CN113495567A - 一种悬崖检测方法及扫地机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬崖检测方法及扫地机器人,包括:在扫地机器人进入行走模式时,开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时;在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值时,关闭红外发射器和第一计时器,并在读取第一计时器的计时时间之后,将第一计时器归零;在红外发射器满足开启触发条件时,再次开启红外发射器和第一计时器,并在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值,关闭红外发射器和第一计时器,并读取第一计时器的计时时间;根据第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖。本发明解决了通过红外光反射强度判断地面距离容易出现的误判或漏判问题,提高了悬崖检测的准确度,且保证了机器人的清扫区域全覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人技术领域,尤其涉及一种悬崖检测方法及扫地机器人。
背景技术
随着科技的发展和舒适生活的追求,人们对智能扫地机器人的需求越来越强烈,同时对智能扫地机器人的期望和要求也越来越高。
扫地机器人在房间进行清扫工作时,可能会遇到有台阶、楼梯或者高度落差的房间。面对有悬崖区域的房间,需要扫地机器人在行走过程中准确检测及发现悬崖,并做出后退反应,以避免扫地机器人发生跌落。
目前,用于扫地机器人的悬崖检测方法是,通过一组或多组红外光的发射管和接收管形成检测装置,通过对接收器接收到的红外光强弱,来判断是否出现悬崖,这种方法主要基于红外光的传输会随传输距离变长而逐渐衰减的原理。在实际应用中,房间地面的颜色会影响红外光的反射强度,这就导致扫地机器人在行走到深色或黑色地板区域时,会误判为悬崖,进而作出后退反应,影响正常清扫工作。
发明内容
基于此,本发明实施例提供一种悬崖检测方法及扫地机器人,以解决现有的悬崖检测方法在深色或黑色地板区域容易出现误判,而影响正常清扫工作的问题。
基于上述目的,本发明实施例提供一种悬崖检测方法,包括:
在扫地机器人进入行走模式时,开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时;
检测红外接收器接收的红外光的强度是否达到光强预设值;
若是,则关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并在读取所述第一计时器的计时时间之后,将所述第一计时器归零;
检测所述红外发射器是否满足开启触发条件;
若满足,则再次开启所述红外发射器和所述第一计时器,并在所述红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值,关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并读取所述第一计时器的计时时间;
根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖。
优选地,所述根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖之后,包括:
若判断发现悬崖,则控制所述扫地机器人进入防跌落模式;若判断未发现悬崖,则返回步骤:检测所述红外发射器是否满足开启触发条件。
优选地,所述开启触发条件为红外发射器关联的第二计时器达到计时器阈值;
所述检测所述红外发射器是否满足开启触发条件,包括:
在关闭所述红外发射器时,开启第二计时器;
检测第二计时器是否达到计时器阈值;
若是,则判断满足开启触发条件;否则,判断不满足开启触发条件。
优选地,所述根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖,包括:
获取所述第一计时器的连续两次计时时间的时间差;
获取时差预设值,并检测所述时间差是否大于时差预设值;
若是,则判断发现悬崖;否则,判断未发现悬崖。
优选地,所述获取时差预设值,包括:
在所述扫地机器人距离地面第一预设高度时,获取红外光经所述地面反射到达所述扫地机器人底部的第一反射时间;
在所述扫地机器人距离地面预设第二高度时,获取红外光经所述地面反射到达所述扫地机器人底部的第二反射时间;其中,所述预设第二高度大于所述第一预设高度;
计算所述第一反射时间和所述第二反射时间的反射时间差,并将所述反射时间差设置为时差预设值。
