动所述主体100行走的相应的行走指令。

具体地，一些实施例中，当相距第一距离的障碍物被检测到的情况下，接收所述传感器测距模块300发送的第一信号；

在所述第一信号达到预设的第一阀值时，根据所述第一信号进行运算规划，生成行走指令驱动所述主体100行走，以使所述避障机构驱动所述主体100避开所述障碍物行走。以对处于第一距离的障碍物进行及时的控制，避免了扫地机器人与障碍物的碰撞。

本实施例中，可以根据实际情况或需要预先设置第一阈值，相距第一距离的障碍物被检测到的情况下，接收所述传感器测距模块300发送的第一信号，基于第一信号进行运算规划，在第一信号达到所述第一阈值时，生成行走指令驱动所述主体100减速行走，减速行走至接触障碍物前转向或后退，以避免与障碍物发生碰撞导致造成损失。

一些实施例中，当相距第二距离的障碍物被检测到的情况下，接收所述传感器测距模块300发送的第二信号和第三信号；

在所述第二信号达到预设的第二阀值时，根据所述第二信号进行运算规划，在所述第三信号达到预设的第三阈值时，根据所述第三信号进行运算规划，生成行走指令驱动所述主体100行走，以使所述避障机构驱动所述主体100避开所述障碍物行走；

其中，所述第二距离大于所述第一距离。以对处于第二距离的障碍物进行及时的控制，避免了扫地机器人与障碍物的碰撞。

本实施例中，可以根据实际情况或需要预先设置第二阈值和第三阈值，从而控制测量第一距离的传感器和测量第二距离的传感器；相距第一距离的障碍物被检测到的情况下，接收测量第一距离的传感器测距模块300发送的第二信号，基于第二信号进行运算规划，接收测量第二距离的传感器测距模块300发送的第三信号，在第三信号达到所述第三阈值时，生成行走指令驱动所述主体100减速行走，减速行走至接触障碍物前转向或后退，以避免与障碍物发生碰撞导致造成损失。本实施例中的第三阈值可以设置为第一阈值相同，也可以根据实际需要或情况进行设置，从而进一步精确地控制扫地机器人的行走，避免与障碍物的碰撞。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本申请的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

Claims (11)

1.一种扫地机器人，其特征在于，包括：主体；

固定支架，设置于所述主体前端；

避障机构，设置于所述固定支架上，其包括传感器测距模块，用于获取表征所述主体至障碍物之间的距离的信号，在所述信号达到预设的阈值时，所述避障机构能驱动所述主体避开所述障碍物行走；其中，

所述传感器测距模块包括多个按照不同的间距或不同的角度成对地设置接收管和发射管的传感器，多个所述传感器呈环形均匀布置于所述主体的前端，以测量与所述主体的距离处于不同范围内的障碍物。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述传感器测距模块包括按照第一间距或第一角度设置所述接收管和所述发射管的传感器，以测量与所述主体的距离处于第一距离范围内的障碍物。

3.根据权利要求2所述的扫地机器人，其特征在于，所述传感器测距模块包括按照第二间距或第二角度设置所述接收管和所述发射管的传感器，以测量与所述主体的距离处于第二距离范围内的障碍物；其中：

通过设置所述第二间距小于所述第一间距或设置所述第二角度小于所述第一角度，从而所述第二距离范围小于所述第一距离范围，以提高所述传感器测距模块的测距精度。

4.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述传感器测距模块包括光线传感器，所述传感器测距模块的外部设置有凹透镜，通过所述凹透镜调整发射管与接收管之间的角度，以测量与所述主体的距离处于不同范围内的障碍物。

5.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述传感器具有微调机构，所述微调机构用于微调所述传感器的电位，以调整传感器的功率值及电流值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的扫地机器人，其特征在于，还包括信号处理模块，所述信号处理模块与所述传感器测距模块电连接，以接收所述传感器测距模块发送的信号。

7.根据权利要求6所述的扫地机器人，其特征在于，还包括避障规划模块，所述避障规划模块与所述信号处理模块电连接，在所述信号处理模块所获取的距离值超过所述预设的阈值，生成相应的行走指令。

8.根据权利要求7所述的扫地机器人，其特征在于，还包括行走驱动模块，所述行走驱动模块与所述避障规划模块电连接，用于接收所述避障规划模块的行走指令驱动扫地机器人行走以避开障碍物。

9.用于如权利要求1至8所述的扫地机器人的控制方法，其特征在于，包括：

接收所述传感器测距模块发送的信号；

基于表征所述主体至障碍物之间的距离的信号，在所述信号达到预设的阈值时，所述避障机构驱动所述主体避开所述障碍物行走；

其中：

在获取的距离值超过所述预设的阈值的情况下，生成驱动所述主体行走的相应的行走指令。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括：

当相距第一距离的障碍物被检测到的情况下，接收所述传感器测距模块发送的第一信号；

在所述第一信号达到预设的第一阀值时，根据所述第一信号进行运算规划，生成行走指令驱动所述主体行走，以使所述避障机构驱动所述主体避开所述障碍物行走。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：

当相距第二距离的障碍物被检测到的情况下，接收所述传感器测距模块发送的第二信号和第三信号；

在所述第二信号达到预设的第二阀值时，根据所述第二信号进行运算规划，在所述第三信号达到预设的第三阈值时，根据所述第三信号进行运算规划，生成行走指令驱动所述主体行走，以使所述避障机构驱动所述主体避开所述障碍物行走；

其中，所述第二距离大于所述第一距离。

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