CN113180547A - 一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，具体涉及机器人运动控制方法技术领域，其技术方案是：包括具体步骤如下：S1，在充电座上安装多个红外发射灯，根据充电座结构件不同及红外发射灯发射不同的编码信号到特定区域，并且形成一定的信号叠加和组合，在室内清洁机器人的前左、前右两侧各安装一个红外接收管，通过红外接收管接收到的充电座发射的信号，判定当前清洁机器人位于充电座的大致距离和区域，并实现从当前位置回到充电座进行充电，本发明的有益效果是：实现了室内清洁机器人寻找且自动对准充电座进行上座充电的作用，以及实现了识别过程简单和成功效率高的作用。
Description
技术领域
本发明涉及机器人运动控制方法领域，具体涉及一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法。
背景技术
随着当前设备智能化的不断发展，机器人(例如，清洁机器人)也逐渐成为一种非常受欢迎的智能家居，由于机器人的能源供应全部依赖于自身的电池，所以机器人工作的同时必须时刻检查自身的电量状态，当电量低于机器人程序预设阈值时，智能的机器人就会进行相应的提示，并且自动寻找充电座，自动对准后进行充电座对接。
现有技术存在以下不足：现有的自动回充技术包括激光雷达、蓝牙定位、视觉相机等多种方案，但这类方案都因为软件控制开发难度大、周期长、成本高以及自动回充成功率偏低等问题，难以大规模走入普通家庭。
因此，发明一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法很有必要。
发明内容
为此，本发明提供一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，通过在充电座上安装多个红外发射灯，根据充电座结构件不同及红外发射灯发射不同的编码信号到特定区域，并且形成一定的信号叠加和组合，在室内清洁机器人的前左、前右两侧各安装一个红外接收管，通过红外接收管接收到的充电座发射的信号，判定当前机器人位于充电座的大致距离和区域，并实现从当前位置回到充电座进行充电，以解决现有的自动回充技术因为软件控制开发难度大、周期长、成本高以及自动回充成功率偏低等问题，难以大规模走入普通家庭的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，包括具体步骤如下：
S1，在充电座上安装多个红外发射灯，根据充电座结构件不同及红外发射灯发射不同的编码信号到特定区域，并且形成一定的信号叠加和组合，在室内清洁机器人的前左、前右两侧各安装一个红外接收管，通过红外接收管接收到的充电座发射的信号，判定当前清洁机器人位于充电座的大致距离和区域，并实现从当前位置回到充电座进行充电；
S2，当工作中的清洁机器人检测到自身电池电量低于预设电量阈值时，开始启动自动回充程序；
S3，通过接收红外管收到的距离码，判定清洁机器人和充电座之间的距离执行相应的策略；
S4，同时通过接收红外管收到的区域码，判定清洁机器人和充电座之间的区域执行相应的策略；
S5，根据清洁机器人不同时刻所处的区域和距离，精确地控制和调整清洁机器人朝向充电座进行运动；
S6，当清洁机器人红外接收管同时连续一段时间接收不到充电座红外发射管信号，清洁机器人进入直线行走，然后每间隔一段时间后，清洁机器人原地旋转360°进行信号搜索；
S7，若持续10分钟都无法接收到充电座的发射信号，则清洁机器人停止进行自动回充，且提示用户需要手动移动机器；
S8，当清洁机器人运行到完全精准对准充电座时，进行最后的直线上座，检测到充电成功，机器人停止运动。
优选的，所述S3中若清洁机器人和充电座之间的距离大于1m，则清洁机器人执行远距策略，若距离在0.5m～1m范围内，则清洁机器人执行中距策略，若距离在0.2m～0.5m范围内，则清洁机器人执行近距策略。
优选的，所述S4中若清洁机器人位于充电座左侧，则清洁机器人朝右调整，若位于充电座中间，则清洁机器人直行或原地旋转，若位于充电座右侧，则清洁机器人朝左调整。
优选的，所述S1中通过信号的组合方式，清洁机器人将充电座区域划分为：
区域1，无信号区，表示清洁机器人没有收到任何红外发射管的信号，此时清洁机器人直行，每间隔一段时间后原地旋转360°进行信号搜索；
区域2，中间有信号区，表示清洁机器人可以接收到CL、CC、CR信号，此时清洁机器人基本位于充电座正前方，直行上座过程中进行轻微调整即可；
区域3，左侧有信号区，表示清洁机器人可以收到LL或L信号，此时清洁机器人位于充电座的左侧，需要控制清洁机器人尽量向区域2行走；
区域4，右侧有信号区，表示清洁机器人可以收到RR或R信号，此时清洁机器人位于充电座的右侧，需要控制清洁机器人尽量向区域2行走。
优选的，所述充电座区域的划分用两个码标识，一个码标识充电座的距离，扇形半径分别为0.2m、0.5m、1m，简称距离码，另一个码标识充电座的区域，可细分为左侧区、中间区、右侧区，简称区域码。
本发明的有益效果是：
1.通过在充电座上设置多个红外发射管并在清洁机器人上设置红外接收管，利用充电座上的红外发射管发射不同的编码信号到特定的区域，并且形成一定的信号叠加和组合，具有使得回充的有效范围广和回充的效率高的作用，以及还具有开发成本和硬件成本投入低的作用；
2.通过在充电座上安装多个红外发射灯，根据充电座结构件不同及红外发射灯发射不同的编码信号到特定区域，并且形成一定的信号叠加和组合，在室内清洁机器人的前左、前右两侧各安装一个红外接收管，通过红外接收管接收到的充电座发射的信号，判定当前机器人位于充电座的大致距离和区域，并实现从当前位置回到充电座进行充电，从而实现了室内清洁机器人寻找且自动对准充电座进行上座充电的作用，以及实现了识别过程简单和成功效率高的作用。
附图说明
图1为本发明提供的充电座的红外信号分布平面图；
图2为本发明提供的清洁机器人红外接收管结构示意图；
