CN112520268B - 一种智能移动垃圾桶系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能移动垃圾桶系统及其控制方法，所述系统包括基站、机器人、垃圾桶和移动端。其中，所述基站包括放置台，所述放置台用于放置所述机器人和垃圾桶；所述机器人包括电磁铁，所述电磁铁设置于机器人的侧面，其通电时产生磁力；所述垃圾桶包括磁性部件，所述磁性部件设置在垃圾桶的侧面，用于与所述电磁铁对接；所述移动端用于输入和发送控制指令。本发明所述的控制方法可以使用户通过移动端远程控制机器人自动寻找、吸取、释放垃圾桶，大大提高了用户使用垃圾桶的便利性。

Description

一种智能移动垃圾桶系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及垃圾收集技术领域，具体涉及一种智能移动垃圾桶系统及其控制方法。

背景技术

家用清洁机器人现已越来越普遍，而且功能也越来越丰富，比如扫地功能、拖地功能和自清洁功能等。目前市面上存在的清洁机器人大多只能清洁地板上已存在的且体积较小的垃圾，对于用户临时产生的垃圾特别是体积较大的垃圾显得无能为力。为解决这个问题，专利CN110338712A提出了一种智能移动垃圾桶，其采用可拆式的垃圾桶，将其安装在扫地机器人的顶部，让机器人可以带着垃圾桶前往指定地点收集垃圾。这在一定程度上解决了用户扔垃圾时需要寻找垃圾桶的烦恼。但是，垃圾桶的拆卸需要手动进行，这又带来了新的麻烦：如果想让机器人正常工作，需要拆掉垃圾桶；如果想让机器人提供扔垃圾的便利，又得把垃圾桶装上去。如果在用户需要使用该智能移动垃圾桶时，垃圾桶刚好没有安装，那么该智能移动垃圾桶将丧失其便利性。因此，需要对此进行改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种智能移动垃圾桶系统及其控制方法，大大提高了用户使用垃圾桶的便利性。本发明的具体技术方案如下：

一种智能移动垃圾桶系统，所述系统包括基站、机器人、垃圾桶和移动端，其中，所述基站包括放置台，所述放置台用于放置所述机器人和垃圾桶；所述机器人包括电磁铁，所述电磁铁设置于机器人的侧面，其通电时产生磁力；所述垃圾桶包括磁性部件，所述磁性部件设置在垃圾桶的侧面，用于与所述电磁铁对接；所述移动端用于输入和发送控制指令。本发明所述的智能移动垃圾桶系统，对现有的机器人及基站进行了结构上的扩展，在基站上新增了放置台以及在机器人侧面添加了可改变磁力大小的电磁铁，使得机器人可以自动寻找、吸取、释放垃圾桶，大大提高了用户使用垃圾桶的便利性。

进一步地，所述放置台包括底板和挡板，所述底板用于放置所述机器人和垃圾桶；所述挡板竖直设置在所述放置台的两侧，且处于同一平面上。

进一步地，所述挡板上设置有磁铁，挡板的形状设置成可与所述垃圾桶设置有相应磁铁的一侧相贴合，所述磁铁用于将垃圾桶固定在放置台上。利用所述挡板上的磁铁，可以辅助固定垃圾桶在放置台上的位置，避免因滚轮滑动而造成位置偏差。

进一步地，所述机器人还包括设置在机器人顶部的光线传感器，所述垃圾桶的上半部分设有与光线传感器相配合的透明环带，且与所述磁性部件同侧的透明环带的高度低于相对一侧。所述透明环带与所述光线传感器配合使用，可检测出垃圾桶的垃圾装载量，避免机器人携带装满的垃圾桶而导致用户无法使用的情况；设置高低位置不同的透明环带，可以解决机器人与透明环带之间的高度差所带来的检测问题。

