CN114010105A - 一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于清洁机器人技术领域，具体为一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，包括清洁机器人和中央控制系统，还包括设置在清洁机器人内部的调整装置，和设置在清洁机器人外壁四周的自调整装置，所述中央控制系统电性连接调整装置、自调整装置、视觉模块、定位模块和通讯模块，所述中央控制系统通过通讯模块无线连接手机终端，本发明使清洁机器人能够进入狭窄和凹面处进行打扫，增加清洁机器人的适用性，且增加清洁机器人的清洁力度的效果，且达到保证清洁机器人自主控制清洁精准度高，清洁轨迹更加明确和精准，增加清洁度的效果。

Description

一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法

技术领域

本发明涉及清洁机器人技术领域，具体为一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法。

背景技术

清洁器是用于通过将灰尘和异物与抽吸的空气分离来收集灰尘而执行真空清洁功能或者用于通过拖地操作而执行拖把清洁功能的设备，特别地，清洁机器人通过自主驱动来清洁待清洁区域。

现有的清洁机器人在控制打扫时，由于地形尺寸不一，比较狭窄和凹边不能清理到位，造成清理不全面，为此，我们提出一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法。

发明内容

鉴于上述和/或现有一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，通过调整装置使清洁机器人两端模块化运动，进而改变清洁机器人的尺寸，方便使清洁机器人进入狭窄和凹边以及无法清理的位置，且通过视觉模块精准对地形进行采集成像，能够解决上述提出现有的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其包括：清洁机器人和中央控制系统，还包括设置在清洁机器人内部的调整装置，和设置在清洁机器人外壁四周的自调整装置；

所述中央控制系统电性连接调整装置、自调整装置、视觉模块、定位模块和通讯模块，所述中央控制系统通过通讯模块无线连接手机终端。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述清洁机器人包括控制壳体、水箱壳体和收集箱壳体，所述控制壳体左端可拆卸安装水箱壳体，所述控制壳体右端可拆卸安装收集箱壳体。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述控制壳体两端侧面设有限位凸块，所述水箱壳体和收集箱壳体内壁两端均设有限位槽，所述限位凸块卡接在限位槽的内部。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述调整装置包括滑槽，所述滑槽设置在控制壳体的内部前端，所述滑槽内部滑动连接旋转电机，所述旋转电机内侧通过螺栓安装电动推杆，所述电动推杆的固定安装在控制壳体的内部。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述旋转电机的输出端连接活动杆，所述活动杆设置为两组，左端所述活动杆的一端转动连接在水箱壳体的内部中间，右端所述活动杆的一端转动连接在收集箱壳体的内部中间。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述自调整装置包括销轴，所述销轴均连接在水箱壳体和收集箱壳体的外壁两端，所述销轴表面连接微型电机的输出端，所述销轴外壁转动连接伸缩杆，所述伸缩杆的另一端转动连接在滑块的外壁，所述滑块滑动连接在控制壳体的内部四周。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述水箱壳体和收集箱壳体内部底端安装动态倾角传感器，所述动态倾角传感器连接微型电机，所述动态倾角传感器通过微型电机调试水箱壳体和收集箱壳体与地面的垂直度。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述中央控制系统连接驱动装置和接触感传感器，所述驱动装置通过中央控制系统自主控制清洁机器人的清理轨迹。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述视觉模块连接红外相机、3D相机、深度相机、彩色相机、超声波传感器、激光测距传感器和三维扫描仪，所述红外相机采集四周环境数据，并传输给视觉模块进行成像，所述3D相机采集四周环境的3D图像，所述深度相机采集四周地形的深度和障碍物的初步尺寸，所述彩色相机采集四周环境的色彩，并对成像的地图进行填充，所述超声波传感器采集其他器件没有采集到的障碍物，所述激光测距传感器测量障碍物的间距，且测量清洁机器人与障碍物的间距，所述三维扫描仪采集四周环境的三维数据，并结合其他器件采集的数据三维成像。

作为本发明所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法的一种优选方案，其中：所述定位模块对清洁机器人的位置进行定位，并将具体位置传输给手机终端，所述通讯模块包括WIFI/4G/5G/蓝牙，所述手机终端通过通讯模块无线连接中央控制系统。

