CN114190821A - 一种行走顺畅的清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种行走顺畅的清洁机器人，涉及清洁机器人技术领域。该行走顺畅的清洁机器人，包括机器人主体、设于机器人主体前端的障碍物传感器，与障碍物传感器连接的控制芯片，障碍物传感器向上方倾斜设置以探测清洁机器人前方、上方的障碍物；控制芯片，用于根据清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势，判断是清洁机器人前方存在障碍物还是清洁机器人上方存在障碍物以进行对应的避障处理。采用本申请可以通过一个障碍物传感器实现前方障碍物避障和上方障碍物避障。

Description

一种行走顺畅的清洁机器人

技术领域

本申请涉及清洁机器人技术领域，特别是涉及一种行走顺畅的清洁机器人。

背景技术

清洁机器人前端通常设置有前视障碍物传感器，以检测前方障碍物，并在 触碰到前方障碍物前及时进行避障。然而，清洁机器人周围的障碍物除了前方 障碍物还有上方障碍物，为了避开上方障碍物，清洁机器人还需额外设置顶视 障碍传感器，以检测上方障碍物。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种行走顺畅的清洁机器人，可以通过一个 障碍物传感器实现前方障碍物避障和上方障碍物避障。具体技术方案如下：

一种行走顺畅的清洁机器人，包括机器人主体、设于所述机器人主体前端 的障碍物传感器，与所述障碍物传感器连接的控制芯片，

所述障碍物传感器向上方倾斜设置以探测所述清洁机器人前方、上方的障 碍物；

所述控制芯片，用于根据所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检 测到的信号值的变化趋势，判断是所述清洁机器人前方存在障碍物还是所述清 洁机器人上方存在障碍物以进行对应的避障处理。

可选的，所述障碍物传感器向上方的探测距离大于第一距离，所述第一距 离为所述清洁机器人的最高点与所述障碍物传感器在竖直方向的距离。

可选的，所述障碍物传感器向下方的探测距离小于第二距离，所述第二距 离为所述清洁机器人的最低点与所述障碍物传感器在竖直方向的距离。

可选的，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值的变化 趋势不符合预设变化趋势，则判定进行所述清洁机器人上方存在障碍物对应的 避障处理；

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值符合预 设变化趋势，则判定进行所述清洁机器人前方存在障碍物对应的避障处理。

可选的，所述预设变化趋势为：所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传 感器检测到的信号值与前进距离的平方比例相关，或所述清洁机器人前进过程 中所述障碍传感器检测到的信号值与前进距离比例相关。

可选的，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值的变化 趋势不符合预设变化趋势，则基于所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感 器检测到的信号值与第一阈值的比较结果，控制所述清洁机器人继续前进或规 避上方的障碍物。

可选的，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值大于第 一阈值，则控制所述清洁机器人规避上方的障碍物；

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值小于第 一阈值，则控制所述清洁机器人继续前进。

可选的，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值的变化 趋势符合预设变化趋势，则基于所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器 检测到的信号值与第二阈值的比较结果，控制所述清洁机器人继续前进或规避 前方的障碍物。

可选的，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值大于第 二阈值，则控制所述清洁机器人规避前方的障碍物；

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值小于第 二阈值，则控制所述清洁机器人继续前进。

可选的，所述障碍物传感器为红外障碍物传感器，所述红外障碍物传感器 包括红外发射管和红外接收管，所述红外接收管的轴心方向倾斜向上的角度范 围为：25度-65度。

本申请实施例提供的一种行走顺畅的清洁机器人，障碍物传感器向上方倾 斜设置以探测清洁机器人前方、上方的障碍物；控制芯片，用于根据清洁机器 人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势，判断是清洁机器人前 方存在障碍物还是清洁机器人上方存在障碍物以进行对应的避障处理。本申请 中，障碍物传感器倾斜设置，可以探测清洁机器人前方、上方的障碍物，控制 芯片可以根据清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值的变化趋 势，区分是前方存在障碍物还是上方存在障碍物，以进行相应的避障处理，可 以使得清洁机器人通过一个障碍物传感器实现前方障碍物避障和上方障碍物 避障，降低了成本。