图3为本发明提供的清洁机器人自动回充流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1-图3，本发明提供的一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，包括具体步骤如下：
S1，在充电座上安装多个红外发射灯，根据充电座结构件不同及红外发射灯发射不同的编码信号到特定区域，并且形成一定的信号叠加和组合，在室内清洁机器人的前左、前右两侧各安装一个红外接收管，通过红外接收管接收到的充电座发射的信号，判定当前清洁机器人位于充电座的大致距离和区域，并实现从当前位置回到充电座进行充电，其中通过信号的组合方式，清洁机器人将充电座区域划分为：
区域1，无信号区，表示清洁机器人没有收到任何红外发射管的信号，此时清洁机器人直行，每间隔一段时间后原地旋转360°进行信号搜索；
区域2，中间有信号区，表示清洁机器人可以接收到CL、CC、CR信号，此时清洁机器人基本位于充电座正前方，直行上座过程中进行轻微调整即可；
区域3，左侧有信号区，表示清洁机器人可以收到LL或L信号，此时清洁机器人位于充电座的左侧，需要控制清洁机器人尽量向区域2行走；
区域4，右侧有信号区，表示清洁机器人可以收到RR或R信号，此时清洁机器人位于充电座的右侧，需要控制清洁机器人尽量向区域2行走；
依据清洁机器人的红外接收管信号不同，可以判定该机器人位于充电座的大概位置和区域；
以及充电座区域的划分用两个码标识，一个码标识充电座的距离，扇形半径分别为0.2m、0.5m、1m，简称距离码，另一个码标识充电座的区域，可细分为左侧区、中间区、右侧区，简称区域码；
S2，当工作中的清洁机器人检测到自身电池电量低于预设电量阈值时，开始启动自动回充程序；
S3，通过接收红外管收到的距离码，判定清洁机器人和充电座之间的距离执行相应的策略，若清洁机器人和充电座之间的距离大于1m，则清洁机器人执行远距策略，若距离在0.5m～1m范围内，则清洁机器人执行中距策略，若距离在0.2m～0.5m范围内，则清洁机器人执行近距策略；
S4，同时通过接收红外管收到的区域码，判定清洁机器人和充电座之间的区域执行相应的策略，若清洁机器人位于充电座左侧，则清洁机器人朝右调整，若位于充电座中间，则清洁机器人直行或原地旋转，若位于充电座右侧，则清洁机器人朝左调整；
S5，根据清洁机器人不同时刻所处的区域和距离，精确地控制和调整清洁机器人朝向充电座进行运动；
S6，当清洁机器人红外接收管同时连续一段时间接收不到充电座红外发射管信号，清洁机器人进入直线行走，然后每间隔一段时间后，清洁机器人原地旋转360°进行信号搜索；
S7，若持续10分钟都无法接收到充电座的发射信号，则清洁机器人停止进行自动回充，且提示用户需要手动移动机器；
S8，当清洁机器人运行到完全精准对准充电座时，进行最后的直线上座，检测到充电成功，机器人停止运动。
本发明的使用过程如下：
当清洁机器人的前左、前右接收管同时连续一段时间接收不到充电座红外发射管信号，机器人进入沿墙行走，每间隔一段时间后，机器原地旋转360°进行信号搜索，若持续10分钟都无法接收到充电座的发射信号，则机器停止进行自动回充，且提示用户需要手动移动机器；
当前左接收不到红外发射管的区域码且前右接收到CL\CC\CR中的一种，表示机器人位于充电座正前方，方向偏左，此时需要将机器朝右边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮快进，右轮中进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮中进，右轮慢进，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢进，右轮慢退；
当前左、前右同时接收到CL\CC\CR中的一种，表示机器人位于充电座正前方，朝向正对，此时实时调整机器人姿态，使得清洁机器人能够精确回到回充座，进行充电，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮快进，右轮快进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮中进，右轮中进，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢进，右轮慢进；
当前右接收不到红外发射管的区域码且前左接收到CL\CC\CR中的一种，表示机器人位于充电座正前方，方向偏右，此时需要将机器朝左边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮中进，右轮快进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮慢进，右轮中进，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢退，右轮慢进；
当前左接收不到红外发射管的区域码且前右接收到L\LL中的一种，表示机器人位于充电座左边区域，朝向偏左，此时机器人朝右边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮快进，右轮慢退，若距离在0.5m～1m范围内，左轮中进，右轮中退，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢进，右轮慢退；
当前左、前右同时接收到L\LL中的一种，表示机器人位于充电座左边区域，朝向正对，此时机器人朝右边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮快进，右轮中进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮中进，右轮不动，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢进，右轮慢退；
