CN113100663A - 自主式地板清洁器和用于自主式地板清洁的方法 - Google Patents

Abstract

一种自主式地板清洁器，包括用于位置和/或附近感测的多个可占用空间传感器。来自可占用空间传感器的数据可用来确定自主式地板清洁器附近的可占用空间的区域。公开了用于离开被困状况、障碍物避开和路径规划的方法。

Description

自主式地板清洁器和用于自主式地板清洁的方法

相关申请的引用

本申请要求2020年1月10日提交的美国临时专利申请第62/959,259号的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本申请涉及一种自主式地板清洁器和一种用于自主式地板清洁的方法。

背景技术

自主式或机器人地板清洁器可以在没有用户或操作者的帮助的情况下移动以清洁地板表面。例如，地板清洁器可以配置成将污垢(包括灰尘、毛发和其他碎屑)真空抽吸或清扫到承载在地板清洁器上的收集箱中。一些地板清洁器还配置成施加和抽取液体，以用于湿清洁裸露的地板、地毯、垫子和其他地板表面。地板清洁器可以在清洁地板表面的同时围绕表面随机移动，或者使用绘图/导航系统来围绕表面进行引导导航。

当前的自主式地板清洁器的一个显著问题是由于障碍物密度、尺寸和相对于彼此的定向而倾向于会被困在小区域内。这种地板清洁器通常被困在的小区域的实例包括桌子下方、椅子腿之间，或者家具、边桌等被向上推靠到墙壁的房间的角落。这些障碍条件对于随机行驶的自主式地板清洁器来说特别成问题，其往往卡在这些小区域中，频繁地从障碍物弹回，浪费电池寿命，并且不能清洁新的地板区域。

发明内容

在一个方面中，本公开涉及一种自主式地板清洁器。

在一个实施例中，自主式地板清洁器包括可自主地移动的壳体、用于使壳体在待清洁表面上自主地移动的驱动系统、用于控制自主式地板清洁器的操作的控制器，以及用于确定可占用空间的区域的一个或多个传感器。

在某些实施例中，控制器配置成驱动自主式地板清洁器进行零半径转弯、分析来自多个可占用空间传感器的输入以确定自主式地板清洁器周围的可占用空间的至少一个区域、基于自主式地板清洁器周围的可占用空间的至少一个区域的确定来选择用于自主式地板清洁器的前进方向，以及操作驱动系统以在前进方向上向前驱动自主式地板清洁器。

在另一方面中，本文描述了用于离开自主式地板清洁器的被困状况的各种方法。

在一个实施例中，提供了一种用于离开自主式地板清洁器的被困状况的方法。当处于被困状况时，自主式地板清洁器可执行零半径转弯，同时用距离传感器进行读数。自主式地板清洁器可基于来自零半径转弯的传感器读数确定用于离开被困状况的前进方向。

在另一实施例中，一种用于离开被困状况的方法包括检测被困状况、驱动自主式地板清洁器进行零半径转弯、检测自主式地板清洁器周围的可占用空间，其中，可占用空间包括足够大到驱动自主式地板清洁器通过的区域，以及驱动自主式地板清洁器脱离被困。

在又一方面中，本文描述了用于自主式地板清洁器的障碍物避开的各种方法。在一个实施例中，一种用于障碍物避开的方法包括在利用距离传感器进行读数的同时执行零半径转弯。自主式地板清洁器可基于来自零半径转弯的传感器读数来确定用于避开障碍物的前进方向。

在又一方面中，提供了用于自主式地板清洁器的路径规划的各种方法。在一个实施例中，规划清洁路径的方法包括在利用距离传感器进行读数的同时执行零半径转弯。自主式地板清洁器可基于来自零半径转弯的传感器读数来确定清洁路径的前进方向。

当根据附图和所附权利要求来看时，本公开的这些和其他特征和优点将从以下对特定实施例的描述中变得显而易见。

在详细说明本申请的实施例之前，应理解，本申请不限于操作的细节或在以下描述中阐述或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本申请可以各种其他实施例来实现，并且可以本文没有明确公开的替代方式来实践或执行。而且，应理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当被认为是限制性的。“包括”和“包含”及其变型的使用意味着包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目及其等同物。此外，列举可以用于各种实施例的描述中。除非另有明确说明，否则列举的使用不应被解释为将本申请限制于任何特定顺序或数量的部件。也不应将列举的使用解释为从本申请的范围排除任何可能与列举的步骤或部件组合或组合到列举的步骤或部件中的附加步骤或部件。对权利要求要素的“X、Y和Z中的至少一个”的任何引用都旨在包括X、Y或Z中的单独的任一个以及X、Y和Z的任何组合，例如X、Y、Z；X、Y；X、Z；以及Y、Z。

附图说明

在附图中：

图1是根据本申请的一个实施例的自主式地板清洁器或机器人的透视图；

图2是图1的机器人的底视图；

图3是图1的机器人的示意图；

图4是传感器盖被移除的机器人的一部分的放大图，其示出了用于机器人的距离传感器的一个实施例；

图5是机器人的顶部示意图，其示出了在一个示例性布局中的多个距离传感器和由距离传感器提供的覆盖图案；

图6至图9是示出了根据本申请的一个实施例的处于多个障碍物之间的被困状况的机器人并描绘了离开被困状况的方法的示意图；

图10是示出了根据本申请的另一实施例的在房间内的机器人并描绘了障碍物避开和/或清洁路径规划的方法的示意图；

图11是在图10所示的机器人位置附近检测到的物体的坐标网格图；

图12是示出了由机器人执行的用于离开被困状况的方法的一个实施例的流程图；

图13是示出了由机器人执行的用于离开被困状况的方法的另一实施例的流程图；

图14是示出了由机器人执行的用于离开被困状况的方法的又一实施例的流程图；

图15是示出了由机器人执行的用于离开被困状况的方法的再一实施例的流程图；

图16是示出了由机器人执行的用于规划清洁路径的方法的一个实施例的流程图；

图17是示出了由机器人执行的用于规划点式清洁路径的方法的一个实施例的流程图；以及

图18是示出了由机器人执行的用于规划辫式清洁路径的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

本公开总体上涉及自主式地板清洁器和用于自主式地板清洁的方法。更具体地，在一个方面中，本公开涉及用于离开自主式地板清洁器的被困状况的系统和方法。在另一方面中，本公开涉及用于自主式地板清洁器的障碍物避开的系统和方法。在另一方面中，本公开涉及用于自主式地板清洁器的路径规划的系统和方法。

图1至图3示出了根据本申请的一个实施例的自主式地板清洁器的一个实施例。自主式地板清洁器12(在此也称为机器人12)可以清洁各种地板表面，包括裸露的地板(例如硬木、瓷砖和石头)以及柔软的表面(例如地毯和垫子)。机器人12包括多个机载传感器，并且可以确定可占用空间的区域或开放区域。如本文使用的，术语“可占用空间”意味着足够大以供机器人12行驶通过的空间，除非另外指出。足够大以供机器人行驶通过的空间可以是大于机器人12的正交于向前移动方向(例如，图1中的箭头38)的最宽尺寸的空间。对于如图所示的D形机器人12，足够大以供机器人12行驶通过的空间可以是大于机器人12的前部的宽度的空间。对于圆形机器人，足够大以供机器人行驶通过的空间可以是大于机器人的直径的空间。应注意，图1至图3所示的机器人12仅是包括用于确定可占用空间的区域的机载传感器并且可以执行本文描述的方法的自主式地板清洁器的一个实例，并且可以使用其他自主式地板清洁器。