另外，障碍物传感器向上方的探测距离大于第一距离，第一距离为清洁机 器人的最高点与障碍物传感器在竖直方向的距离，可以使得障碍物传感器探测 到清洁机器人最高点及最高点以下的上方障碍物，可以使得清洁人能够及时避 开上方障碍物。

另外，障碍物传感器向下方的探测距离小于第二距离，第二距离为清洁机 器人的最低点与障碍物传感器在竖直方向的距离，可以使得障碍物传感器不会 探测到地面，避免障碍物传感器探测到地面产生的信号值影响对前方障碍物和 上方障碍物的判断及避障处理

附图说明

为了更清楚地说明本申请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 中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种清洁机器人的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种障碍物传感器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种障碍物传感器的结构示意图；

图4a为清洁机器人前方存在障碍物时障碍物传感器的探测场景示意图；

图4b为前方存在障碍物场景下障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势；

图5a为清洁机器人上方存在水平障碍物时障碍物传感器的探测场景示意 图；

图5b为上方存在水平障碍物场景下障碍物传感器检测到的信号值的变化 趋势；

图6a为清洁机器人上方存在凹凸障碍物时障碍物传感器的探测场景示意 图；

图6b为上方存在凹凸障碍物场景下障碍物传感器检测到的信号值的变化 趋势；

图7a为清洁机器人上方存在倾斜障碍物时障碍物传感器的探测场景示意 图；

图7b为上方存在倾斜障碍物场景下障碍物传感器检测到的信号值的变化 趋势；

图8为一种障碍物传感器的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种行走顺畅的清洁机器人，包括 机器人主体1、设于机器人主体1前端的障碍物传感器2，与障碍物传感器2连接 的控制芯片3，障碍物传感器2向上方倾斜设置以探测清洁机器人前方、上方的 障碍物；

控制芯片3，用于根据清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号 值的变化趋势，判断是清洁机器人前方存在障碍物还是清洁机器人上方存在障 碍物以进行对应的避障处理。

本申请实施例中，障碍物传感器2向上方倾斜设置以使控制芯片根据清洁 机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势，判断是清洁机器 人前方存在障碍物还是清洁机器人上方存在障碍物以进行对应的避障处理。

其中，障碍物传感器向上倾斜角度为θ₁，θ₁的取值范围可以为25度-65度， 障碍物传感器的视场角θ₂可以为90度-180度，例如，参见图2，障碍物传感器2 向上倾斜角度θ₁为30度，障碍物传感器2的视场角θ₂为120度，障碍物传感器2 可以探测前方区域和上方区域。一种实现方式中，参见图8，障碍物传感器2为 红外障碍物传感器，红外障碍物传感器包括红外发射管21和红外接收管22，红 外接收管22的轴心方向倾斜向上角度为θ₁，θ₁的取值范围可以为25度-65度。

在清洁机器人前方或上方存在障碍物时，障碍物传感器可以检测到信号值， 信号值的大小可以表征障碍物传感器与障碍物的距离远近，然而仅仅根据信号 值的大小，清洁机器人难以区分是前方存在障碍物还是上方存在障碍物，清洁 机器人也就不知道是进行上方存在障碍物对应的避障处理，还是进行前方障碍 物对应的避障处理。

清洁机器人前方存在障碍物时障碍传感器检测到的信号值的变化趋势，与 清洁机器人上方存在障碍物时障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势是不 同的。因此，本申请实施例中控制芯片可以根据障碍物传感器检测到的信号值 的变化趋势，确定清洁机器人是前方存在障碍物还是上方存在障碍物，进而确 定是进行清洁机器人前方存在障碍物对应的避障处理还是进行清洁机器人上 方存在障碍物对应的避障处理。