与现有技术相比：通过中央控制系统检测障碍物的间距和高度，使中央控制系统控制电动推杆和旋转电机启动，使水箱壳体和收集箱壳体脱落卡接区域，此时启动旋转电机，使旋转电机带动水箱壳体和收集箱壳体向上端旋转，直至使水箱壳体和收集箱壳体内壁之间相互接触后停止转动，此时启动活动杆，使水箱壳体和收集箱壳体的底部与控制壳体的顶部接触，从而增加清洁机器人的高度，减少清洁机器人的长度，使控制壳体可进入特殊区域进行打扫，且在没有水箱壳体和收集箱壳体的阻挡下，使控制壳体底端的清洁刷能够直接对地面进行清扫，进而达到使清洁机器人能够进入狭窄和凹面处进行打扫，增加清洁机器人的适用性，且增加清洁机器人的清洁力度的效果；

通过动态倾角传感器将数据传输给中央控制系统，中央控制系统将偏移指令传输给微型电机，使微型电机带动水箱壳体和收集箱壳体进行自转调整，使水箱壳体和收集箱壳体始终与地面保持平行，进而达到可控制水箱壳体和收集箱壳体的旋转角度的效果，进而达到防止额外增加清洁机器人的高度，防止高度不可控，无法进入狭窄空间进行打扫的效果；

通过清洁机器人自主在房间和环境内进行行动，此时红外相机、3D相机和彩色相机对环境和障碍物进行采集，将采集数据传输给视觉模块进行3D成像，且通过深度相机、超声波传感器、激光测距传感器，对成像的数据赋予精准尺寸，再通过三维扫描仪对四周环境的三维数据进行采集，并结合其他器件采集的数据三维成像，使3D成像的地图更加真实和准确，进而达到保证清洁机器人自主控制清洁精准度高，清洁轨迹更加明确和精准，增加清洁度的效果。

附图说明

图1为本发明提供的整体结构示意图；

图2为本发明提供的整体俯视剖面结构示意图；

图3为本发明提供图2中A区域的放大图；

图4为本发明提供的系统连接结构示意图。

图中：清洁机器人1、控制壳体11、限位凸块111、水箱壳体12、限位槽121、收集箱壳体13、调整装置2、滑槽21、旋转电机22、电动推杆23、活动杆24、自调整装置3、销轴31、微型电机32、伸缩杆33、滑块34、动态倾角传感器35、中央控制系统4、驱动装置41、接触感传感器42、视觉模块5、红外相机51、3D相机52、深度相机53、彩色相机54、超声波传感器55、激光测距传感器56、三维扫描仪57、定位模块6、通讯模块7、手机终端8。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，具有清洁机器人1通过调整装置2实现模块化运作，可根据不同地形改变清洁机器人1的尺寸，从而方便控制清洁机器人1对不同地形进行清洁，增加清洁机器人1的清洁度的优点，请参阅图1-4，包括清洁机器人1、调整装置2、自调整装置3、中央控制系统4、视觉模块5、定位模块6、通讯模块7和手机终端8；

清洁机器人1内部设有调整装置2，清洁机器人1通过调整装置2实现模块化运作，可根据不同地形改变清洁机器人1的尺寸，从而达到方便控制清洁机器人1对不同地形进行清洁，增加清洁机器人1的清洁度的效果，清洁机器人1包括控制壳体11、限位凸块111、水箱壳体12、限位槽121和收集箱壳体13，控制壳体11左端可拆卸安装水箱壳体12，控制壳体11右端可拆卸安装收集箱壳体13，从而实现清洁机器人1的模块化，使控制壳体11、水箱壳体12和收集箱壳体13实现自由运作，方便对清洁机器人1的尺寸进行变化，且水箱壳体12的内部通过水管连接控制壳体11，收集箱壳体13通过管道连接控制壳体11，达到能够在不影响整体使用的情况下，对清洁机器人1实现模块化运动的效果，控制壳体11两端侧面设有限位凸块111，水箱壳体12和收集箱壳体13内壁两端均设有限位槽121，通过限位凸块111卡接在限位槽121的内部，使控制壳体11、水箱壳体12和收集箱壳体13相互连接，且方便水箱壳体12和收集箱壳体13自由组合的效果。