进一步地，所述垃圾桶设置有磁性部件的侧面向垃圾桶内部弯曲成弧形，用于与所述机器人侧面贴合。设置弧形的侧面，可以增大垃圾桶与机器人的接触面积，提高机器人吸取垃圾桶的牢固性。

进一步地，所述垃圾桶设置有滚轮，所述滚轮包括三个万向轮，所述万向轮呈三角形分布。使用万向轮可以配合机器人进行自由移动。

进一步地，所述垃圾桶设置有活动桶盖，所述活动桶盖包括盖子、转轴和限位片；所述盖子有两个，其安装在垃圾桶顶部两侧；所述转轴设置在盖子的两侧，用于将所述盖子安装在垃圾桶顶部处的内壁上；所述限位片设置在两个盖子交汇处的一侧，且位于盖子上方。活动的桶盖既方便用户扔垃圾又可以隔绝垃圾产生的气味。

一种智能移动垃圾桶控制方法，所述方法包括如下步骤：S1，机器人接收移动端的工作指令，返回基站中；S2，机器人打开光线传感器对垃圾桶的垃圾装载量进行检测并判断，若垃圾装载量达到规定量，则机器人放弃吸取垃圾桶并发送通知到移动端，若垃圾装载量低于规定量，则进入步骤S3；S3，机器人给电磁铁通电，以产生磁性吸取垃圾桶，随后退出基站并移动至指定地点；S4，机器人接收移动端的返回指令，返回基站中；S5，机器人断开电磁铁的电流，释放垃圾桶，随后进入待机状态。本发明所述的方法可以让机器人自动寻找、吸取、释放垃圾桶，避免了需要用户自主寻找垃圾桶或者需要手动在机器人上安装、拆卸垃圾桶的麻烦，大大提高了用户使用垃圾桶的便利性。

进一步地，所述步骤S2中，对垃圾装载量进行检测和判断的方法为，机器人利用光线传感器扫描垃圾桶的透明环带，如果机器人接收的反射光强度始终大于预设强度的话，表明垃圾装载量达到规定量，如果机器人接收的反射光强度存在小于等于预设强度的情况，表明垃圾装载量低于规定量。通过对垃圾装载量的检测，可以避免机器人携带装满的垃圾桶而导致用户无法使用的情况。

进一步地，所述步骤S3中，机器人移动至指定地点后，如果接收到移动端的位置微调指令，则根据指令移动以进行位置上的调整；如果接收到移动端的工作指令或充电指令，则断开电磁铁的电流以释放垃圾桶，然后根据指令进行工作或返回基站充电。允许用户对机器人的位置进行微调，进一步提高了用户使用垃圾桶的便利性；允许机器人在到达指定地点后释放垃圾桶，可以提高机器人的利用率。

附图说明

图1为本发明一种实施例所述智能移动垃圾桶系统示意图。

图2为本发明一种实施例所述智能移动垃圾桶活动桶盖示意图。

图3为本发明一种实施例所述智能移动垃圾桶控制方法。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

目前的机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，在某些场合自动进行行走。机器人的机体上设有各种传感器，可检测行走距离、行走角度、机体状态和障碍物等，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依不同的设定，而走不同的路线，有规划地行走。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示的一种智能移动垃圾桶系统，包括基站10、机器人20、垃圾桶30和移动端40。其中，基站10包括放置台、引导模块12和充电端。放置台还包括底板11和挡板13，底板11用于放置机器人20和垃圾桶30。为了能够固定垃圾桶30，在放置台两侧竖直设置了挡板13，所述挡板13设置有磁铁，同样的，垃圾桶30对应位置处也设置了磁铁。利用挡板13上的磁铁，可以辅助放置台调整垃圾桶30的位置，避免因滚轮33滑动而造成位置偏差。引导模块12依靠自身发出的定位信号引导机器人20正确地到达垃圾桶30所在的位置，该信号可以是UWB定位技术、zigbee定位技术、wifi定位技术或者红外定位技术等技术所产生的定位信号，而机器人20上则是安装了相关定位技术所对应的定位模块23，用于搜寻引导模块12发出的定位信号。如果机器人20与基站10的距离太远，无法检测到定位信号，则根据机器人20所建立的地图，搜索到达基站10的路径，然后导航至基站10。靠近基站10后，再根据定位信号，找到准确的位置，并导航进入基站10中。如果机器人20的充电接口与基站10的充电端完成对接，则表明机器人20已成功到达垃圾桶30所在位置，可以进行吸取或释放垃圾桶30的相关操作。