可选的，其特征在于，障碍物传感器向上方的探测距离大于第一距离，第 一距离为清洁机器人的最高点与障碍物传感器在竖直方向的距离。

本申请实施例中，参见图3，第一距离为h1，障碍物传感器向上方的探测 距离大于第一距离h1，可以使得障碍物传感器探测到清洁机器人最高点及最高 点以下的上方障碍物，可以使得清洁人能够及时避开上方障碍物。

可选的，障碍物传感器向下方的探测距离小于第二距离，第二距离为清洁 机器人的最低点与障碍物传感器在竖直方向的距离。

本申请实施例中，参见图3，第二距离为h2，障碍传感器向下方的探测距 离小于h2，可以使得障碍物传感器不会探测到地面，避免障碍物传感器探测到 地面产生的信号值影响对前方障碍物和上方障碍物的判断及避障处理。

可选的，控制芯片用于：若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的 信号值的变化趋势不符合预设变化趋势，则判定进行清洁机器人上方存在障碍 物对应的避障处理；若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值符 合预设变化趋势，则判定进行清洁机器人前方存在障碍物对应的避障处理。

其中，预设变化趋势为：清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信 号值与前进距离的平方比例相关，或清洁机器人前进过程中障碍传感器检测到 的信号值与前进距离比例相关。

本申请实施例中，清洁机器人前方存在障碍物时障碍传感器检测到的信号 值的变化趋势，与清洁机器人上方存在障碍物时障碍物传感器检测到的信号值 的变化趋势是不同的。在障碍物传感器检测到的信号值为障碍物接收到的反射 信号的信号强度(反射信号为障碍物传感器发射的信号经障碍物反射后的信号) 时，障碍物传感器检测到的信号值与障碍物距离的平方比例相关，预设变化趋 势为：清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值与前进距离的平方 比例相关。在障碍物传感器检测到的信号值为障碍物距离时，预设变化趋势为： 清洁机器人前进过程中障碍物传感器前进过程中障碍物传感器检测到的信号 值与前进距离比例相关。

以障碍传感器检测到的信号值为障碍距离为例，在清洁机器人前方存在障 碍物时，清洁机器人前进时，清洁机器人与前方障碍物的距离与前进距离负比 例相关，而障碍物传感器检测到的信号值与障碍物距离负比例相关，那么障碍 物传感器检测到的信号值与前进距离正比例相关，那么，预设变化趋势为：障 碍物传感器检测到的信号值与前进距离正比例相关。

以障碍物传感器检测到的信号值为障碍物反射的信号强度为例，清洁机器 人周围存在障碍时，障碍物传感器检测到的信号值与清洁机器人前进距离的关 系如下：

参见图4a，图4a为清洁机器人前方存在障碍物时障碍物传感器的探测场景 示意图，障碍物传感器检测到的信号值的大小通常与障碍物距离的平方负比例 相关，清洁机器人前进距离与障碍物距离正比例相关，那么，障碍物传感器检 测到的信号值的大小与前进距离的平方正比例相关，参见图4b，图4b为前方存 在障碍物场景下障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势，该变化趋势可称为 第一变化趋势，第一变化趋势可以为：障碍物传感器检测到的信号值与清洁机 器人的前进距离的平方正比例相关。

参见图5a，图5a为清洁机器人上方存在水平障碍物时障碍物传感器的探测 场景示意图，在清洁机器人上方存在水平障碍物时，清洁机器人向前移动的过 程中，在障碍物传感器未移动至水平障碍物下方时，水平障碍物相当于在障碍 物传感器前方，障碍物传感器检测到的信号值随前进距离增加而增加，在障碍 物传感器移动至障碍物下方时，清洁机器人前进时，障碍物与障碍物传感器的 距离不变，障碍物传感器检测到的信号值不变，参见图5b，图5b为上方存在水 平障碍物场景下障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势，该变化趋势可称为 第二变化趋势，第二变化趋势可以为：障碍物传感器检测到的信号值保持不变。