调整装置2设置在清洁机器人1的内部，起到固定的作用，调整装置2包括滑槽21、旋转电机22、电动推杆23和活动杆24，滑槽21设置在控制壳体11的内部前端，滑槽21内部滑动连接旋转电机22，方便使旋转电机22带动水箱壳体12和收集箱壳体13脱离清洁机器人1的卡接区域，旋转电机22内侧通过螺栓安装电动推杆23，电动推杆23的固定安装在控制壳体11的内部，对电动推杆23起到固定的作用，防止在运行时电动推杆23发生移动和偏移，旋转电机22的输出端连接活动杆24，活动杆24设置为两组，左端活动杆24的一端转动连接在水箱壳体12的内部中间，右端活动杆24的一端转动连接在收集箱壳体13的内部中间，使旋转电机22能够带动水箱壳体12和收集箱壳体13进行旋转，当需要改变清洁机器人1的长度时，通过中央控制系统4检测障碍物的间距和高度，使中央控制系统4控制电动推杆23和旋转电机22启动，使电动推杆23推动旋转电机22在滑槽21内，向外端移动，使水箱壳体12和收集箱壳体13脱落卡接区域，此时启动旋转电机22，使旋转电机22带动水箱壳体12和收集箱壳体13向上端旋转，直至使水箱壳体12和收集箱壳体13内壁之间相互接触后停止转动，此时启动活动杆24，使活动杆24缩短，使水箱壳体12和收集箱壳体13的底部与控制壳体11的顶部接触，从而增加清洁机器人1的高度，减少清洁机器人1的长度，使控制壳体11可进入特殊区域进行打扫，且在没有水箱壳体12和收集箱壳体13的阻挡下，使控制壳体11底端的清洁刷能够直接对地面进行清扫，进而达到使清洁机器人1能够进入狭窄和凹面处进行打扫，增加清洁机器人1的适用性，且增加清洁机器人1的清洁力度的效果，其中旋转电机22设置为三相异步电动机，活动杆24设置为伸缩杆。

自调整装置3设置在控制壳体11的四周，在自调整装置3的作用下，使水箱壳体12和收集箱壳体13旋转时的角度始终与地面保持平行，自调整装置3包括销轴31、微型电机32、伸缩杆33、滑块34和动态倾角传感器35，销轴31均连接在水箱壳体12和收集箱壳体13的外壁两端，起到连接作用，销轴31表面连接微型电机32的输出端，方便微型电机32带动水箱壳体12和收集箱壳体13进行自转的效果，销轴31外壁转动连接伸缩杆33，伸缩杆33的另一端转动连接在滑块34的外壁，滑块34滑动连接在控制壳体11的内部四周，方便对水箱壳体12和收集箱壳体13进行限位，防止水箱壳体12和收集箱壳体13在运作时发生偏移和掉落，且在滑块34的作用下，防止伸缩杆33对防止水箱壳体12和收集箱壳体13的旋转造成影响，水箱壳体12和收集箱壳体13内部底端安装动态倾角传感器35，动态倾角传感器35连接微型电机32，动态倾角传感器35通过微型电机32调试水箱壳体12和收集箱壳体13与地面的垂直度，当水箱壳体12和收集箱壳体13进行旋转时，通过动态倾角传感器35检测水箱壳体12和收集箱壳体13与地面的垂直度，当水箱壳体12和收集箱壳体13偏离垂直度时，动态倾角传感器35将数据传输给中央控制系统4，中央控制系统4将偏移指令传输给微型电机32，使微型电机32带动水箱壳体12和收集箱壳体13进行自转调整，使水箱壳体12和收集箱壳体13始终与地面保持平行，进而达到可控制水箱壳体12和收集箱壳体13的旋转角度的效果，进而达到防止额外增加清洁机器人1的高度，防止高度不可控，无法进入狭窄空间进行打扫的效果，其中微型电机32设置为三相异步电动机。