机器人20包括电磁铁21、光线传感器22、定位模块23和充电接口。电磁铁21设置在机器人20的左右两侧，所述电磁铁21的数量不作限制，比如可以在机器人20 的每一侧设置两个或者三个电磁铁21，以加强机器人20吸取垃圾桶30时的稳定性和牢固性。所述电磁铁21根据电流的大小会产生不同强度的磁力，该磁力大于上述放置台的挡板13对垃圾桶30的磁力，足以将垃圾桶30从放置台上吸走。本发明中电磁铁21以及磁铁的磁力大小经本领域技术人员不断测试得出，测试过程中考虑了至少以下几种因素：基站的重量、不同垃圾装载量下的垃圾桶重量、电磁铁21和磁铁的位置及数量。考虑以上因素进行测试的结果，确定了本发明智能移动垃圾桶系统各个位置所应使用的磁力大小，以实现本发明所述的一种智能移动垃圾桶控制方法。光线传感器22设置于机器人20的上表面，可以采用激光传感器或者红外传感器，其按照设定的角度扫描垃圾桶30上的透明环带32。当垃圾桶30中的垃圾高度在透明环带32下方时，光线传感器22所发射的光线将会从垃圾桶30的透明环带32一侧射入并从另一侧射出。此时，光线传感器22只能接收到少量的反射光。而当垃圾桶30中的垃圾高度超过透明环带32时，光线传感器22所发射的光线将无法通过透明环带32“逃逸”。此时，光线传感器22会接收到大量的反射光。根据以上原理，光线传感器22可以检测出垃圾桶30中的垃圾装载量，避免机器人20携带装满的垃圾桶30而导致用户无法使用的情况。

垃圾桶30包括磁性部件31、透明环带32、滚轮33、活动桶盖34和磁铁。所述磁性部件31设置的高度与电磁铁21的高度相同，以使机器人20和垃圾桶30能够正确对接。垃圾桶30上设置磁性部件31的侧面向垃圾桶30内部弯曲成弧形，这样可以增大与机器人20的接触面积，提高机器人20吸取垃圾桶30时的牢固性。需要说明的是，可以将整个有磁性部件31的侧面设置成向内弯曲的弧形，也可以只设置与机器人20接触的部分为弧形，后者可以增加垃圾桶30的容积。所述透明环带32与上述光线传感器22配合使用以检测垃圾装载量，其设置在垃圾桶30的上半部分。需要说明的是，设置有磁性部件31的一侧的透明环带32的位置低于相对一侧的透明环带32的位置，以允许在垃圾装载量低于规定量时，所述光线传感器22产生的光线能够从较低一侧透明环带32射入并从较高一侧透明环带32射出。所述滚轮33包括三个呈三角形分布的万向轮，方便垃圾桶30配合机器人20进行移动。所述活动桶盖34采用向下翻转打开的结构，既方便用户扔垃圾又可以隔绝垃圾产生的气味，活动桶盖34还可以从垃圾桶30上拆卸下来，方便用户进行清洗。如图2所示，所述活动桶盖34包括盖子341、转轴342和限位片343。所述盖子341共两个，设置在垃圾桶30顶部两侧，借由所述转轴342安装在垃圾桶30的内壁上，盖子341可以在转轴342上自由旋转。需要说明的是，盖子341在有限位片343的一侧较轻，这样因重力作用而使盖子341一侧往下沉而另一侧往上翘。而由于限位片343设置在盖子341的上方，限制了盖子341翘起后超过垃圾桶桶面，使得盖子341正好与桶面平齐。前述效果也可以通过将转轴342从盖子341中间位置往限位片343位置移动一小段距离实现，比如将转轴342设置在盖子341靠近限位片343一侧的三分之一至二分之一处，这同样是利用盖子341自身重力来实现的。所述磁铁与所述放置台的挡板13上的磁铁配合使用，以固定垃圾桶30。需要再次说明的是，该磁铁产生的磁力小于机器人20的电磁铁21产生的磁力。各个部位的磁力大小是经技术人员反复测试后得出的，所述磁铁产生的磁力足以让垃圾桶30在靠近挡板13时被吸住，所述电磁铁21产生的磁力足以将被吸住的垃圾桶30带出放置台。