此外,本发明实施例还提供一种扫地机器人,包括控制系统、与所述控制系统连接的红外检测系统;所述红外检测系统包含红外发射器和红外接收器,且所述红外发射器的中心线与所述红外接收器的中心线形成锐角夹角;
所述控制系统包含启闭控制模块、强度检测模块、触发检测模块和悬崖检测模块;其中,
启闭控制模块,用于在扫地机器人进入行走模式时,开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时;以及在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值时,关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并在读取所述第一计时器的计时时间之后,将所述第一计时器归零;
强度检测模块,用于检测红外接收器接收的红外光的强度是否达到光强预设值;
触发检测模块,用于检测所述红外发射器是否满足开启触发条件;
启闭控制模块,还用于在所述红外发射器满足开启触发条件时,再次开启所述红外发射器和所述第一计时器,并在所述红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值,关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并读取所述第一计时器的计时时间;
悬崖检测模块,用于根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖。
优选地,所述控制系统还包括:
模式切换模块,用于若判断发现悬崖,则控制所述扫地机器人进入防跌落模式;若判断未发现悬崖,则进入触发检测模块。
优选地,所述红外发射器的中心线与所述红外接收器的中心线在距离地面的20mm~60mm位置处相交,且形成的锐角夹角范围为18°~53°。
采用本发明实施例的悬崖检测方法和扫地机器人,具有以下有益效果:通过红外光对不同地面距离的反射时间不同,实现对扫地机器人底部和地面间距离的判断,有效地解决了通过红外光反射强度判断地面距离容易出现的误判或漏判问题,提高了悬崖检测的准确度,且保证了机器人的清扫区域全覆盖。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中悬崖检测方法的流程示意图;
图2为本发明一实施例中悬崖检测方法的步骤S60的流程示意图;
图3为本发明一实施例中扫地机器人的示意框图;
图4为本发明一实施例中扫地机器人的红外检测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更为清楚明白,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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明一实施例提供的一种悬崖检测方法,应用于扫地机器人,具体包括以下步骤:
步骤S10,在扫地机器人进入行走模式时,开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时。
其中,第一计时器用于记录红外光由红外发射器发出,经地面反射到达红外接收器的反射时间,且第一计时器的计时时间与扫地机器人与地面间的距离成比例关系。
也即,在接收到清扫指令时,控制扫地机器人进入行走模式开始行走,并开启红外发射器发出红外光,以及开启第一计时器开始计时。
可理解的,在本实施例中扫地机器人设置有行走模式和防跌落模式,在扫地机器人处于行走模式时,重复执行悬崖检测,若发现悬崖,则进入防跌落模式执行防跌落操作,并在执行完防跌落操作之后,自动切换回行走模式。
步骤S20,检测红外接收器接收的红外光的强度是否达到光强预设值。
具体的,在红外发射管(或第一计时器)开启之后,通过红外接收器接收由红外发射器发出并经地面反射的红外光,并检测红外光的强度是否达到光强预设值,若红外光的强度达到光强预设值,则进入步骤S30,以关闭第一计时器和红外发射管,获得第一计时器的计时时间T1;若红外光的强度未达到光强预设值,则第一计时器继续计时。可选地,光强预设值为,第一计时器开始计时前红外接收器感应的初始光强增加1.01倍后的光强。
可理解的,本实施例的红外接收器在红外发射器之前开启,并在红外发射器(或第一计时器)开启之前,通过红外接收器感应初始光强,并根据初始光强和增加量(即1.01倍)设置光强预设值。本实施例将增加量设置为1.01倍,可以准确判断红外接收器接收到红外光,进而提高计时准确度。
步骤S30,若是,则关闭红外发射器和第一计时器,并在读取第一计时器的计时时间T1之后,将第一计时器归零。