当前右接收不到红外发射管的区域码且前左接收到L\LL中的一种，表示机器人位于充电座左边区域，朝向偏右，此时机器人需要朝左边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮中进，右轮快进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮慢进，右轮中进，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢退，右轮慢进；
当前左接收不到红外发射管的区域码且前右接收到R\RR中的一种，表示机器人位于充电座右边区域，朝向偏左，此时机器人朝右边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮快进，右轮中进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮中进，右轮慢进，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢进，右轮慢退；
当前左、前右同时接收到R\RR中的一种，表示机器人位于充电座右边区域，朝向正对，此时机器人朝左边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮中进，右轮快进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮不动，右轮中进，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢退，右轮慢进；
当前右接收不到红外发射管的区域码且前左接收到R\RR中的一种，表示机器人位于充电座右边区域，朝向偏右，此时机器人需要朝左边运动，根据前左或前右接收管接收到的距离码，调整机器人左右轮子的速度，具体为：若距离在1m以外，左轮中进，右轮快进，若距离在0.5m～1m范围内，左轮慢进，右轮中进，若距离在0.2m～0.5m范围内，左轮慢退，右轮慢进；
综上所述，本发明实施例中，遵循的一个中心思想就是如何让清洁机器人运动到中间区域，且朝向正对，不管清洁机器人处于任何区域，通过机器人与充电座的实时距离(远距、中距、近距)，不断地进行速度和方向地调整，使得机器人能够精确地上座充电。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，其特征在于：包括具体步骤如下：
S1，在充电座上安装多个红外发射灯，根据充电座结构件不同及红外发射灯发射不同的编码信号到特定区域，并且形成一定的信号叠加和组合，在室内清洁机器人的前左、前右两侧各安装一个红外接收管，通过红外接收管接收到的充电座发射的信号，判定当前清洁机器人位于充电座的大致距离和区域，并实现从当前位置回到充电座进行充电；
S2，当工作中的清洁机器人检测到自身电池电量低于预设电量阈值时，开始启动自动回充程序；
S3，通过接收红外管收到的距离码，判定清洁机器人和充电座之间的距离执行相应的策略；
S4，同时通过接收红外管收到的区域码，判定清洁机器人和充电座之间的区域执行相应的策略；
S5，根据清洁机器人不同时刻所处的区域和距离，精确地控制和调整清洁机器人朝向充电座进行运动；
S6，当清洁机器人红外接收管同时连续一段时间接收不到充电座红外发射管信号，清洁机器人进入直线行走，然后每间隔一段时间后，清洁机器人原地旋转360°进行信号搜索；
S7，若持续10分钟都无法接收到充电座的发射信号，则清洁机器人停止进行自动回充，且提示用户需要手动移动机器；
S8，当清洁机器人运行到完全精准对准充电座时，进行最后的直线上座，检测到充电成功，机器人停止运动。
2.根据权利要求1所述的一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，其特征在于：所述S3中若清洁机器人和充电座之间的距离大于1m，则清洁机器人执行远距策略，若距离在0.5m～1m范围内，则清洁机器人执行中距策略，若距离在0.2m～0.5m范围内，则清洁机器人执行近距策略。
3.根据权利要求1所述的一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，其特征在于：所述S4中若清洁机器人位于充电座左侧，则清洁机器人朝右调整，若位于充电座中间，则清洁机器人直行或原地旋转，若位于充电座右侧，则清洁机器人朝左调整。
4.根据权利要求1所述的一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，其特征在于：所述S1中通过信号的组合方式，清洁机器人将充电座区域划分为：
区域1，无信号区，表示清洁机器人没有收到任何红外发射管的信号，此时清洁机器人直行，每间隔一段时间后原地旋转360°进行信号搜索；
区域2，中间有信号区，表示清洁机器人可以接收到CL、CC、CR信号，此时清洁机器人基本位于充电座正前方，直行上座过程中进行轻微调整即可；
区域3，左侧有信号区，表示清洁机器人可以收到LL或L信号，此时清洁机器人位于充电座的左侧，需要控制清洁机器人尽量向区域2行走；
区域4，右侧有信号区，表示清洁机器人可以收到RR或R信号，此时清洁机器人位于充电座的右侧，需要控制清洁机器人尽量向区域2行走。
5.根据权利要求4所述的一种应用于室内清洁机器人基于红外信号自动回充的方法，其特征在于：所述充电座区域的划分用两个码标识，一个码标识充电座的距离，扇形半径分别为0.2m、0.5m、1m，简称距离码，另一个码标识充电座的区域，可细分为左侧区、中间区、右侧区，简称区域码。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210730 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |