CN113534809A - 一种集尘对接方法、清洁机器人、电子设备及存储介质 - Google Patents

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黄喜平
曾国威
郑卓斌
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Abstract

本发明公开了一种集尘对接方法、清洁机器人、电子设备及存储介质，用于解决清洁机器人无法精准对接基站的技术问题。其中，发明包括：当接收到基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿第一移动方向向基站移动；当接收到基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；根据第一回充信号确定第二移动方向；从第一停止位置沿第二移动方向移动，当接收到基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；实时接收基站发射的第三回充信号，根据第三回充信号生成轨迹直线，并从第二停止位置沿轨迹直线向基站移动，与基站进行集尘对接。

Description

一种集尘对接方法、清洁机器人、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及清洁机器人技术领域，尤其涉及一种集尘对接方法、清洁机器人、电子设备及存储介质。
背景技术
随着科技的迅速发展，越来越多的新技术、新应用、新产品进入人们的生活中。其中，扫地机器人作为机器人技术落地的开拓者，已经进入了千家万户。自动扫地、拖地的扫地机器人释放了人的双手，在一定程度上，减轻了人们的生活负担，使得人们摆脱了需要经常扫地、拖地的辛苦工作。但是，传统的扫地机器人清扫的垃圾需要靠自身携带的垃圾盒储藏，需要人定期进行垃圾清理，成为制约扫地机器人服务质量的障碍。
针对尘盒需要定期清理的问题，市面上出现了能够自动回收垃圾的集尘器，垃圾会被统一收集到一次性尘袋中，因此只需定期更换尘袋即可。随之而来的是，如何稳定可靠地使扫地机器人能够对准集尘器的垃圾吸入口成为这项技术的应用瓶颈。对于具有激光雷达导航的扫地机器人来说，能够通过激光雷达精准定位集尘器的位置和方向，从而实现扫地机器人对接集尘器垃圾吸入口进行垃圾回收的效果。
然而，当前占据主要市场的纯陀螺仪导航扫地机器人以及摄像头导航的扫地机器人难以准确定位集尘器方位的传感器，导致其难以准确对接集尘器的垃圾吸入口进行垃圾回收。
发明内容
本发明提供了一种集尘对接方法、清洁机器人、电子设备及存储介质，用于解决清洁机器人无法精准对接基站的技术问题。
本发明提供了一种集尘对接方法，应用于进入回充状态的清洁机器人；所述清洁机器人具有适配的基站；所述方法包括：
当接收到所述基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿所述第一移动方向向所述基站移动；
当接收到所述基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；
根据所述第一回充信号确定第二移动方向；
从所述第一停止位置沿所述第二移动方向移动，当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；
实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行集尘对接。
可选地，所述从所述第一停止位置沿所述第二移动方向移动，当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置的步骤，包括：
根据所述第一回充信号确定所述基站所在的方向；
根据所述方向和所述短距离信号计算与所述基站的相对距离和所述基站的位置；
以所述基站的位置为圆心、所述相对距离为半径，从所述第一停止位置沿所述第二移动方向绕所述基站移动；
当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，并将接收到所述第二回充信号的地点作为第二停止位置。
可选地，所述清洁机器人具有第一遥控红外接收头和第二遥控红外接收头；所述根据所述第一回充信号确定所述基站所在的方向的步骤，包括：
根据所述第一回充信号调整旋转方向，并基于所述旋转方向在所述第一停止位置处原地旋转；
当所述第一遥控红外接头与所述第二遥控红外接头同时接收到所述第一回充信号时，停止旋转，将所述第一遥控红外接头与所述第二遥控红外接头所朝向的方向确定为所述基站所在的方向。
可选地，所述根据所述方向和所述短距离信号计算与所述基站的相对距离和所述基站的位置的步骤，包括：
获取机器人当前位置和所述短距离信号的当前信号强度；
根据所述当前信号强度计算与所述基站的相对距离；
根据所述机器人当前位置、所述方向和所述相对距离，计算所述基站所处的位置。
可选地，所述清洁机器人具有出尘口；所述实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行集尘对接的步骤，包括：
实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成跟踪路径；
对所述跟踪路径进行直线拟合，生成轨迹直线；
沿所述轨迹直线向背离所述基站的方向移动预设第一距离，到达第三停止位置；
在所述第三停止位置原地旋转，将所述出尘口沿所述轨迹直线朝向所述基站；
从所述第三停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，当接收到所述基站发送的对接成功信号时，停止移动，完成集尘对接。
可选地，所述实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成跟踪路径的步骤，包括：
从所述第二停止位置开始，追踪所述基站发射的第三回充信号，向所述基站移动；
按照预设采样周期，在移动过程中采样多个位置点；
当检测到与所述基站之间的距离小于预设第二距离时，停止移动，并采用多个所述位置点生成跟踪路径。
可选地，所述清洁机器人还具有充电组件；所述实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行集尘对接的步骤之后，还包括：
当接收到吸尘结束信号时，沿所述轨迹直线向背离所述基站的方向移动预设第三距离，到达第四停止位置；
在所述第四停止位置原地旋转，将所述充电组件沿所述轨迹直线朝向所述基站；
从所述第四停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动；
当接收到所述基站发送的回充状态信号时，停止移动，进入回充状态。
本发明还提供了一种清洁机器人，具有适配的基站；包括：
第一移动方向确定模块，用于当接收到所述基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿所述第一移动方向向所述基站移动；
第一停止位置确定模块，用于当接收到所述基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；
第二移动方向确定模块，用于根据所述第一回充信号确定第二移动方向；
第二停止位置确定模块，用于从所述第一停止位置沿所述第二移动方向移动，当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；
对接模块，用于实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行对接。
本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上任一项所述的集尘对接方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上任一项所述的集尘对接方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明的清洁机器人通过第一回充信号和短距离信号向基站靠近，并确定第一次变向的第一停止位置；再根据第一回充信号确定第二移动方向，并沿第二移动方向进行移动，根据所接收到的第二回充信号，确定第二次变向的第二停止位置；接着追踪基站发射的第三回充信号，从而从第二停止位置向基站移动，使得清洁机器人可以准确对接基站。本发明的清洁机器人通过多次变向行为，可以实现在最后一次变向时正对基站的接口，从而实现与基站的精准对接。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种清洁机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基站的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种集尘对接方法的步骤流程图；
图4为本发明另一实施例提供的一种集尘对接方法的步骤流程图；
图5为本发明实施例提供的清洁机器人回充过程运动轨迹示意图；
图6为本发明实施例提供的清洁机器人与基站集尘对接过程中的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种集尘对接方法的步骤流程图；
图8为本发明实施例提供的一种清洁机器人的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种集尘对接方法、清洁机器人、电子设备及存储介质，用于解决清洁机器人无法精准对接基站的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的一种清洁机器人的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种基站的结构示意图。
如图1所示，清洁机器人包括第一充电接触片11、机器前档12、可进行垃圾回收的尘盒13和出尘口14，其中机器前档12上布置有五组红外防碰撞传感器、两组碰撞检测行程开关和多个回充红外信号接收头。如图2所示，基站包括第二充电接触片21、入尘口22以及信号发射区23；其中，当第二充电接触片21与清洁机器人上的第一充电接触片11接触时，可以进入充电状态。当入尘口22与清洁机器人的出尘口14紧密贴合时可以实现将垃圾从尘盒13吸入基站中。信号发射区23有一个内置白板，当清洁机器人靠近该白板时可以进行防碰撞检测。当清洁机器人倒退时触发基站的第二充电接触片21上的两个行程开关时，基站可以开始吸尘操作。
基于上述清洁机器人和基站，请参阅图3，本发明提供了一种集尘对接方法，包括：
步骤301，当接收到基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿第一移动方向向基站移动；
在本发明实施例中，基站可以向外发射第一回充信号，当清洁机器人进入第一回充信号的覆盖范围时，可以通过设置在机器前档上的多个回充信号接收头接收第一回充信号。
值得注意的是，多个回充信号接收头可以分散分布在机器前档的不同位置，使得不同回充信号接收头接收到第一回充信号的时间和强度存在差异，根据接收到第一回充信号的时间和接收到的第一回充信号的信号强度，可以大致判断基站与清洁机器人之间的相对位置关系，确定向基站移动的第一移动方向并沿该第一移动方向向基站移动。
在一个示例中，由于基站一般放在固定区域的边线或角落，因此第一回充信号的覆盖范围可以为基站正前方的扇形区域。
步骤302，当接收到基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；
在本发明实施例中，基站除了发出第一回充信号外，还可以发出短距离信号，短距离信号的信号覆盖范围比第一回充信号的信号覆盖范围小，当清洁机器人在向基站移动的过程中接收到基站发出的短距离信号时，可以停止移动，以在当前停止位置处进行方向调整。
在一个示例中，短距离信号的覆盖范围可以为基站正前方的扇形区域。
步骤303，根据第一回充信号确定第二移动方向；
在本发明实施例中，清洁机器人停止在第一停止位置后，可以根据第一回充信号来判断第一停止位置处于基站左前方还是右前方，从而确定向基站正前方移动的第二移动方向。
在一个示例中，基站的回充信号可以包括覆盖在基站正前方左侧的回充信号以及在基站正前方右侧的回充信号，当第一回充信号为在基站正前方左侧的回充信号时，清洁机器人的第二移动方向可以为向左旋转一定角度后的朝向的方向。同理，当第一回充信号为在基站正前方右侧的回充信号时，清洁机器人的第二移动方向为向右旋转一定角度后朝向的方向。
步骤304，从第一停止位置沿第二移动方向移动，当接收到基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；
当清洁机器人沿第二移动方向移动，直至接收到基站发射的第二回充信号时，表征清洁机器人到达第一回充信号和第二回充信号的交界处，该交界处为基站正前方所在直线上的点，此时可以停止继续移动，以进行移动方向的调整。
在一个示例中，当第一回充信号为覆盖基站正前方左侧的回充信号时，第二回充信号可以为覆盖基站正前方右侧的回充信号，反之亦然。
步骤205，实时接收基站发射的第三回充信号，根据第三回充信号生成轨迹直线，并从第二停止位置沿轨迹直线向基站移动，与基站进行集尘对接。
在本发明实施例中，当清洁机器人到达第二停止位置时，表征清洁机器人处于基站正前方中心线上，此时可以调整清洁机器人的方向，使得清洁机器人沿基站正前方中心线向基站移动。
具体地，清洁机器人可以追踪基站发出的第三回充信号，根据不同回充信号接收头接收到第三回充信号的时间区别，微调移动方向，从而生成轨迹直线，并依据轨迹直线向基站移动，以实现与基站的集尘对接。
本发明的清洁机器人通过第一回充信号和短距离信号向基站靠近，并确定第一次变向的第一停止位置；再根据第一回充信号确定第二移动方向，并沿第二移动方向进行移动，根据所接收到的第二回充信号，确定第二次变向的第二停止位置；接着追踪基站发射的第三回充信号，从而从第二停止位置向基站移动，使得清洁机器人可以准确对接基站。本发明的清洁机器人通过多次变向行为，可以实现在最后一次变向时正对基站的接口，从而实现与基站的精准对接。
请参阅图4，图4为本发明另一实施例提供的一种集尘对接方法的步骤流程图，具体可以包括以下步骤：
步骤401，当接收到基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿第一移动方向向基站移动；
在本发明实施例中，清洁机器人在进入第一回充信号覆盖的区域时，可以根据安装在其上的多个回充信号接收头接收第一回充信号，采用相应的运动来向基站靠近。
步骤402，当接收到基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；
当清洁机器人移动到基站附近，接收到短距离信号时，停止移动，在此处确定调整移动方向。
在一个示例中，为了使得清洁机器人与基站保持一定的距离，清洁机器人可以在此处向外移动一定的距离，再将新的位置作为第一停止位置。
步骤403，根据第一回充信号确定第二移动方向；
在本发明实施例中，清洁机器人停止在第一停止位置后，可以根据第一回充信号来判断第一停止位置处于基站左前方还是右前方，从而确定向基站正前方移动的第二移动方向。
步骤404，从第一停止位置沿第二移动方向移动，当接收到基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；
在本发明实施例中，步骤404可以包括以下子步骤：
S41，根据第一回充信号调整旋转方向，并基于旋转方向在第一停止位置处原地旋转；
S42，当第一遥控红外接头与第二遥控红外接头同时接收到第一回充信号时，停止旋转，将第一遥控红外接头与第二遥控红外接头所朝向的方向确定为基站所在的方向；
在本发明实施例中，设置在清洁机器人上的回充信号接收头可以包括设置在正前方的第一遥控红外接头和第二遥控红外接头，当清洁机器人到达第一停止位置时，可以原地慢速旋转，直到第一遥控红外接头和第二遥控红外接头接收到第一回充信号的时间相同时，停止旋转，将当前清洁机器人所朝向的方向确定为基站所在的方向。
S43，获取机器人当前位置和短距离信号的当前信号强度；
S44，根据当前信号强度计算与基站的相对距离；
进一步地，由于短距离信号的信号强度随距离的变化而不断减弱，因此，通过第一回充信号的信号强度，可以确定基站与清洁机器人的相对距离。
S45，根据机器人当前位置、方向和相对距离，计算基站所处的位置；
在确定了基站的相对方向、清洁机器人与基站的相对距离后，可以根据清洁机器人的当前位置，计算基站的所处的相对位置。
S46，以基站的位置为圆心、相对距离为半径，从第一停止位置沿第二移动方向绕基站移动；
S47，当接收到基站发射的第二回充信号时，停止移动，并将接收到第二回充信号的地点作为第二停止位置。
在确定基站的位置、方向、及与清洁机器人的相对距离后，可以以估计的基站的位置为圆心，以清洁机器人到基站的位置的距离为半径，沿第二移动方向进行移动，直接接收到第二回充信号时停止，从而绕到基站的近似正前方。
步骤405，实时接收基站发射的第三回充信号，根据第三回充信号生成轨迹直线，并从第二停止位置沿轨迹直线向基站移动，与基站进行集尘对接；
在本发明实施例中，清洁机器人具有出尘口，步骤305可以包括以下子步骤；
S51，从第二停止位置开始，追踪基站发射的第三回充信号，向基站移动；
S52，按照预设采样周期，在移动过程中采样多个位置点；
S53，当检测到与基站之间的距离小于预设第二距离时，停止移动，并采用多个位置点生成跟踪路径；
在本发明实施例中，清洁机器人可以以较慢的速度追踪基站发送的第三回充信号，同时清洁机器人不断记录运动路径上的位置点，随着机器向基站运动，其轨迹越来越接近于基站正前方中线。当清洁机器人检测到与基站之间的距离小于预设第二距离(如通过红外防碰撞传感器检测)时，停止运动，此时清洁机器人可以根据采样的位置点记录数据集，生成跟踪路径。
S54，对跟踪路径进行直线拟合，生成轨迹直线：
在获取到跟踪路径后，可以对跟踪路径进行直线拟合，以提取轨迹直线。
S55，沿轨迹直线向背离基站的方向移动预设第一距离，到达第三停止位置；
S56，在第三停止位置原地旋转，将出尘口沿轨迹直线朝向基站；
在本发明实施例中，清洁机器人在完成位置点采样后，与基站的相对距离很近，且出尘口并未对准基站的吸尘口，此时清洁机器人在当前位置难以与基站进行对接。因此，可以以路径跟踪的方式跟踪轨迹直线，向后退一定的距离，到达第三停止位置，再调整出尘口位置，便于进行集尘对接。
需要说明的是，本发明对出尘口的设置位置不作具体限制，本领域技术人员可以根据出尘口的实际位置进行旋转角度设定。
S57，从第三停止位置沿轨迹直线向基站移动，当接收到基站发送的对接成功信号时，停止移动，完成集尘对接。
当出尘口的方向调整好后，可以以路径跟踪的方式跟踪轨迹直线，向基站移动，直到清洁机器人的出尘口与基站的吸尘口对接成功，触发基站上相应的传感器，并由基站发送对接成功信号给清洁机器人指示清洁机器人停止移动，等到基站吸尘。
步骤406，当接收到吸尘结束信号时，沿轨迹直线向背离基站的方向移动预设第三距离，到达第四停止位置；
步骤407，在第四停止位置原地旋转，将充电组件沿轨迹直线朝向基站；
基站吸尘结束后，基站会向清洁机器人发送吸尘结束信号，清洁机器人在接收到吸尘结束信号后，可以超背离基站的方向运动一定的距离到达第四停止位置，便于进行旋转将充电接触片朝向基站。
步骤408，从第四停止位置沿轨迹直线向基站移动；
步骤409，当接收到基站发送的回充状态信号时，停止移动，进入回充状态。
在调整后充电接触片的朝向后，可以追踪回充信号向基站运动，直到清洁机器人的充电接触片与基站的充电接触片完全接触，进入充电过程。
本发明的清洁机器人通过第一回充信号和短距离信号向基站靠近，并确定第一次变向的第一停止位置；再根据第一回充信号确定第二移动方向，并沿第二移动方向进行移动，根据所接收到的第二回充信号，确定第二次变向的第二停止位置；接着追踪基站发射的第三回充信号，从而从第二停止位置向基站移动，使得清洁机器人可以准确对接基站。本发明的清洁机器人通过多次变向行为，可以实现在最后一次变向时正对基站的接口，从而实现与基站的精准对接。
为便于理解，以下通过具体示例对本发明实施例进行说明：
请参阅图5，图5为本发明实施例提供的清洁机器人回充过程运动轨迹示意图。其中，A为清洁机器人，B为基站。区域a为回充信号(包括第一回充信号、第二回充信号和第三回充信号，在一个示例中，基站的回充信号可以包括覆盖在基站正前方左侧的回充信号、覆盖在基站正前方右侧的回充信号以及仅存在于基站中线上的回充信号；其中，第一回充信号可以为清洁机器人进入区域a时第一个检测到的回充信号，当第一回充信号为在基站正前方左侧的回充信号时，第二回充信号为在基站正前方右侧的回充信号；当第一回充信号为在基站正前方右侧的回充信号时，第二回充信号为在基站正前方左侧的回充信号；第三回充信号则为基站中线上的回充信号)覆盖区域，区域b为短距离信号覆盖区域。清洁机器人的充电口设置在前端，出尘口设置在后端。具体回充过程如下：
step 1：清洁机器人在回充信号区内，根据安装在其上面的多个回充信号接收头接收到的回充信号，采取相应的运动来向基站靠近；
step 2：当清洁机器人运动到基站附近，接收到短距离信号时，清洁机器人停止，原地左右慢速旋转，确定基站的方向，然后根据基站的方向和扫地机器当前的位置可以估计基站的位置。旋转180度，向前运动一定的距离，使得清洁机器人与基站保持一定的距离；
step 3：清洁机器人以估计的基站的位置为圆心，以自身到估计的基站位置的距离为半径，根据当前接收到的基站发送的回充信号确定绕充电座的方向，绕到基站的近似正前方；
step 4：清洁机器人以较慢的速度追踪基站发出的回充信号，同时清洁机器人不断地记录运动路径上的位置点，随着清洁机器人向基站运动，其轨迹越来越接近于基站正前方中线。当清洁机器人通过例如红外防碰撞传感器检测到离基站很近时，停止运动，此时清洁机器人根据轨迹位置记录数据集，通过直线拟合的方式提取该轨迹直线；
step 5：清洁机器人以路径跟踪的方式跟踪step 4中提取的轨迹直线向后退一定的距离，以便进行集尘对接；
step 6：清洁机器人原地旋转180度，然后以路径跟踪的方式跟踪step 4中提取的轨迹直线向后退一定的距离，直到清洁机器人的尘盒出尘口与基站的入尘口对接成功，触发基站上相应的传感器，并由基站发送信号给清洁机器人，清洁机器人结束运动，等待基站吸尘，当基站吸尘结束后，通知清洁机器人，清洁机器人进入step 7；
step 7；清洁机器人向前运动一定的距离，便于能够旋转180度后进入回充对接；
step 8：清洁机器人先旋转180度，然后通过相应的运动来追踪基站的回充信号向充电座运动，直到清洁机器人前方底部的充电触片与基站的充电触片完全接触，清洁机器人检测到接入了充电，清洁机器人进入充电过程，回充结束。
在实际应用中，如图6所示的清洁机器人周身安装有601-606一共6个38kHz的遥控红外接收头，用于接收红外遥控信号和基站回充信号。前挡607上安装有5组由红外线发射和接收组成的反射式红外光电开关，其距离障碍物的距离不同，检测到的红外线信号强度不同，因此可以检测障碍物。如图6所示的基站上配置有充电接触片608、两个碰撞行程开关609、短距离红外信号发射灯组610和远距离回充信号发射灯组611；其中，短距离红外信号发射灯组610一共由4个红外发射头组成，形成如图5所示的信号区域b，一般射程在0.3m以内；远距离回充信号发射灯组611一共由4个红外发射头组成，形成如图5所示的信号区域a，一般射程可达6m以上。
以下为本发明实施例所提供的集尘对接方法在图6所示的清洁机器人和基站上的实际应用。具体流程如图7所示。包括以下步骤：
1、扫地机机器人进入回充，进入步骤2；
2、如果清洁机器人记录收到基站上短距离回充信号发射灯组610和远距离回充信号发射灯组611发射的信号的位置，则导航到信号记录的位置，进入图5所示的回充信号区域a内，否则通过沿边进入图5所示的回充信号区域a区内，进入步骤3；
3、清洁机器人根据如图6中601-606所示38kHz遥控红外接收头接收到的远距离回充信号发射灯组611的4个红外发射管发射的回充信号向基站靠近，此过程运动速度可以快些，以便快速回充，当如图6中前挡607上安装的5组反射式红外光电开关组中接收头接收到短距离回充信号发射灯组610的4组红外发射头发射的周期为1ms(5组反射式红外光电开关组中发射头发射的红外信号周期为2ms)的短距离信号(如红外方波信号)时，停止运动，进入步骤4；
4、清洁机器人左右缓慢旋转，直到如图6中601和602所示的38kHz遥控红外接收头同时收到远距离回充信号发射灯组611的红外发射头发射的回充信号时，机器停止运动，进而确定集尘宝的方向和位置。假设机器当前的位置为(xr,yr,θr)，因为扫地机器此时离基站较近，可以认为集尘宝距离机器的距离为d(实际存在偏差，但是，此处只是估计集尘宝的的大概位置)，基站的位置记为(xg,yg)，则有：
Figure BDA0003173770930000131
进入步骤5；
5、旋转180度并前进d1距离，进入步骤6；
6、判断图6中601-606所示的38kHz遥控红外接收头是否收到远距离回充信号发射灯组611中下面的发射头发射的信号，若是则进入步骤7，否则进入步骤8；
7、顺时针旋转90度，以清洁机器人当前位置距离基站的距离为半径r顺时针圆弧运动直到收到远距离回充信号发射灯组611发射组上面的发射头发射的信号，进入步骤9；
其中，r的计算过程如下：
Figure BDA0003173770930000132
8、逆时针旋转90度，以清洁机器人当前位置距离基站的距离为半径r逆时针圆弧运动直到收到远距离回充信号发射灯组611下面的发射头发射的信号，进入步骤9；
9、清洁机器人根据38kHz遥控红外接收头601-606接收到的远距离回充信号发射灯组611中间2个红外发射头发射的回充信号向基站靠近，只跟踪中间2个发射头发射的回充信号，可以保证扫地机的行走路径越来越接近基站的正前方中间(或者说清洁机器人行走的路径越来越接近为直线，且该直线与基站的水平方向上的对称中心线越来越重合)，为了保证对正效果，运动速度较慢。在运动的过程中，每间隔d2的距离记录清洁机器人的当前位置，总共记录n个位置，当记录超过n个位置时，新位置替换最早记录的位置。当清洁机器人运动到前挡607上的正前方的反射式红外光电开关检测到基站上白板反射的周期为2ms的方波红外信号或机器上的充电接触片与基站上的充电接触片接触时，清洁机器人停止运动进入步骤10；
10、根据记录的机器运动轨迹上的n个位置点，采用最小二乘直线拟合的方式拟合行走轨迹直线，该直线记为L。设记录的位置为(xi,yi)(其中i∈[1,n]),直线方程L为y＝ax+b,则：
Figure BDA0003173770930000141
Figure BDA0003173770930000142
当
Figure BDA0003173770930000143
时，直线斜率a为无穷大，不存在，此时，直线方程L为：
Figure BDA0003173770930000144
进入步骤11；
11、清洁机器人通过路径跟踪方法跟踪直线L后退d3的距离，然后旋转180度，进入步骤12；
12、清洁机器人通过路径跟踪方法跟踪直线L后退d4的距离，其中d4的距离要足够大，至少能够保证清洁机器人上尘盒出尘口能够与基站上的入尘口可靠对接。当清洁机器人使得基站上的两个行程开关609同时触发时，基站发送尘盒出尘口能够与集尘宝上的入尘口对接成功，进入吸尘的对接成功信号；清洁机器人收到对接成功信号后停止运动，进入步骤13；
13、等待吸尘结束，当基站吸尘结束，发送结束信号后，清洁机器人收到该信号，并通过路径跟踪方法跟踪直线L前进d5的距离，旋转180度，进入步骤14；
14、清洁机器人根据38kHz遥控红外接收头601-606接收到的远距离回充信号发射灯组611中间2个红外发射管发射的回充信号向基站靠近，当清洁机器人的充电接触片与基站上的充电接触片接触时，停止运动，进入充电，回充结束。
需要说明的是，以上仅为本发明实施例的一个应用示例，本发明并不对清洁机器人和基站的结构做具体限制，也不限制具体使用的传感器类型、数量、安装位置等。同时，涉及的直线拟合方法不限于最小二乘法、涉及的直线路径跟踪方法也不限于某种具体的路径或轨迹跟踪算法。
请参阅图8，图8为本发明实施例提供的一种清洁机器人的结构框图。
本发明实施例提供了一种清洁机器人，具有适配的基站；包括：
第一移动方向确定模块801，用于当接收到基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿第一移动方向向基站移动；
第一停止位置确定模块802，用于当接收到基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；
第二移动方向确定模块803，用于根据第一回充信号确定第二移动方向；
第二停止位置确定模块804，用于从第一停止位置沿第二移动方向移动，当接收到基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；
对接模块805，用于实时接收基站发射的第三回充信号，根据第三回充信号生成轨迹直线，并从第二停止位置沿轨迹直线向基站移动，与基站进行对接。
在本发明实施例中，第二停止位置确定模块804，包括：
方向确定子模块，用于根据第一回充信号确定基站所在的方向；
相对距离和位置计算子模块，用于根据方向和短距离信号计算与基站的相对距离和基站的位置；
绕行子模块，用于以基站的位置为圆心、相对距离为半径，从第一停止位置沿第二移动方向绕基站移动；
第二停止位置确定子模块，用于当接收到基站发射的第二回充信号时，停止移动，并将接收到第二回充信号的地点作为第二停止位置。
在本发明实施例中，清洁机器人具有第一遥控红外接收头和第二遥控红外接收头；方向确定子模块，包括：
旋转方向调整单元，用于根据第一回充信号调整旋转方向，并基于旋转方向在第一停止位置处原地旋转；
方向确定单元，用于当第一遥控红外接头与第二遥控红外接头同时接收到第一回充信号时，停止旋转，将第一遥控红外接头与第二遥控红外接头所朝向的方向确定为基站所在的方向。
在本发明实施例中，相对距离和位置计算子模块，包括：
获取单元，用于获取机器人当前位置和短距离信号的当前信号强度；
相对距离计算单元，用于根据当前信号强度计算与基站的相对距离；
位置计算单元，用于根据机器人当前位置、方向和相对距离，计算基站所处的位置。
在本发明实施例中，清洁机器人具有出尘口；对接模块805，包括：
跟踪路径生成子模块，用于实时接收基站发射的第三回充信号，根据第三回充信号生成跟踪路径；
轨迹直线生成子模块，用于对跟踪路径进行直线拟合，生成轨迹直线；
第一距离移动子模块，用于沿轨迹直线向背离基站的方向移动预设第一距离，到达第三停止位置；
出尘口朝向调整子模块，用于在第三停止位置原地旋转，将出尘口沿轨迹直线朝向基站；
对接子模块，用于从第三停止位置沿轨迹直线向基站移动，当接收到基站发送的对接成功信号时，停止移动，完成集尘对接。
在本发明实施例中，跟踪路径生成子模块，包括：
追踪单元，用于从第二停止位置开始，追踪基站发射的第三回充信号，向基站移动；
采样单元，用于按照预设采样周期，在移动过程中采样多个位置点；
跟踪路径生成单元，用于当检测到与基站之间的距离小于预设第二距离时，停止移动，并采用多个位置点生成跟踪路径。
在本发明实施例中，清洁机器人还具有充电组件；清洁机器人还包括：
第三距离移动模块，用于当接收到吸尘结束信号时，沿轨迹直线向背离基站的方向移动预设第三距离，到达第四停止位置；
第四停止位置旋转模块，用于在第四停止位置原地旋转，将充电组件沿轨迹直线朝向基站；
沿轨迹直线移动模块，用于从第四停止位置沿轨迹直线向基站移动；
回充状态进入模块，用于当接收到基站发送的回充状态信号时，停止移动，进入回充状态。
需要说明的是，本发明实施例提供的方法适用于多种类型的清洁机器人，例如当前占据主要市场的纯陀螺仪导航清洁机器人以及摄像头导航的清洁机器人，又或者例如具有激光雷达导航的清洁机器人，使得基站上不需要设置特定的条形码来实现机器对基站的精准定位，降低基站的成本，同时，使得回充程序能够同时适配多种类型清洁机器人，提高了程序的通用性。
可以理解的，本实施例所指的清洁机器人可以为扫地机器人或者扫拖两用机器人等带有集尘或自动充电功能的机器人，本实施例不做具体限制。
本发明实施例还提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行本发明任一实施例的集尘对接方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行本发明任一实施例的集尘对接方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种集尘对接方法，其特征在于，应用于进入回充状态的清洁机器人；所述清洁机器人具有适配的基站；所述方法包括：
当接收到所述基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿所述第一移动方向向所述基站移动；
当接收到所述基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；
根据所述第一回充信号确定第二移动方向；
从所述第一停止位置沿所述第二移动方向移动，当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；
实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行集尘对接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述第一停止位置沿所述第二移动方向移动，当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置的步骤，包括：
根据所述第一回充信号确定所述基站所在的方向；
根据所述方向和所述短距离信号计算与所述基站的相对距离和所述基站的位置；
以所述基站的位置为圆心、所述相对距离为半径，从所述第一停止位置沿所述第二移动方向绕所述基站移动；
当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，并将接收到所述第二回充信号的地点作为第二停止位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述清洁机器人具有第一遥控红外接收头和第二遥控红外接收头；所述根据所述第一回充信号确定所述基站所在的方向的步骤，包括：
根据所述第一回充信号调整旋转方向，并基于所述旋转方向在所述第一停止位置处原地旋转；
当所述第一遥控红外接头与所述第二遥控红外接头同时接收到所述第一回充信号时，停止旋转，将所述第一遥控红外接头与所述第二遥控红外接头所朝向的方向确定为所述基站所在的方向。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述方向和所述短距离信号计算与所述基站的相对距离和所述基站的位置的步骤，包括：
获取机器人当前位置和所述短距离信号的当前信号强度；
根据所述当前信号强度计算与所述基站的相对距离；
根据所述机器人当前位置、所述方向和所述相对距离，计算所述基站所处的位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洁机器人具有出尘口；所述实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行集尘对接的步骤，包括：
实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成跟踪路径；
对所述跟踪路径进行直线拟合，生成轨迹直线；
沿所述轨迹直线向背离所述基站的方向移动预设第一距离，到达第三停止位置；
在所述第三停止位置原地旋转，将所述出尘口沿所述轨迹直线朝向所述基站；
从所述第三停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，当接收到所述基站发送的对接成功信号时，停止移动，完成集尘对接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成跟踪路径的步骤，包括：
从所述第二停止位置开始，追踪所述基站发射的第三回充信号，向所述基站移动；
按照预设采样周期，在移动过程中采样多个位置点；
当检测到与所述基站之间的距离小于预设第二距离时，停止移动，并采用多个所述位置点生成跟踪路径。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述清洁机器人还具有充电组件；所述实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行集尘对接的步骤之后，还包括：
当接收到吸尘结束信号时，沿所述轨迹直线向背离所述基站的方向移动预设第三距离，到达第四停止位置；
在所述第四停止位置原地旋转，将所述充电组件沿所述轨迹直线朝向所述基站；
从所述第四停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动；
当接收到所述基站发送的回充状态信号时，停止移动，进入回充状态。
8.一种清洁机器人，其特征在于，具有适配的基站；包括：
第一移动方向确定模块，用于当接收到所述基站发射的第一回充信号时，确定第一移动方向，并沿所述第一移动方向向所述基站移动；
第一停止位置确定模块，用于当接收到所述基站发射的短距离信号时，停止移动，得到第一停止位置；
第二移动方向确定模块，用于根据所述第一回充信号确定第二移动方向；
第二停止位置确定模块，用于从所述第一停止位置沿所述第二移动方向移动，当接收到所述基站发射的第二回充信号时，停止移动，得到第二停止位置；
对接模块，用于实时接收所述基站发射的第三回充信号，根据所述第三回充信号生成轨迹直线，并从所述第二停止位置沿所述轨迹直线向所述基站移动，与所述基站进行对接。
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-7任一项所述的集尘对接方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-7任一项所述的集尘对接方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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