移动端40可以是手机也可以是平板等智能移动设备，在设备上安装相应的APP即可。所述移动端40用于发送控制指令给机器人20，以实现远程控制。所述控制指令包括吸取和释放垃圾桶30的信息、指定位置的位置信息以及位置微调的信息等。

如图3所示的一种智能移动垃圾桶控制方法，假设有一用户在客厅一边追电视剧一边吃零食，需要垃圾桶扔垃圾，但是又不想暂停电视剧。此时，用户打开智能设备上的APP，发送控制指令给机器人，让其携带垃圾桶到客厅。假设该机器人是一款扫地机器人且正在清扫房间，在接收到控制指令后，机器人记录下当前的清扫进度，然后返回基站。根据基站发出的引导信号，机器人成功地爬上放置台的底板，并在机器人的充电接口与基站的充电端对接后停止移动。机器人打开光线传感器，按照设定的角度对两侧的垃圾桶的透明环带进行扫描，每一侧都会反馈回一组反射光强度。机器人将反馈回的强度与预设强度进行对比，如果机器人接收的反射光强度始终大于预设强度的话，表明垃圾装载量达到规定量，即垃圾桶已满，机器人放弃吸取已满的垃圾桶并发送相关信息到移动端上通知用户。如果机器人接收的反射光强度存在小于等于预设强度的情况，表明垃圾装载量低于规定量。需要说明的是，预设强度的获取方法为，光线传感器对空桶状态下的透明环带进行扫描，然后对中间时刻的反射光强度进行均值运算，最后将运算结果设置成预设强度并储存。采用中间时刻获得的反射光强度进行均值运算，可以避免非透明环带部分的反射光强度对运算的影响，提高所得预设强度的准确性。

此时，机器人左右两侧的电磁铁正好对着垃圾桶的磁性部件。机器人为电磁铁通电，使电磁铁产生磁力吸取垃圾桶。需要说明的是，机器人只吸取垃圾装载量低于规定量的垃圾桶。此外，用户还可以通过APP指定需要让机器人携带的垃圾桶，比如，只携带干垃圾桶用于扔瓜子壳，或者只携带湿垃圾桶用于扔香蕉皮。在机器人吸取了所需垃圾桶后，按照移动端发送的位置信息，自动规划路线前进。需要说明的是，由于机器人携带了垃圾桶，因此其用于内部算法运算所使用的半径值会发生相应的改变，此时的半径值等于机器人实际半径加上垃圾桶的宽度，或者加上一个比垃圾桶宽度大的常数。如此一来，当机器人退出基站时，就不会因后退距离不足而导致转弯时发生碰撞。同理，在避障时也能避免不必要的碰撞。

机器人携带垃圾桶到达客厅后，用户可以通过移动端发送指令让机器人去清扫房间或者充电，也可以选择让机器人留在客厅待命。如果是前者，机器人会释放垃圾桶，然后根据储存的清扫进度继续进行清扫或者返回基站充电。如果是后者，在垃圾桶使用完毕后，用户可以通过移动端发送让机器人携带垃圾桶返回基站的指令。机器人返回基站后，断开电磁铁的电流，释放垃圾桶，使垃圾桶得以固定在放置台的挡板上。此外，机器人停留的位置可能会与用户期望的位置不同，此时用户可以通过APP上的按钮对机器人的位置进行调整，以符合用户预期。当存在多个用户时，也可以使用这种方法调整机器人的位置，以满足不同用户的需求。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。