中央控制系统4连接视觉模块5，方便对视觉模块5的图像数据进行传输，中央控制系统4包括驱动装置41和接触感传感器42，中央控制系统4连接驱动装置41和接触感传感器42，驱动装置41通过中央控制系统4自主控制清洁机器人1的清理轨迹，中央控制系统4由CPU构成，使中央控制系统4能够自主控制清洁机器人1进行驱动清洁，接触感传感器42用来控制清洁机器人1与障碍物的接触距离，保证清洁度的同时，防止清洁机器人1因撞击而损坏的效果。

视觉模块5连接中央控制系统4，视觉模块5将采集的图形数据进行3D成像，再将图像信号通过中央控制系统4传输给手机终端8进行显示，视觉模块5包括红外相机51、3D相机52、深度相机53、彩色相机54、超声波传感器55、激光测距传感器56和三维扫描仪57，红外相机51采集四周环境数据，并传输给视觉模块5进行成像，3D相机52采集四周环境的3D图像，深度相机53采集四周地形的深度和障碍物的初步尺寸，彩色相机54采集四周环境的色彩，并对成像的地图进行填充，超声波传感器55采集其他器件没有采集到的障碍物，激光测距传感器56测量障碍物的间距，且测量清洁机器人1与障碍物的间距，三维扫描仪57采集四周环境的三维数据，并结合其他器件采集的数据三维成像，通过清洁机器人1自主在房间和环境内进行行动，此时红外相机51、3D相机52和彩色相机54对环境和障碍物进行采集，将采集数据传输给视觉模块5进行3D成像，且通过深度相机53、超声波传感器55、激光测距传感器56，对成像的数据赋予精准尺寸，再通过三维扫描仪57对四周环境的三维数据进行采集，并结合其他器件采集的数据三维成像，使3D成像的地图更加真实和准确，进而达到保证清洁机器人1自主控制清洁精准度高，清洁轨迹更加明确和精准，增加清洁度的效果。

定位模块6连接中央控制系统4，定位模块6将清洁机器人1的位置实时传输给手机终端8，方便手机终端8对清洁机器人1的清洁轨迹进行设置和查看的效果，通讯模块7用来使手机终端8与连接中央控制系统4连接，方便使手机终端8无线操控和查看清洁机器人1的清洗轨迹。

在具体使用时，本领域技术人员通过清洁机器人1自主在房间和环境内进行行动，此时红外相机51、3D相机52和彩色相机54对环境和障碍物进行采集，将采集数据传输给视觉模块5进行3D成像，且通过深度相机53、超声波传感器55、激光测距传感器56，对成像的数据赋予精准尺寸，再通过三维扫描仪57对四周环境的三维数据进行采集，并结合其他器件采集的数据三维成像，使3D成像的地图更加真实和准确，再通过通讯模块7将带有尺寸的3D地图和清洁机器人1的位置传输给手机终端8，使手机终端8查看更加清楚，且方便手机终端8手动控制清洁机器人1的清洗轨迹，当在清洁机器人1在清洁作业时遇到狭窄或凹面地形时，通过中央控制系统4检测障碍物的间距和高度，使中央控制系统4控制电动推杆23和旋转电机22启动，使电动推杆23推动旋转电机22在滑槽21内，向外端移动，使水箱壳体12和收集箱壳体13脱落卡接区域，此时启动旋转电机22，使旋转电机22带动水箱壳体12和收集箱壳体13向上端旋转，此时动态倾角传感器35将数据传输给中央控制系统4，中央控制系统4将偏移指令传输给微型电机32，使微型电机32带动水箱壳体12和收集箱壳体13进行自转调整，使水箱壳体12和收集箱壳体13始终与地面保持平行，直至使水箱壳体12和收集箱壳体13内壁之间相互接触后停止转动，此时启动活动杆24，使活动杆24缩短，使水箱壳体12和收集箱壳体13的底部与控制壳体11的顶部接触，从而增加清洁机器人1的高度，减少清洁机器人1的长度，使控制壳体11可进入特殊区域进行打扫，且在没有水箱壳体12和收集箱壳体13的阻挡下，使控制壳体11底端的清洁刷能够直接对凹面进行清扫，进而达到使清洁机器人1能够进入狭窄和凹面处进行打扫，增加清洁机器人1的适用性，且增加清洁机器人1的清洁力度的效果。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，包括清洁机器人(1)和中央控制系统(4)，其特征在于：还包括设置在清洁机器人(1)内部的调整装置(2)，和设置在清洁机器人(1)外壁四周的自调整装置(3)；

所述中央控制系统(4)电性连接调整装置(2)、自调整装置(3)、视觉模块(5)、定位模块(6)和通讯模块(7)，所述中央控制系统(4)通过通讯模块(7)无线连接手机终端(8)。

2.根据权利要求1所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述清洁机器人(1)包括控制壳体(11)、水箱壳体(12)和收集箱壳体(13)，所述控制壳体(11)左端可拆卸安装水箱壳体(12)，所述控制壳体(11)右端可拆卸安装收集箱壳体(13)。

3.根据权利要求2所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述控制壳体(11)两端侧面设有限位凸块(111)，所述水箱壳体(12)和收集箱壳体(13)内壁两端均设有限位槽(121)，所述限位凸块(111)卡接在限位槽(121)的内部。

4.根据权利要求1所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述调整装置(2)包括滑槽(21)，所述滑槽(21)设置在控制壳体(11)的内部前端，所述滑槽(21)内部滑动连接旋转电机(22)，所述旋转电机(22)内侧通过螺栓安装电动推杆(23)，所述电动推杆(23)的固定安装在控制壳体(11)的内部。

5.根据权利要求4所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述旋转电机(22)的输出端连接活动杆(24)，所述活动杆(24)设置为两组，左端所述活动杆(24)的一端转动连接在水箱壳体(12)的内部中间，右端所述活动杆(24)的一端转动连接在收集箱壳体(13)的内部中间。

6.根据权利要求1所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述自调整装置(3)包括销轴(31)，所述销轴(31)均连接在水箱壳体(12)和收集箱壳体(13)的外壁两端，所述销轴(31)表面连接微型电机(32)的输出端，所述销轴(31)外壁转动连接伸缩杆(33)，所述伸缩杆(33)的另一端转动连接在滑块(34)的外壁，所述滑块(34)滑动连接在控制壳体(11)的内部四周。

7.根据权利要求6所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述水箱壳体(12)和收集箱壳体(13)内部底端安装动态倾角传感器(35)，所述动态倾角传感器(35)连接微型电机(32)，所述动态倾角传感器(35)通过微型电机(32)调试水箱壳体(12)和收集箱壳体(13)与地面的垂直度。

8.根据权利要求1所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述中央控制系统(4)连接驱动装置(41)和接触感传感器(42)，所述驱动装置(41)通过中央控制系统(4)自主控制清洁机器人(1)的清理轨迹。

9.根据权利要求1所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述视觉模块(5)连接红外相机(51)、3D相机(52)、深度相机(53)、彩色相机(54)、超声波传感器(55)、激光测距传感器(56)和三维扫描仪(57)，所述红外相机(51)采集四周环境数据，并传输给视觉模块(5)进行成像，所述3D相机(52)采集四周环境的3D图像，所述深度相机(53)采集四周地形的深度和障碍物的初步尺寸，所述彩色相机(54)采集四周环境的色彩，并对成像的地图进行填充，所述超声波传感器(55)采集其他器件没有采集到的障碍物，所述激光测距传感器(56)测量障碍物的间距，且测量清洁机器人(1)与障碍物的间距，所述三维扫描仪(57)采集四周环境的三维数据，并结合其他器件采集的数据三维成像。

10.根据权利要求1所述的一种清洁机器人控制系统及控制清洁机器人的方法，其特征在于，所述定位模块(6)对清洁机器人(1)的位置进行定位，并将具体位置传输给手机终端(8)，所述通讯模块(7)包括WIFI/4G/5G/蓝牙，所述手机终端(8)通过通讯模块(7)无线连接中央控制系统(4)。

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