在一个实施例中，机器人12可以是干式真空清洁机器人，其至少包括用于产生部分真空以从地板表面吸取碎屑(其可以包括污物、灰尘、土壤、毛发和其他碎屑)并且将去除的碎屑收集在设置于机器人上的空间中以用于后处理的真空收集系统。

在另一实施例中，机器人12可以是深度清洁机器人，其包括用于储存清洁流体并将清洁流体输送到待清洁表面的流体输送系统以及用于从待清洁表面去除清洁流体和碎屑并储存回收的清洁流体和碎屑的流体回收系统。流体输送系统可以配置成将液体、蒸汽、雾气或蒸气输送到待清洁表面。

在又一实施例中，机器人12可以是湿式拖地或清扫机器人，其包括用于储存清洁流体并将清洁流体输送到待清洁表面的流体输送系统以及用于在不使用抽吸的情况下从待清洁表面去除清洁流体和碎屑的拖地或清扫系统。流体输送系统可以配置成将液体、蒸汽、雾气或蒸气输送到待清洁表面。

在再一实施例中，机器人12可以是干式清扫机器人，其包括用于在不使用抽吸的情况下从待清洁表面去除干碎屑的清扫系统，并且将去除的碎屑收集在设置于机器人上的空间中以用于后处理。

可选地，可以提供对接站(未示出)以用于对机器人12的电源再充电，和/或可以提供人工屏障系统(未示出)以用于将机器人12容纳在用户确定的边界内。

机器人12将自主式地板清洁器的各种功能系统的部件安装在可自主地移动的单元或壳体22中，包括用于生成工作气流以从待清洁表面去除污物(包括灰尘、毛发和其他碎屑)并将污物储存在真空清洁器上的收集空间中的真空收集系统24、用于使机器人12在待清洁表面上自主地移动的驱动系统26以及用于引导机器人12在待清洁表面上的移动、生成和储存待清洁表面的地图并记录状况或其他环境变量信息的导航/绘图系统28的部件。

控制器30与机器人12的各种功能系统24、26、28可操作地耦接，以用于控制机器人12的操作。控制器30可以是包含至少一个中央处理单元(CPU)的微控制器单元(MCU)。

如图所示，机器人12的壳体22可以是D形，具有第一端32和第二端34。第一端32限定机器人12的前部并且可以是D形壳体22的直边缘部分，可选地包括缓冲件36。第二端34可限定机器人12的后部并且可以是D形壳体22的圆形部分。机器人12的其他形状和配置是可能的，包括D形壳体22的圆形部分可限定机器人12的前部并且D形壳体22的直边缘部分可限定机器人12的后部。

机器人12的向前运动用箭头38表示，并且缓冲件36环绕机器人12的第一端32以覆盖机器人12的前部。在与障碍物碰撞期间，缓冲件36可以移动或平移，以记录物体的检测。缓冲件36也可以环绕并覆盖机器人12的每个横向侧40的一部分，并且可以可选地适于双向移动以感测机器人12的前面和侧面的障碍物。机器人12的横向侧40在机器人12的第一端32和第二端34之间延伸。

机器人12的第一端32可限定机器人12的正交于由箭头38指示的向前移动方向的最宽尺寸W。因此，对于所示的机器人12，可占用空间是大于机器人12的第一端32的宽度W的空间。第一端32的宽度W可以是机器人12的横向侧40之间的距离，并且可选地可以是缓冲件36环绕且覆盖每个横向侧40的一部分的实施例中的缓冲件36的宽度。

真空收集系统24可包括穿过具有空气入口和空气出口的单元的工作空气路径、吸嘴42、与吸嘴42流体连通以用于生成工作气流的抽吸源44，以及用于从工作气流收集污物以用于后处理的收集箱46。吸嘴42可限定工作空气路径的空气入口，其中，吸嘴42的入口开口设置在壳体22的下侧48上并且面向待清洁表面。抽吸源44可包括由壳体22承载的真空电机50(其流体地在空气出口(未示出)的上游)，并且可限定工作空气路径的一部分。收集箱46也可限定工作空气路径的一部分，并且包括与吸嘴42流体连通的污物箱入口(未示出)。可选地，分离器(未示出)可形成在收集箱46的一部分中，以用于从工作气流分离流体和夹带的污物。分离器的一些非限制性实例包括旋风分离器、滤网、泡沫过滤器、HEPA过滤器、滤袋或其组合。在一个实施例中，机器人12包括由无刷真空电机50驱动的旋风分离系统。可选地，电机前过滤器和/或电机后过滤器(未示出)也可设置在工作空气路径中。工作空气路径还可包括用于在真空收集系统24的各种部件之间的流体连通的各种导管、管道或管子。真空电机50可流体地定位在工作空气路径中的收集箱46的下游或流体地定位在其上游。

机器人12可包括在壳体22的前部处的刷室56，刷辊58安装在该刷室中。刷辊58安装成相对于机器人12移动所在的表面围绕基本上水平的轴线旋转。包括刷电机60的驱动组件可设置在机器人12内以驱动刷辊58。在其他实施例中，可设置搅拌器或刷辊的其他构造，包括一个或多个固定的或不移动的刷，或者围绕基本上竖直的轴线旋转的一个或多个刷。

在本实施例中，刷辊58安装在机器人12的前部处，其中，刷辊58大致平行于第一端32。刷辊58可至少部分地由壳体22的前部处的透明窗62包围。

驱动系统26可包括用于驱动机器人12横过待清洁表面的驱动轮64。驱动轮64可由公共轮电机66或通过传动装置与驱动轮64耦接的单独的轮电机66操作，该传动装置可以包括齿轮系组件或另一合适的传动装置。驱动系统26可基于用于自主式操作模式的来自导航/绘图系统28的输入或者基于用于可选的手动操作模式的来自智能电话、平板电脑或其他远程装置的输入而接收来自控制器30的输入以用于驱动机器人12横过地板。驱动轮64可以在向前或相反的方向上被驱动，以使该单元向前或向后移动。此外，驱动轮64可以相同的旋转速度同时操作以用于线性运动，或者以不同的旋转速度独立地操作以使机器人12在期望的方向上转弯。虽然驱动系统26在本文中示出为包括旋转轮64，但应理解，驱动系统26可包括用于使机器人12横过待清洁表面移动的替代牵引装置。

除了驱动轮64或其他牵引装置之外，机器人12可包括支撑壳体22的一个或多个附加轮54，例如在壳体22的下侧48的中心、后部部分处的脚轮，以及邻近于限定吸嘴42的开口的后边缘的一对轮。

控制器30可从导航/绘图系统28或从诸如智能电话(未示出)的远程装置接收输入，以用于在待清洁表面上引导机器人12。导航/绘图系统28可包括存储器68，其可存储对于导航、绘图或进行操作循环有用的任何数据，包括但不限于用于导航的地图、来自用于引导机器人12的移动的各种传感器的输入等。例如，轮编码器70可以放置在驱动轮64的驱动轴上，并且配置成测量机器人12行进的距离。该距离测量结果可以作为输入提供给控制器30。

在自主式操作模式中，机器人12可配置成以用于清洁或消毒的任何模式行进，包括辫式模式，例如，牛耕式转行或交替行(即，机器人12在交替行上从右向左和从左向右行进)、螺旋轨迹等，同时清洁地板表面，使用来自各种传感器的输入来改变方向或根据需要调节其路线以避开障碍物。在可选的手动操作模式中，机器人12的移动可使用诸如智能电话或平板电脑的移动装置来控制。