具体的,在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值时,关闭第一计时器停止计时,读取第一计时器的计时时间T1并进行存储,同时关闭红外发射器,并将第一计时器归零,以等待下一次开启。
步骤S40,检测红外发射器是否满足开启触发条件。
可理解的,本实施例通过步骤S10至步骤S30完成红外发射器和第一计时器的第一次启闭控制之后,通过预设的开启触发条件使红外发射器在等待预设时间后,再次开启。
作为优选,在开启触发条件为红外发射器关联的第二计时器达到计时器阈值时,步骤S40包括以下步骤:
步骤S401,在关闭红外发射器时,开启第二计时器。
步骤S402,检测第二计时器是否达到计时器阈值。
步骤S403,若是,则判断满足开启触发条件;否则,判断不满足开启触发条件。
在本实施例中,第二计时器用于记录红外发射器的等待时间;计时器阈值根据扫地机器人的行走速度和处理器响应时间,可选地,计时器阈值为20毫秒。
可理解的,在关闭红外发射器时,开启与红外发射管关联的第二计时器,若第二计时器达到计时器阈值,则判断红外发射器满足开启触发条件,进入步骤S50,以再次开启红外发射器;而若第二计时器未达到计时器阈值,则判断红外发射器不满足开启触发条件,继续检测红外发射器是否满足开启触发条件。
在其他实施例中,开启触发条件还可以为红外发射器接收到开启指令,该开启指令是在检测到扫地机器人行走了预设路程后发出的。
步骤S50,若满足,则再次开启红外发射器和第一计时器,并在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值,关闭红外发射器和第一计时器,并读取第一计时器的计时时间T2。
具体的,在红外发射器满足开启触发条件时,首先再次开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时,然后在检测到红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值时,关闭第一计时器停止计时,读取第一计时器的计时时间T2并进行存储,同时关闭红外发射器,并将第一计时器归零,从而完成红外接收器和第一计时器的第二次启闭控制。
步骤S60,根据第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖。
具体的,由于第一计时器的计时时间可以反映红外光经地面反射到达扫地机器人底部的反射时间,且与扫地机器人与地面间的距离成比例关系,因此可以根据连续两次计时时间的时间差判断扫地机器人底部与地面间的距离是否发生明显变化,进而判断是否发现悬崖。
步骤S70,若判断发现悬崖,则控制扫地机器人进入防跌落模式;若判断未发现悬崖,则返回步骤S40,即检测红外发射器是否满足开启触发条件。
具体的,若扫地机器人底部与地面间的距离发生明显变化,则判断发现悬崖,并控制扫地机器人进入防跌落模式,此时,控制扫地机器人按原路后退至不再发现悬崖,并根据发现悬崖的位置选择左转或右转30°后,自动切换回行走模式继续行走;若扫地机器人底部与地面间的距离未发生明显变化,则判断未发现悬崖,并返回步骤S40,以重复执行红外发射管和第一计时器的启闭控制,并利用第一计时器的计时时间实现对扫地机器人底部与地面间的距离判断。
综上所述,采用本发明实施例的悬崖检测方法,具有以下有效效果:通过红外光对不同地面距离的反射时间不同,实现对扫地机器人底部和地面间距离的判断,有效地解决了通过红外光反射强度判断地面距离容易出现的误判或漏判问题,提高了悬崖检测的准确度,且保证了机器人的清扫区域全覆盖。
在一可选实施例中,如图2所示,步骤S60包括以下步骤:
步骤S601,获取第一计时器的连续两次计时时间的时间差ΔT=T1-T2。
步骤S602,获取时差预设值Tmax,并检测时间差ΔT是否大于时差预设值Tmax。
步骤S603,若是,则判断发现悬崖;否则,判断未发现悬崖。
在本实施例中,可以将第一计时器的连续两次计时时间分别标记为第一次计时时间T1和第二次计时时间T2,并将第一次计时时间T1和第二次计时时间T2的时间差ΔT=T1-T2与时差预设值Tmax进行比较,若ΔT>Tmax,则判断扫地机器人底部与地面间的距离发生明显变化,即发现悬崖或较高台阶;若ΔT≤Tmax,则判断扫地机器人底部与地面间的距离未发生明显变化,即未发现悬崖或较高台阶。
进一步地,为了保证悬崖检测的准确度,步骤S602中获取时差预设值,包括以下步骤:
步骤S6021,在扫地机器人距离地面第一预设高度时,获取红外光经地面反射到达扫地机器人底部的第一反射时间t1。其中,第一预设高度取决于扫地机器人在正常地面行走时,扫地机器人底部与地面间的距离;可选地,第一预设高度为20mm~30mm。