以上公开的本申请实施例只是用于帮助阐述本申请，并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种智能移动垃圾桶系统，其特征在于，所述系统包括基站、机器人、垃圾桶和移动端，其中，

所述基站包括放置台，所述放置台用于放置所述机器人和垃圾桶；

所述机器人包括电磁铁，所述电磁铁设置于机器人的侧面，其通电时产生磁力；

所述垃圾桶包括磁性部件和滚轮，所述磁性部件设置在垃圾桶的侧面，用于与所述电磁铁对接；

所述移动端用于输入和发送控制指令；

其中，所述机器人还包括设置在机器人顶部的光线传感器，所述垃圾桶的上半部分设有与光线传感器相配合的透明环带，且与所述磁性部件同侧的透明环带的高度低于相对一侧。

2.根据权利要求1所述的一种智能移动垃圾桶系统，其特征在于，所述放置台包括底板和挡板，所述底板用于放置所述机器人和垃圾桶；所述挡板竖直设置在所述放置台的两侧，且处于同一平面上。

3.根据权利要求2所述的一种智能移动垃圾桶系统，其特征在于，所述挡板上设置有磁铁，挡板的形状设置成可与所述垃圾桶设置有相应磁铁的一侧相贴合，所述磁铁用于将垃圾桶固定在放置台上。

4.根据权利要求1所述的一种智能移动垃圾桶系统，其特征在于，所述垃圾桶设置有磁性部件的侧面向垃圾桶内部弯曲成弧形，用于与所述机器人侧面贴合。

5.根据权利要求1所述的一种智能移动垃圾桶系统，其特征在于，所述滚轮包括三个万向轮，所述万向轮呈三角形分布。

6.根据权利要求1所述的一种智能移动垃圾桶系统，其特征在于，所述垃圾桶设置有活动桶盖，所述活动桶盖包括盖子、转轴和限位片；所述盖子有两个，其安装在垃圾桶顶部两侧；所述转轴设置在盖子的两侧，用于将所述盖子安装在垃圾桶顶部处的内壁上；所述限位片设置在两个盖子交汇处的一侧的垃圾桶顶部边沿上，且位于盖子上方。

7.一种智能移动垃圾桶控制方法，所述方法在上述权利要求1至6任一项所述智能移动垃圾桶系统中实现，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1，机器人接收移动端的工作指令，返回基站中；

S2，机器人打开光线传感器对垃圾桶的垃圾装载量进行检测并判断，若垃圾装载量达到规定量，则机器人放弃吸取垃圾桶并发送通知到移动端，若垃圾装载量低于规定量，则进入步骤S3；

S3，机器人给电磁铁通电，以产生磁性吸取垃圾桶，随后退出基站并移动至指定地点；

S4，机器人接收移动端的返回指令，返回基站中；

S5，机器人断开电磁铁的电流，释放垃圾桶，随后进入待机状态。

8.根据权利要求7所述的一种智能移动垃圾桶控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，对垃圾装载量进行检测和判断的方法为，机器人利用光线传感器扫描垃圾桶的透明环带，如果机器人接收的反射光强度始终大于预设强度的话，表明垃圾装载量达到规定量，如果机器人接收的反射光强度存在小于等于预设强度的情况，表明垃圾装载量低于规定量。

9.根据权利要求7所述的一种智能移动垃圾桶控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，机器人移动至指定地点后，如果接收到移动端的位置微调指令，则根据指令移动以进行位置上的调整；如果接收到移动端的工作指令或充电指令，则断开电磁铁的电流以释放垃圾桶，然后根据指令进行工作或返回基站充电。