机器人12可包括用于执行移动和清洁的任何数量的电机。在一个实例中，可分别设置三个专用电机50、60、66，以在吸嘴4处生成局部真空、使刷辊58旋转，并且驱动轮64。在另一实例中，这些移动和清洁操作由少于三个或多于三个电机执行。

机器人12可包括用于控制电机50、60、66的任何数量的电机驱动器。在所示实施例中，可以设置真空电机驱动器72、刷电机驱动器74和轮电机驱动器76，以分别用于控制真空电机50、刷电机60和轮电机66。电机驱动器72-76可用作控制器30及其相应电机之间的接口。电机驱动器72-76也可以是集成电路芯片(IC)。

电机驱动器72-76可电耦接到包括可再充电电池80的电池管理系统78，该可再充电电池可以包括电池组。在一个实例中，电池组可包括多个电池，其可包括锂离子电池。具有其他电池化学性质的电池也是可能的，例如镍金属氢化物和镍镉。用于电池80的充电触点82可设置在机器人12的外表面上。用于对电池80再充电的对接站(未示出)可设置有对应的充电触点。在一个实例中，对接站可连接到家用电源，例如A/C电源插座，并且可包括用于将AC电压转换成DC电压的转换器，以用于对机器人12上机载的电池80进行再充电。

控制器30还与机器人12上的用户界面(UI)84可操作地耦接，以用于接收来自用户的输入。UI 84可用于选择机器人12的操作周期或者以其他方式控制机器人12的操作。UI84可具有显示器86，例如LED显示器，以用于向用户提供视觉通知。显示器驱动器88可提供用于控制显示器86，并且用作控制器30与显示器86之间的接口。显示器驱动器88可以是IC。机器人12可设置有用于向用户提供听觉通知的扬声器(未示出)。

在一个实施例中，显示器86可包括用于通知的完全机载的LED滚动显示器。

UI 84还可具有一个或多个开关90，其由用户致动以向控制器30提供输入，从而控制机器人12的各种部件的操作。开关驱动器92可以提供用于控制开关90，并且用作控制器30与开关90之间的接口。

机器人12可包括机载Wi-Fi连接，其配置成允许机器人12通过诸如智能电话或平板电脑的移动装置或者经由诸如具有Amazon

的基于云的语音服务的Amazon

或Amazon Echo

或者具有Google助理的Google

或Google Home

的语音控制远程装置来远程控制。例如，具有智能扬声器装置的用户可以说出诸如“Alexa，请机器人开始清洁”的指令，并且经由Wi-Fi和/或因特网连接，机器人12可以开始清洁操作循环。

在移动或远程装置上执行的用于机器人12的智能装置应用程序可包括另外的命令和控制特征，包括但不限于调度特征，以使得用户能够选择机器人12何时将进行清洁。智能装置应用程序的其他特征可包括机器人的清洁历史的显示、具有与机器人12相关的当前博客和支持视频的登录页面，以及在需要时对机器人12自动重新排序附件的控制器。智能装置应用程序还可配置成直接向用户提供与诊断、错误警告和其他信息有关的详细通知。

机器人12可设置有一个或多个摄像机或立体摄像机(未示出)，以用于从用户获取可视通知。这样，用户可通过姿态向机器人12传达指令。例如，用户可在摄像机前方挥动他们的手以指示机器人12停止或移开。

控制器30可以与机器人12上机载的各种传感器可操作地耦接，以用于接收关于环境或关于机器人12的输入，并且可使用传感器输入来控制机器人12的操作，如下面进一步详细描述的。在一个实施例中，传感器数据可由控制器30使用以确定机器人12周围的可占用空间。一些传感器可以检测机器人12的周围环境的特征，包括但不限于墙壁、地板、家具、宠物、楼梯、平台等。传感器输入还可存储在存储器68中或用于通过导航/绘图系统28形成地图。在图4中示出并且在下面描述了一些示例性传感器。虽然应理解可以提供不是所有示出的传感器，但可以提供附加的传感器，并且所有可能的传感器可以任何组合提供。

机器人12可包括用于位置/附近感测的一个或多个距离传感器94。距离传感器94可以是红外传感器或飞行时间(TOF)传感器。每个距离传感器94具有视场或感测区，其可以可选地彼此重叠，以检测朝向机器人12的前面和侧面的障碍物。来自距离传感器94的输入由控制器30使用以当传感器94检测到物体时减慢和/或调节机器人12的路线。

在一个实施例中，来自距离传感器94的输入由控制器30使用以确定机器人12周围的可占用空间的区域。来自传感器94的数据可用来确定到机器人12附近的物体的精确距离，并且可用来确定机器人12附近的物体的不存在和/或机器人12附近的物体之间的距离。例如，如果机器人12附近的两个相邻物体间隔开的距离大于机器人12的正交于向前移动方向38的最宽尺寸W，则控制器30可将此区域识别为可占用空间。机器人12可使用可占用空间的确定来离开被困状况、避开障碍物和/或规划清洁路径。

在所示实施例中，设置有四个距离传感器94，两个靠近壳体22的每个横向侧。传感器94包括内置右侧传感器94A、外置右侧传感器94B、外置左侧传感器94C和内置左侧传感器94D。距离传感器94的其他数量和位置是可能的。

传感器94安装到壳体22、在窗口62上方并且在壳体22的透明或半透明部分后面。例如，壳体22可包括透明或半透明的传感器盖96，以用于覆盖和保护传感器94，同时还允许光信号通过。传感器盖96可包括单个连续的传感器盖或包括用于每个距离传感器94的单独的透镜插入件。

参考图4，示出了传感器盖96被移除的机器人12的一部分。在本文所示的实施例中，每个距离传感器94是TOF传感器，并且可具有发射器98和接收器100。TOF传感器94测量光信号从发射器98行进到接收器100所花费的时间，以用于确定到机器人12附近的物体的精确距离。发射器98发射脉冲光信号，并且可包括发射光信号的LED。在一个实施例中，LED可以是发射红外光束的红外LED。

在所示实施例中，发射器98和接收器100具有圆形形状，并且安装在分开的圆孔后面。因此，发射器98和接收器100都具有锥形视场或感测区，并且因此TOF传感器94也具有锥形视场或感测区。TOF传感器94可以在机器人12的前端或第一端32附近以变化的角度定向。该变化的角度可以优选地均是不同的角度，其允许每个传感器94在前向和侧面方向上的视场或感测区。这种视场允许每个传感器94检测朝向自主式机器人12的前面和侧面的障碍物。

TOF传感器94可相对于机器人12的前面和侧面交错，使得机器人12可准确地确定障碍物何时已被清除。在所示实施例中，在机器人12的左侧和右侧有两个传感器94，其中，左侧和右侧相对于第一端32来限定。更靠近第一端32的传感器94是前传感器94，而更远离第一端32的传感器是后传感器94。

图5示出了由机器人12的TOF传感器94提供的覆盖图案的一个实施例。机器人12的左侧和右侧的TOF传感器94可以被定向为提供重叠的视场A、B、C、D。当机器人12在地板表面上行进时，感测到物体的视场或感测区可以改变。这允许机器人12准确且精确地确定壳体22附近的物体的前/后和横向位置，并且优于具有专用的面向前面和/或面向侧面的传感器的自主式清洁器。