步骤S6022,在扫地机器人距离地面第二预设高度时,获取红外光经地面反射到达扫地机器人底部的第二反射时间t2。其中,第二预设高度大于第一预设高度,第二预设高度取决于扫地机器人发现悬崖时,扫地机器人底部与地面间的距离;可选地,第二预设高度为70mm。
步骤S6023,计算第一反射时间和第二反射时间的反射时间差Δt=t2-t1,并将反射时间差Δt设置为时差预设值Tmax。
在本实施例中,分别获取扫地机器人距离地面第一预设高度所对应的反射时间t1和扫地机器人距离地面预设第二高度所对应的反射时间t2,并将这两个反射时间的时间差Δt=t2-t1设置时差预设值Tmax。
在其他实施例中,分别获取扫地机器人在正常地面行走时,扫地机器人底部与地面间的距离D1,以及扫地机器人发现悬崖时,扫地机器人底部与地面间的距离D2,并计算距离差值ΔD=D2-D1,进而根据预设的距离与时间比例关系获取距离差值ΔD所对应的时间,并将距离差值ΔD所对应的时间设置为时差预设值Tmax。
此外,如图3所示,本发明一实施例还提供了一种扫地机器人,包括控制系统10、与控制系统10连接的红外检测系统20;红外检测系统20包含红外发射器210和红外接收器220,且红外发射器210的中心线与红外接收器220的中心线形成锐角夹角;
控制系统10包含启闭控制模块110、强度检测模块120、触发检测模块130和悬崖检测模块140;其中,
启闭控制模块110,用于在扫地机器人进入行走模式时,开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时;以及在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值时,关闭红外发射器和第一计时器,并在读取第一计时器的计时时间之后,将第一计时器归零;
强度检测模块120,用于检测红外接收器接收的红外光的强度是否达到光强预设值;
触发检测模块130,用于检测红外发射器是否满足开启触发条件;
启闭控制模块110,还用于在红外发射器满足开启触发条件时,再次开启红外发射器和第一计时器,并在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值,关闭红外发射器和第一计时器,并读取第一计时器的计时时间;
悬崖检测模块140,用于根据第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖。
进一步地,扫地机器人的控制系统10,还包括模式切换模块150,该功能模块的详细说明如下:
模式切换模块150,用于若判断发现悬崖,则控制扫地机器人进入防跌落模式;若判断未发现悬崖,则进入触发检测模块。
进一步地,所述触发检测模块130包括以下单元,各功能单元的详细说明如下:
计时器开启单元,用于在关闭红外发射器时,开启第二计时器;
计时器检测单元,用于检测第二计时器是否达到计时器阈值;
条件判断单元,用于若是,则判断满足开启触发条件;否则,判断不满足开启触发条件。
进一步地,所述悬崖检测模块140包括以下单元,各功能单元的详细说明如下:
时间差获取单元,用于获取第一计时器的连续两次计时时间的时间差;
时间比较单元,用于获取时差预设值,并检测时间差是否大于时差预设值;
悬崖判断单元,用于若是,则判断发现悬崖;否则,判断未发现悬崖。
进一步地,如图4所示,在扫地机器人的红外检测系统20中,红外发射器210的中心线与红外接收器220的中心线在距离地面的20mm~60mm位置处相交,且形成的锐角夹角范围为18°~53°。
优选地,在红外发射器210的中心线与红外接收器220的中心线在距离地面的40mm位置处相交,且形成的锐角夹角为28°时,能检测的地面距离远,受地板材质的影响小,悬崖检测的效果最佳。
可理解的,本实施例的扫地机器人,通过红外光对不同地面距离的反射时间不同,实现对扫地机器人底部和地面间距离的判断,使得扫地机器人在清扫时更能准确的检测到悬崖,同时保证在深色或黑色地板上正常行走,以保证机器人的清扫区域全覆盖。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本公开的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上述的本发明实施例的,不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
本发明实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种悬崖检测方法,其特征在于,包括:
在扫地机器人进入行走模式时,开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时;
检测红外接收器接收的红外光的强度是否达到光强预设值;
若是,则关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并在读取所述第一计时器的计时时间之后,将所述第一计时器归零;
检测所述红外发射器是否满足开启触发条件;
若满足,则再次开启所述红外发射器和所述第一计时器,并在所述红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值,关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并读取所述第一计时器的计时时间;
根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖。
2.根据权利要求1所述的悬崖检测方法,其特征在于,所述根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖之后,包括:
若判断发现悬崖,则控制所述扫地机器人进入防跌落模式;若判断未发现悬崖,则返回步骤:检测所述红外发射器是否满足开启触发条件。
3.根据权利要求1所述的悬崖检测方法,其特征在于,所述开启触发条件为红外发射器关联的第二计时器达到计时器阈值;
所述检测所述红外发射器是否满足开启触发条件,包括:
在关闭所述红外发射器时,开启第二计时器;
检测第二计时器是否达到计时器阈值;
若是,则判断满足开启触发条件;否则,判断不满足开启触发条件。
4.根据权利要求1所述的悬崖检测方法,其特征在于,所述根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖,包括:
获取所述第一计时器的连续两次计时时间的时间差;
获取时差预设值,并检测所述时间差是否大于时差预设值;
若是,则判断发现悬崖;否则,判断未发现悬崖。
5.根据权利要求4所述的悬崖检测方法,其特征在于,所述获取时差预设值,包括:
在所述扫地机器人距离地面第一预设高度时,获取红外光经所述地面反射到达所述扫地机器人底部的第一反射时间;
在所述扫地机器人距离地面预设第二高度时,获取红外光经所述地面反射到达所述扫地机器人底部的第二反射时间;其中,所述预设第二高度大于所述第一预设高度;
计算所述第一反射时间和所述第二反射时间的反射时间差,并将所述反射时间差设置为时差预设值。
6.一种扫地机器人,其特征在于,包括控制系统、与所述控制系统连接的红外检测系统;所述红外检测系统包含红外发射器和红外接收器,且所述红外发射器的中心线与所述红外接收器的中心线形成锐角夹角;
所述控制系统包含启闭控制模块、强度检测模块、触发检测模块和悬崖检测模块;其中,
启闭控制模块,用于在扫地机器人进入行走模式时,开启红外发射器发出红外光,同时开启第一计时器计时;以及在红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值时,关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并在读取所述第一计时器的计时时间之后,将所述第一计时器归零;
强度检测模块,用于检测红外接收器接收的红外光的强度是否达到光强预设值;
触发检测模块,用于检测所述红外发射器是否满足开启触发条件;
启闭控制模块,还用于在所述红外发射器满足开启触发条件时,再次开启所述红外发射器和所述第一计时器,并在所述红外接收器接收的红外光的强度达到光强预设值,关闭所述红外发射器和所述第一计时器,并读取所述第一计时器的计时时间;
悬崖检测模块,用于根据所述第一计时器的连续两次计时时间判断是否发现悬崖。
7.如权利要求6所示的扫地机器人,其特征在于,所述控制系统还包括:
模式切换模块,用于若判断发现悬崖,则控制所述扫地机器人进入防跌落模式;若判断未发现悬崖,则进入触发检测模块。
8.如权利要求6所示的扫地机器人,其特征在于,所述红外发射器的中心线与所述红外接收器的中心线在距离地面的20mm~60mm位置处相交,且形成的锐角夹角范围为18°~53°。
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2021
- 2021-08-27 CN CN202110998727.3A patent/CN113495567A/zh active Pending
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