在所示实施例中，内置右侧传感器94A具有视场A，外置右侧传感器94B具有视场B，外置左侧传感器94C具有视场C，并且内置左侧传感器94D具有视场D。更靠近第一端32的外置传感器94B、94C是前传感器，并且经由其相应的视场B、C提供最远覆盖范围。更远离第一端32的内置传感器94A、94D是后传感器，并且可经由其相应的视场A、D提供更大的横向覆盖范围。视场A、B、C、D可配置成重叠，以产生多个传感器覆盖范围的区域。

在所示实施例中，TOF传感器94的定向提供延伸横过机器人12的整个第一端32的总视场，并且随着与机器人12的第一端32相距的距离增加而变宽。TOF传感器94的定向包括相对于机器人12的前面和侧面的角度和位置。由于图5所示的重叠视场，由传感器94发射的光信号的集中可以在机器人12的正前方(即，在第一端32的正前方)最密集。

返回图4，机器人12可以包括碰撞传感器102、墙壁遵循传感器104、悬崖传感器106、惯性测量单元(IMU)108、抬起传感器110、箱传感器112、地板状况传感器114或轮电流传感器116中的一个或多个，包括其任何组合或多个。

碰撞传感器102确定对机器人12的正面或侧面撞击，并且可以与壳体22集成，例如与缓冲件36(图2)集成。来自碰撞传感器102的输出信号向控制器30提供输入，以用于选择障碍物避开算法。可选地，来自碰撞传感器102的输入可由控制器30使用以确定机器人12是否处于被困状况。

墙壁遵循传感器104(也称为侧壁传感器)可位于壳体22的侧面附近，并且可包括面向侧面位置传感器，其提供距离反馈并控制机器人12，使得机器人12可以在不接触墙壁的情况下在墙壁附近遵循。墙壁遵循传感器104可以是光学、机械或超声传感器，包括反射或飞行时间传感器。在另一实施例中，不提供墙壁遵循传感器，并且TOF传感器94替代地用作墙壁遵循传感器。可选地，来自墙壁遵循传感器104的输入可由控制器30使用以确定机器人12是否处于被困状况。

悬崖传感器106可以是面向地面位置传感器，其提供距离反馈，使得机器人12可以避开沿楼梯井、平台等过度下落。悬崖传感器106可以是光学、机械或超声传感器，包括反射或飞行时间传感器。在所示实施例中，并且如图2所示，四个悬崖传感器106可以设置在壳体22的下侧48上并且大致面向下。可选地，来自悬崖传感器106的输入可由控制器30使用以确定机器人12是否处于被困状况。

IMU 108使用至少一个加速度计、陀螺仪以及可选地磁力计或罗盘的组合来测量和报告机器人的加速度、角速率或机器人12周围的磁场。IMU108可以是位于控制器30上的集成惯性传感器，并且可以是九轴陀螺仪或加速度计，以感测线性加速度、旋转加速度或磁场加速度。IMU 108可使用加速度输入数据来计算速度和姿态的变化并将其传送给控制器30，以用于在待清洁表面周围导航机器人12。可选地，如下面进一步详细描述的，来自IMU108的输入可用于在搜索可占用空间时确定机器人的当前姿态或前进方向。

抬起传感器110检测机器人12何时被抬离待清洁表面，例如，用户是否拾起机器人12。此信息作为输入被提供给控制器30，其可响应于检测到的抬起事件而停止电机50、60、66的操作。抬起传感器110还可以检测机器人12何时与待清洁表面接触，例如用户何时将机器人12放回到地面上。在这种输入时，控制器30可以恢复操作。

机器人12可以可选地包括用于检测收集箱46的特性或状态的箱传感器112。在一个实例中，可以提供用于检测收集箱46的重量的压力传感器。在另一实例中，可以提供用于检测收集箱46的存在的磁性传感器。在非限制性实例中，此信息被提供作为对控制器30的输入，其可防止机器人12的操作，直到收集箱46被清空或正确安装。控制器30还可以引导显示器86向用户提供收集箱46已满或缺失的通知。

地板状况传感器114检测待清洁表面的状况。例如，机器人12可设置有红外(IR)污物传感器、污点传感器、气味传感器或湿脏传感器。地板状况传感器114向控制器30提供输入，该控制器可以基于待清洁表面的状况来引导机器人12的操作，例如通过选择或修改清洁循环。可选地，地板状况传感器114还可提供输入以用于在智能电话上显示。

轮电流传感器116检测轮电机66的电机电流的变化，并且向控制器30提供反馈。来自轮电流传感器116的轮电流反馈可用于检测轮相对于地板表面的滑动。可选地，电机电流的增加也可以指示机器人12已经碰到障碍物，并且轮64在电机66上产生附加负载，同时试图使机器人12仍然在其期望的路线上移动。可以为每个轮电机66提供轮电流传感器116。

图6至图9是示出了根据一个实施例的处于被困状况的机器人12并描绘了离开被困状况的方法的示意图。被困状况可以是机器人12由于障碍物密度、尺寸和相对于彼此的定向而被困在小区域内的状况。机器人12可能被困在的小区域的实例包括桌子下方、椅子腿之间，或者家具、边桌等被向上推靠到墙壁的房间的角落。使用用于离开图6至图9中描绘的被困状况的方法，机器人12可避免被困在此被困状况中。

控制器30可基于在预定时间段内检测到预定数量的障碍物来确定机器人12被困。例如，在一个实施例中，如果在三秒的时段内检测到至少五个障碍物，则控制器30可确定机器人12被困。来自距离传感器94、碰撞传感器102、墙壁遵循传感器104、悬崖传感器106和/或IMU 108中的一个或多个的输入可由控制器30使用以确定机器人12是否处于被困状况。在图6所示的实例中，机器人12被困在多个圆形障碍物120(例如，咖啡桌或咖啡椅的腿)之间。

当被困时，机器人12可以使用一个或多个机载传感器，例如距离传感器94，以确定机器人12周围的可占用空间的区域或开放区域。为了定位可占用空间，机器人12可在利用距离传感器94进行读数的同时执行如箭头122所指示的零半径转弯。执行零半径转弯可包括在顺时针或逆时针方向上围绕机器人12的中心点旋转一预定角度，例如旋转360度，而中心点在机器人12的旋转期间与具有静止或固定位置的旋转轴线对准。

在一个实施例中，机器人12可使用多个TOF传感器94来提供时间同步的或几乎时间同步的(例如，彼此在30毫秒内)读数，以确定可占用空间的区域。例如，与仅从一个传感器的单独读数相比，同时从两个或更多个传感器94获得读数提供了对机器人12附近的可占用空间的尺寸和/或形状的更准确的确定。

在某些实施例中，除了TOF传感器94之外，机器人12可使用驱动轮64和IMU 108的轮编码器70，以将可占用空间的区域确定为相对于机器人的当前姿态的向量。基于来自轮编码器70的数据和由IMU 108提供的IMU前进方向数据的轮测量法(wheel odometry，轮量距)可用于控制零半径转弯。当机器人12旋转以搜索可占用空间时，控制器30将传感器读数与基于来自IMU 108的数据确定的机器人的当前前进方向相关联。控制器30还使用来自轮编码器70的读数作为机器人的位置是静态的(即，机器人围绕中心点旋转)的输入。例如，在零半径转弯期间，来自轮编码器70的读数示出了每个轮64行进的运动在幅度上相等且在方向上相反。来自轮电流传感器116的轮电流反馈和来自IMU 108的加速度数据也可用于控制零半径转弯，因为这种数据可用于检测轮滑动。因此，测量法和IMU数据可用于确定机器人12当前指向的位置，然后来自TOF传感器94的读数可用于确定从机器人12当前指向的位置可以接近多少开放区域。

当机器人12执行零半径转弯时，机器人12可保持跟踪开放区域位于机器人的位置附近的何处。图7示出，在此位置中，在区域A和D的每个中检测到障碍物120，导致距离读数124、126由相应的传感器94A、94D报告。在区域B和C中未检测到障碍物。控制器30可保持跟踪开放区域相对于机器人的当前位置或前进方向的位置。因此，传感器读数示出了在机器人的当前位置或前进方向处的两个障碍物120之间的区域B和C的开放区域128。

参考图8至图9，随着机器人12继续转动，可以在不同区域中检测到障碍物。图8示出了在区域B、C和D中的每个中检测到障碍物120的位置，导致距离读数由对应的传感器94B、94C、94D报告。在区域A中未检测到障碍物。因此，传感器读数示出了在机器人的当前位置或前进方向处的两个障碍物120之间的区域A的开放区域130。图9示出了在区域A中检测到障碍物120的位置，使得距离读数由对应的传感器94A报告。在区域B、C或D中未检测到障碍物。因此，传感器读数示出了在机器人的当前位置或前进方向处的区域B、C或D的开放区域132。开放区域132足够宽以供机器人12行驶通过，因此可以被识别为可占用空间。通过在此前进方向上向前行驶，机器人12可离开被困状况。

机器人12可使用多种方法中的一种来确定离开被困状况的前进方向。例如，参考图9，在识别出对于机器人12行驶通过足够宽的开放区域(即可占用空间)之后，机器人12可以继续零半径转弯，以在确定要离开哪个前进方向之前找到机器人12附近的所有可占用空间，或者机器人12可提早离开并且在此前进方向离开而不完成零半径转弯。

在机器人12完成零半径转弯以找到机器人12附近的所有可占用空间的实施例中，机器人12可通过选择最宽的开放区域来确定要离开的最佳前进方向。例如，控制器30可跟踪第一次检测到新的开口的全局最佳前进方向，如果该开口是在迄今为止的转弯期间已经检测到的最宽开口，则将检测到新的最宽开口的前进方向保存为全局最佳前进方向。随着机器人继续旋转，忽略宽度相等或更小的任何开口。这可导致机器人12在可能非常靠近障碍物的前进方向上出发，并且不是必须位于两个障碍物之间的中心，而是足够宽以成功地操纵通过。

在另一实施例中，机器人12可以构建开放区域的轮廓，并且选择使机器人12在障碍区域之间居中的前进方向。这可以增加成功离开被困状况的机会，因为在离开期间在机器人12与障碍物之间可能存在更多空间。

在另一实施例中，如果机器人12在零半径转弯期间找到可接受的大开口，则机器人12可以提早离开。如果不满足该临界点(threshold，阈值)，则机器人12可以完成零半径转弯，并且在下一个最佳前进方向上离开。

无论如何选择前进方向，一旦确定前进方向，控制器30就重新定位机器人12以用于在前进方向上行进，即通过可占用空间，从而离开被困状况。

另外地或替代地，机器人可使用类似方法来避开障碍物和/或规划清洁路径。图10是示出了在包括至少一个墙壁142和至少一个障碍物144的房间140内的机器人12的示意图。为了避开墙壁142或障碍物144，或者为了规划房间140内的清洁路径，根据一种方法，机器人12可在利用距离传感器94(图1)进行读数的同时执行如箭头146所指示的零半径转弯。执行零半径转弯可包括围绕中心点在顺时针或逆时针方向上旋转一预定角度，例如旋转360度，该中心点可以沿着机器人12的中心轴线148放置。

在一个实施例中，机器人12配置成并且可操作成创建机器人的当前位置(例如房间140)附近的工作区域的网格图。例如，图11示出了图10所示的房间140中的机器人的当前位置的示例性网格图。机器人12附近的每个物体的位置是根据以原点(0,0)为参考的机器人12的x-y坐标来标识的。例如，墙壁142由绘制在机器人12前面的坐标点的直线表示，并且障碍物144由绘制在机器人12后面的坐标点的曲线表示。根据原点附近不存在坐标点，也可以识别开放区域。

机器人12可基于网格图来确定用于避开障碍物的前进方向或清洁路径。例如，网格图可用于找到足够宽以使机器人12驶过通过的一个或多个开放区域，即可占用空间。机器人12可通过选择最宽的开放区域或通过选择满足预定临界点的开放区域或选择使机器人在物体之间居中的前进方向，来确定最佳前进方向。

图12是示出了由机器人12执行的用于离开被困状况的方法200的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本申请的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

在步骤202，机器人12正在清洁。在清洁期间，可以启动真空电机50和/或刷电机60。

在步骤204，机器人12检查其是否被困。被困状况可以是机器人12由于障碍物密度、尺寸和相对于彼此的定向而被困在小区域内的状况。机器人12可能被困在的小区域的实例包括桌子下方、椅子腿之间，或者家具、边桌等被向上推靠到墙壁的房间的角落。

在一个实施例中，机器人12可基于在预定时间段内检测到预定数量的障碍物(例如，在三秒的时间段内检测到至少五个障碍物)来确定其被困。来自距离传感器94、碰撞传感器102、墙壁遵循传感器104、悬崖传感器106和/或IMU 108中的一个或多个的输入可由控制器30使用以确定机器人12处于被困状况。可选地，在机器人12执行清洁操作的同时，控制器30连续地或间歇地监测来自传感器的数据以确定传感器数据是否指示机器人12处于被困状况。

如果是，则控制器30记录机器人12处于被困状况，机器人12可以在步骤206停止清洁，并且机器人12可以开始搜索可占用空间。停止清洁可以包括关闭真空电机50和/或刷电机60。可替代地，不是在处于被困状况时停止清洁，而是机器人12可以在搜索可占用空间的同时继续清洁。

为了定位可占用空间，在一个实施例中，机器人12可在步骤208执行零半径转弯。零半径转弯可通过在向前方向上操作一个驱动轮64(图2)和在相反方向上操作另一个驱动轮64来进行。机器人12可以顺时针或逆时针转弯。执行零半径转弯可包括旋转一预定角度，例如旋转360度。

在零半径转弯期间，机器人12可在步骤210搜索可占用空间。在转弯的同时，来自距离传感器94的数据可用于跟踪开口位于机器人12周围的位置，如先前描述的。可选地，机器人12可构建类似于图11所示的实例的网格图。

在步骤212，机器人12完成零半径转弯。完整的零半径转弯可包括机器人12的360度转弯。可替代地，机器人12可旋转小于360度，并且在步骤212完成零半径转弯。

一旦机器人12完成零半径转弯，机器人12就可以在步骤214确定在机器人12附近是否存在可占用空间。在一些情况下，可能没有找到可占用空间。如果是，则方法200前进到步骤216，并且机器人12发出通知用户机器人12被困的错误通知。该错误通知可以是显示器86上或机器人12上其他地方的视觉通知，或者是从机器人12发出的听觉通知。另外地或替代地，可以由智能装置应用程序为机器人12提供错误通知。

如果在机器人12附近存在可占用空间，则方法200前进到步骤218，其中，控制器30确定离开被困状况的最佳前进方向。离开被困状况的最佳前进方向可以是机器人12可以行驶通过可占用空间的前进方向。在一个实施例中，最佳前进方向可以是机器人12旋转到的位置，其中，机器人12可以向前行驶一预定距离而不撞上障碍物。该预定距离可以取决于距离传感器94的范围，因为当检测可占用空间时不考虑传感器94的范围之外的障碍物。

在步骤218确定离开被困状况的最佳前进方向之后，机器人12可以在步骤220转向到最佳前进方向。在步骤220，机器人12可以就地执行零半径转弯。机器人12可以在顺时针或逆时针方向上转向到最佳前进方向，并且可以根据到最佳前进方向的最短转弯来确定方向，这节省了电池寿命并且节省了时间。一旦处于最佳前进方向，机器人12就停止转弯。

接下来，在步骤222，机器人12可以在最佳前进方向上离开。机器人12可以在最佳前进方向上向前行驶，以离开被困状况，例如通过在向前方向上操作两个驱动轮64。在最佳前进方向上离开之后，即，一旦机器人12不再被困住，方法200就可以返回到步骤202并且机器人12可以恢复清洁。

图13是示出了由机器人12执行的用于离开被困状况的方法300的另一实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本申请的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

首先，方法300可以如先前对第一方法200描述的那样进行，其中，步骤302-310与第一方法200的步骤202-210相似或相同。在执行零半径转弯和搜索可占用空间的同时，来自距离传感器94的数据可用于跟踪开口位于机器人12周围的位置，如先前描述的。当在步骤312定位开口时，控制器30可以通过为其分配得分来接近该开口。该得分可以基于开口的宽度，其中，较宽的开口被分配较高的得分。在步骤314，确定在步骤312定位的开口是否已经被分配高分，即，在迄今为止的零半径转弯期间分配给开口的最高分。例如，开口的得分可以与来自零半径转弯的所有其他得分进行比较。如果其具有最高得分(例如，如果其是在迄今为止的转弯期间已经检测到的最宽的开口)，则在步骤316，将检测到新的开口的前进方向保存为全局最佳前进方向。

在步骤316保存全局最佳前进方向之后，或者如果在步骤312不满足开口高分或者如果没有定位开口，则机器人12将在步骤318检查转弯是否完成，且如果为否，则将在步骤320继续转弯，同时继续搜索可占用空间。

一旦机器人12完成零半径转弯，方法300就前进到步骤322，并且机器人12可确定在机器人12附近是否存在可占用空间。在一个实施例中，机器人12可确定开口高分是否为指示对应开口大到足以让机器人12行驶通过的值。

在一些情况下，可能没有找到可占用空间。如果是这样，则方法300前进到步骤324，并且机器人12发出通知用户机器人12被困的错误通知。该错误通知可以是显示器86上或机器人12上其他地方的视觉通知，或者是从机器人12发出的听觉通知。另外地或替代地，可以由智能装置应用程序为机器人12提供错误通知。

如果在机器人12附近存在可占用空间，则在步骤326，机器人12可以转向到所保存的全局最佳前进方向。在步骤326，机器人12可以就地执行零半径转弯。机器人12可以在顺时针或逆时针方向上转向到全局最佳前进方向，并且可以根据到全局最佳前进方向的最短转弯来确定方向，这节省了电池寿命并且节省了时间。一旦处于全局最佳前进方向，机器人12就停止转弯。

接下来，在步骤328，机器人12可以在全局最佳前进方向上离开。机器人12可以在全局最佳前进方向上向前行驶，以离开被困状况，例如通过在向前方向上操作两个驱动轮64。在全局最佳前进方向上离开之后，即一旦机器人12不再被困住，方法300就可以返回到步骤302并且机器人12可以恢复清洁。

图14是示出了由机器人12执行的用于离开被困状况的方法400的又一实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本申请的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

首先，方法400可以如先前对第一方法200描述的那样进行，其中，步骤402-410与第一方法200的步骤202-210相似或相同。在执行零半径转弯和搜索可占用空间时，控制器30可以在步骤412确定是否满足离开临界点。该离开临界点可以是估计或假设使机器人12以高度可靠性脱离被困状况的前进方向。在一个实施例中，为了满足离开临界点，机器人12必须已经检测到满足或超过离开临界尺寸的开口并且已经旋转至少最小离开角度(例如，至少45度)。在一个实施例中，离开临界尺寸可以是950mm。

如果在零半径转弯期间满足离开临界点，则机器人12可以在步骤414在其当前前进方向上离开。当满足离开临界点时，机器人12可以停止就地转弯，使机器人12处于当前前进方向，该当前前进方向被估计/假设为使机器人12脱离被困状况。机器人12可以在当前前进方向上向前行驶，以离开被困状况，例如通过在向前方向上操作两个驱动轮64。在当前前进方向上离开之后，即一旦机器人12不再被困住，方法400就可以返回到步骤402并且机器人12可以恢复清洁。

如果不满足离开临界点，则机器人12将在步骤416检查转弯是否完成，并且如果为否，则将在步骤418继续转弯，同时继续搜索可占用空间。如果机器人12完成零半径转弯而没有检测到满足离开临界点的任何开口，则方法400前进到步骤420，并且机器人12可以确定在机器人12附近是否存在可占用空间。在一些情况下，可能没找到可占用空间。如果这样，则方法400前进到步骤422，并且机器人12发出通知用户机器人12被困的错误通知。该错误通知可以是显示器86上或机器人12上其他地方的视觉通知，或者是从机器人12发出的听觉通知。另外地或替代地，可以由智能装置应用程序为机器人12提供错误通知。

如果在机器人12附近存在可占用空间，则该方法前进通过步骤424-428，其可以与第一方法200的步骤218-222相似或相同，并且其中，机器人12确定最佳前进方向、转向到最佳前进方向并且在最佳前进方向上离开被困状况。在最佳前进方向上离开之后，即一旦机器人12不再被困，方法400就可以返回到步骤402并且机器人12可以恢复清洁。

图15是示出了由机器人12执行的用于离开被困状况的方法500的再一实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本申请的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

首先，方法500可以如先前对第一方法200描述的那样进行，其中，步骤502-516与第一方法200的步骤202-216相似或相同。如果在执行零半径转弯并搜索可占用空间之后，在机器人12附近存在可占用空间，则该方法前进到步骤518，并且控制器30构建机器人12周围的开放区域的轮廓。该轮廓可以基于来自零半径转弯的传感器读数。可选地，该轮廓可以是类似于图11所示的实例的网格图。

在步骤518构建轮廓之后，机器人12可以选择由轮廓指示的最大开放区域、确定机器人将在最大开放区域内所居中在的前进方向，并且在步骤520转向到前进方向。这种前进方向可以给予机器人12成功离开被困状况的最佳机会。在步骤520，机器人12可以就地执行零半径转弯。机器人12可以在顺时针或逆时针方向上转向到中心位置前进方向，并且可以根据到中心位置前进方向的最短转弯来确定方向，这节省了电池寿命并且节省了时间。一旦处于中心位置前进方向，机器人12就停止转弯。

接下来，在步骤522，机器人12可以在中心位置上离开。机器人12可以在中心位置前进方向上向前行驶以离开被困状况，例如通过在向前方向上操作两个驱动轮64。在中心位置前进方向上离开之后，即一旦机器人12不再被困，方法500就可以返回到步骤502，并且机器人12可以恢复清洁。

图16是示出了由机器人12执行的用于清洁路径规划的方法600的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本申请的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

在步骤602，机器人12进入规划模式。当用户命令机器人12执行清洁操作循环(例如，按下机器人12上或移动装置上的“清洁”或“开始”按钮)时，机器人12可以进入规划模式。在实际开始清洁操作之前，机器人12可以使用方法600来规划清洁路径。另外地或替代地，机器人12可以在清洁循环的中间进入规划模式。

方法600可以如对前面方法500描述的那样前进通过步骤604-612，其中，步骤604-612与前面方法500的步骤508-516相似或相同。如果在执行零半径转弯并搜索可占用空间之后，在机器人12附近存在可占用空间，则该方法前进到步骤614，并且控制器30构建机器人12周围的开放区域的轮廓。该轮廓可以基于来自零半径转弯的传感器读数。可选地，该轮廓可以是类似于图11所示的实例的网格图。

在步骤614建立轮廓之后，机器人12可以在步骤616基于该轮廓来规划清洁路径。规划的清洁路径可以是能够给予机器人12成功清洁大部分地板区域同时节省电池寿命和/或其他机载资源(诸如清洁溶液)的最佳机会的路径。清洁路径可以包括一个或多个旋转指令，例如使机器人12旋转的方向(例如，左或右)和旋转的度数。清洁路径可以另外地或替代地包括一个或多个平移指令，例如反向驱动机器人12多远或向前驱动机器人12多远。

接下来，在步骤618，机器人12可以遵循规划的清洁路径。机器人12可以根据需要操作驱动轮64以执行在步骤616规划的旋转和/或平移指令。在遵循清洁路径时，机器人12可以清洁其移动所在的地板表面。因此，真空电机50和/或刷电机60可根据需要启动。

图17是示出了由机器人12执行的用于点式清洁的方法700的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本申请的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

方法700可以如前面对于清洁路径规划方法600描述的那样前进通过步骤702-718，其中，步骤702-718与前面方法600的步骤602-618相似或相同。例如，在步骤702，当用户已经命令机器人12执行点式清洁操作循环(例如，按下机器人12上或移动装置上的“点式清洁”或“开始”按钮)时，机器人12可以进入规划模式。另外地或替代地，机器人12可以基于传感器数据(例如来自地板状况传感器114的输入)来自主地进入点式清洁模式。

当机器人处于点式清洁模式时，机器人12聚焦在机器人12附近的小区域上。这不同于随机清洁，在随机清洁中，待清洁区域隐含地是无界的和未知的。为了停留在小区域内，自主式地板清洁器传统上已经完成路径遵循的一些表象。然而，如果在路径中出现障碍物，则需要机器人做出复杂的决定以试图保持路径或以其他方式保持在小区域中。应用开始于搜索可占用空间的方法700允许机器人12在小区域内建立开口的轮廓，并且提前规划可能难以或不可能在小区域内清洁的区域。

在步骤714建立轮廓之后，机器人12可以在步骤716基于该轮廓规划点式清洁路径。规划的点式清洁路径可以是这样一种路径，其能够给机器人12成功清洁大部分地板区域同时节省电池寿命和/或其他机载资源(诸如清洁溶液)的最佳机会。

接下来，在步骤718，机器人12可以遵循规划的点式清洁路径。当遵循点式清洁路径时，机器人12可以对其移动所在的地板表面进行点式清洁。对于点式清洁，可以根据需要启动流体输送系统和/或流体回收系统的部件。

图18是示出了由机器人12执行的用于辫式清洁的方法800的一个实施例的流程图，所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本申请的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

方法800可以如前面对于清洁路径规划方法600描述的那样前进通过步骤802-812，其中，步骤702-812与前面方法600的步骤602-612相似或相同。例如，在步骤802，机器人12可以在机器人12执行辫式清洁行为之前进入规划模式。

当机器人执行辫式清洁时，机器人12可以辫式图案行进，例如，牛耕式转行或交替行(即，机器人12在交替行上从右向左和从左向右行进)。方法800可用于选取用于开始辫式清洁路径的前进方向。应用开始于搜索可占用空间的方法800允许机器人12建立开口的轮廓，并且规划最佳位置以启动辫式图案。例如，角落或墙壁可以是开始辫式图案的最佳位置。如果在机器人12附近存在角落或墙壁，则可以在搜索可占用空间时识别该角落或墙壁。

只要在机器人12附近存在可占用空间，则在步骤814，控制器30确定用于辫式清洁的最佳前进方向。用于辫式清洁的最佳前进方向可以是机器人12可以驱动以到达用于辫式清洁的起始位置的前进方向，机器人12然后可以从该起始位置开始以辫式图案行进。在一个实施例中，最佳前进方向可以是机器人12旋转到的位置，在该位置，机器人12可以向前行驶到墙壁或角落而不撞到障碍物。

在步骤814确定了用于辫式清洁的最佳前进方向之后，机器人12可以转向到最佳前进方向，并且在步骤816行驶到最佳前进方向。机器人12可以在步骤816就地执行零半径转弯。机器人12可以在顺时针或逆时针方向上转向到最佳前进方向，并且可以根据到最佳前进方向的最短转弯来确定方向，这节省了电池寿命并且节省了时间。接下来，机器人12可以在最佳前进方向上向前行驶以到达用于辫式清洁的起始位置，例如通过在向前方向上操作两个驱动轮64。在到达起始位置之后，机器人12可以在步骤818开始辫式清洁。

本文描述的设备、系统和方法的各个方面或特征产生了本公开的几个优点。例如，上述方面提供了由自主式或机器人真空吸尘器执行的用于离开被困状况的方法的实施例。使用本文公开的方法，机器人12可以避免陷入被困状况、智能地围绕障碍物导航并且有效地操作以清洁期望的地板区域，同时节省电池寿命。

本公开的方面的另一个优点涉及障碍物避开。上述方面提供了由自主式或机器人真空吸尘器执行的用于避开障碍物的方法的实施例。使用本文公开的方法，机器人12可以避免进入被困状况、智能地围绕障碍物导航，以有效地节省电池寿命。

本公开的又一个优点涉及路径规划。上述方面提供了由自主式或机器人真空吸尘器执行的用于规划清洁路径的方法的实施例。使用本文公开的方法，机器人12可以避免进入被困状况，智能地导航通过规划的清洁路径以有效地清洁地板区域，同时节省电池寿命和机载资源(诸如清洁溶液)。

在尚未描述的范围内，本申请的各种实施例的不同特征和结构可以根据需要而彼此组合使用，或者可以单独使用。一个自主式地板清洁器或地板清洁机器人在此示出为具有所有这些特征并不意味着所有这些特征必须组合使用，而是为了描述的简洁而在此这样做。应注意，虽然方法200、300、400、500、600、700、800是相对于本文所示的机器人12的实施例描述的，但是方法200、300、400、500、600、700、800也可应用于其他机器人。此外，虽然本文公开了多种方法，但是所公开的方法中的一种可以独立地执行，或者所公开的方法中的多于一种方法(包括本文公开的方法的任何组合)可以由一个机器人执行。因此，不同实施例的各种特征可以根据需要而在各种清洁设备构造中混合和匹配，以形成新的实施例，而不管是否明确地描述了新的实施例。

以上描述涉及本公开的一般和具体的实施例。然而，在不背离如所附权利要求限定的本公开的精神和更宽方面的情况下，可以进行各种改变和变化，所附权利要求将根据包括等同原则的专利法原则来解释。因此，本公开是出于说明性目的而呈现的，并且不应被解释为本公开的所有实施例的详尽描述或将权利要求的范围限制为结合这些实施例示出或描述的具体元件。任何对单数元件的引用，例如使用冠词“一”、“一个”、“该”或“所述”不应被解释为将该元件限制为单数。

同样地，还应理解，所附权利要求不限于在详细描述中描述的表达和特定的部件或方法，其可以在落入所附权利要求的范围内的特定实施例之间变化。关于本文所依赖的用于描述各种实施例的特定特征或方面的任何马库什组，可以从独立于所有其他马库什成员的相应马库什组的每个成员获得不同的、特殊的和/或意外的结果。马库什组的每个成员可以单独地和/或组合地依赖，并且为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。

Claims (23)

1.一种自主式地板清洁器，包括：

能自主地移动的壳体，

驱动系统，用于使所述壳体在待清洁表面上自主地移动，

控制器，用于控制所述自主式地板清洁器的操作，以及

多个可占用空间传感器，具有重叠的感测区，并且配置成检测所述自主式地板清洁器周围的开放区域并将此信息作为输入提供给所述控制器；

其中，所述控制器配置成：

驱动所述自主式地板清洁器进行零半径转弯；

分析来自所述多个可占用空间传感器的输入以确定所述自主式地板清洁器周围的可占用空间的至少一个区域，其中，所述可占用空间的所述至少一个区域包括足够大到驱动所述自主式地板清洁器通过的开放区域；

基于所述自主式地板清洁器周围的所述可占用空间的所述至少一个区域的确定来选择用于所述自主式地板清洁器的前进方向；以及

操作所述驱动系统以在所述前进方向上向前驱动所述自主式地板清洁器。

2.根据权利要求1所述的自主式地板清洁器，其中，所述多个可占用空间传感器包括距离传感器，所述距离传感器配置成检测所述壳体的前面和侧面的物体。

3.根据权利要求2所述的自主式地板清洁器，其中，所述距离传感器是红外传感器和飞行时间传感器中的一种。

4.根据权利要求1所述的自主式地板清洁器，其中，所述壳体是D形的并且包括直的前端和圆形的后端，其中，所述前端限定所述自主式地板清洁器的正交于所述自主式地板清洁器的向前移动方向的最宽尺寸，其中，所述可占用空间的所述区域是大于所述自主式地板清洁器的所述最宽尺寸的空间。

5.根据权利要求4所述的自主式地板清洁器，其中，所述多个可占用空间传感器设置成邻近于所述壳体的所述前端，并且以变化的角度定向以提供延伸横过所述壳体的整个所述前端并在远离所述壳体的所述前端的方向上向外变宽的总视场。

6.根据权利要求1所述的自主式地板清洁器，其中，所述控制器配置成检测所述自主式地板清洁器处于被困状况，并且在检测到所述自主式地板清洁器处于被困状况时开始所述零半径转弯。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自主式地板清洁器，其中，所述控制器配置成：

完成至少360度的零半径转弯；以及

以下中的至少一个：

通过选择在所述零半径转弯期间确定的可占用空间的最宽开放区域来选择所述前进方向；以及

通过选择使所述自主式地板清洁器在所述零半径转弯期间确定的两个阻塞区域之间居中的前进方向来选择所述前进方向。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的自主式地板清洁器，其中，所述控制器配置成在确定所述自主式地板清洁器周围的可占用空间的一个区域时停止所述零半径转弯，并且将机器人的当前姿态选择为所述前进方向。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的自主式地板清洁器，其中，所述控制器配置成在检测到满足预定离开临界点的开放区域时停止驱动所述自主式地板清洁器进行所述零半径转弯。

10.根据权利要求9所述的自主式地板清洁器，其中，所述预定离开临界点包括检测到至少一个预定临界尺寸的开放区域。

11.根据权利要求10所述的自主式地板清洁器，其中，所述预定离开临界点包括所述自主式地板清洁器在所述零半径转弯期间已经旋转至少预定最小角度。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的自主式地板清洁器，包括：

真空收集系统，包括穿过具有空气入口和空气出口的所述壳体的工作空气路径、限定所述空气入口的吸嘴、包括与所述吸嘴流体连通的真空电机的抽吸源，以及收集箱；

可旋转刷辊，由刷电机驱动；

其中，所述控制器配置成在所述零半径转弯之前关闭所述真空电机和所述刷电机中的至少一个，并且在选择所述前进方向之后打开所述真空电机和所述刷电机中的所述至少一个。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的自主式地板清洁器，其中：

所述驱动系统包括多个驱动轮、至少一个轮电机，以及轮编码器，所述轮编码器配置成测量所述自主式地板清洁器行进的距离并将距离测量结果作为输入提供给所述控制器；并且

所述控制器配置成：

分析来自所述轮编码器的输入，以将所述自主式地板清洁器周围的可占用空间的所述至少一个区域确定为相对于所述自主式地板清洁器的姿态的向量。

14.一种在自主式地板清洁期间由自主式地板清洁器执行的用于离开被困状况的方法，所述自主式地板清洁器包括能自主地移动的壳体、用于使所述壳体在待清洁表面上自主地移动的驱动系统以及用于控制所述自主式地板清洁器的操作的控制器，所述方法包括：

检测所述自主式地板清洁器处于被困状况；

驱动所述自主式地板清洁器进行零半径转弯；

利用所述控制器接收来自多个可占用空间传感器的输入，所述多个可占用空间传感器具有重叠的感测区并且配置成检测所述自主式地板清洁器周围的开放区域；

利用所述控制器分析来自所述多个可占用空间传感器的输入以确定所述自主式地板清洁器周围的可占用空间的至少一个区域，其中，所述可占用空间的所述至少一个区域包括足够大到驱动所述自主式地板清洁器通过的开放区域；

基于所述自主式地板清洁器周围的所述可占用空间的所述至少一个区域的确定来选择用于离开所述被困状况的前进方向；以及

操作所述驱动系统以在所述前进方向上向前驱动所述自主式地板清洁器。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，驱动所述自主式地板清洁器进行所述零半径转弯包括：使所述能自主地移动的壳体围绕所述能自主地移动的壳体的中心点旋转至少360度，所述中心点与在所述能自主地移动的壳体的旋转期间具有固定位置的旋转轴线对准。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，选择用于所述自主式地板清洁器的前进方向包括以下中的至少一个：

选择在所述零半径转弯期间确定的可占用空间的最宽开放区域；以及

选择使所述自主式地板清洁器在所述零半径转弯期间确定的两个阻塞区域之间居中的前进方向。

17.根据权利要求14所述的方法，包括在确定所述自主式地板清洁器周围的可占用空间的一个区域时停止所述零半径转弯，并且将机器人的当前姿态选择为所述前进方向。

18.根据权利要求14所述的方法，包括在检测到满足预定离开临界点的开放区域时停止所述零半径转弯。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述预定离开临界点包括检测到至少一个预定临界尺寸的开放区域。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述预定离开临界点包括使所述自主式地板清洁器在所述零半径转弯期间旋转至少预定最小角度。

21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，包括：

在所述零半径转弯之前停止清洁并关闭真空电机和刷电机中的至少一个；以及

在选择所述前进方向之后恢复清洁并打开所述真空电机和所述刷电机中的所述至少一个。

22.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，包括：

利用所述控制器分析来自轮编码器的输入，以将所述自主式地板清洁器周围的可占用空间的所述至少一个区域确定为相对于所述自主式地板清洁器的姿态的向量，所述轮编码器配置成测量所述自主式地板清洁器行进的距离。

23.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其中，操作所述驱动系统以在所述前进方向上向前驱动所述自主式地板清洁器包括：

确定到所述前进方向的最短转弯方向；

使所述自主式地板清洁器在所述最短转弯方向上转向到所述前进方向；以及

在所述前进方向上向前驱动所述自主式地板清洁器。

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