参见图6a，图6a为清洁机器人上方存在凹凸障碍物时障碍物传感器的探测 场景示意图，在清洁机器人上方存在凹凸障碍物时，清洁机器人向前移动的过 程中，在障碍物传感器未移动至凹凸障碍物下方时，凹凸障碍物相当于在障碍 物传感器前方，障碍物传感器检测到的信号值随前进距离增加而增加，障碍物 传感器移动至上方障碍物较低处时，检测到信号值，在障碍物传感器从障碍物 较低点移开前，信号值不变，在障碍物传感器从移动至上方障碍物较高处时， 上方障碍物超出障碍物传感器的探测范围，障碍物传感器检测到的信号值为零， 参见图6b，图6b为上方存在凹凸障碍物场景下障碍物传感器检测到的信号值的 变化趋势，该变化趋势可称为第三变化趋势，第三变化趋势可以为：障碍物传 感器检测到的信号值保持不变，后变为零，

参见图7a，图7a为清洁机器人上方存在倾斜障碍物时障碍物传感器的探测 场景示意图，在清洁机器人上方存在倾斜障碍物时，清洁机器人向前移动的过 程中，在障碍物传感器未移动至凹凸障碍物下方时，凹凸障碍物相当于在障碍 物传感器前方，障碍物传感器检测到的信号值随前进距离增加而以一种规律增 加(比如，信号值与前进距离的平方正比例相关，比例系数为第一系数)，障 碍物传感器移动至上方倾斜障碍物下方时，障碍传感器与障碍物的距离逐渐增 加，碍物传感器检测到的信号值随前进距离增加而以另一种规律增加(比如， 信号值与前进距离的平方正比例相关，比例系数为第二系数，第二系数小于第 一系数)。参见图7b，图7b为上方存在倾斜障碍物场景下障碍物传感器检测到 的信号值的变化趋势，该变化趋势可称为第四变化趋势，第四变化趋势可以为： 障碍物传感器检测到的信号值先以一种规律增加，后以另一种规律增加。

本申请实施例中，若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值 符合预设变化趋势(第一变化趋势)，则判定进行清洁机器人前方存在障碍物 对应的避障处理。若障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势不符合预设变化 趋势(第一变化趋势)，则判定进行清洁机器人上方存在障碍物对应的避障处 理；或者，若障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势符合第二变化趋势，表 明障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势不符合第一变化趋势，则判定进行 清洁机器人上方存在障碍物对应的避障处理；或者，若障碍物传感器检测到的 信号值的变化趋势符合第三变化趋势，表明障碍物传感器检测到的信号值的变 化趋势不符合第一变化趋势，则判定进行清洁机器人上方存在障碍物对应的避 障处理；或者，若障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势符合第三变化趋势， 表明障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势不符合第一变化趋势，则判定进 行清洁机器人上方存在障碍物对应的避障处理。

可选的，为了进行清洁机器人上方障碍物的避障处理，控制芯片用于：若 清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势不符合预设 变化趋势，则基于清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值与第一 阈值的比较结果，控制清洁机器人继续前进或规避上方的障碍物。

本申请实施例中，若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值 的变化趋势不符合第一变化趋势，则控制芯片确定清洁机器人上方存在障碍物， 控制芯片可以采用第一阈值来判断清洁机器人是否接近上方障碍物(也就是与 上方障碍物是否保持安全距离)，若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测 到的信号值大于第一阈值，则判定清洁机器人接近上方障碍物(也就是与上方 障碍物达到安全距离)，控制芯片控制清洁机器人规避上方的障碍物，比如后 退。若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值小于第一阈值，则 判定清洁机器人未接近上方障碍物(也就是与上方障碍物未达到安全距离)， 则控制清洁机器人继续前进。

其中，第一阈值可以为在障碍物传感器上方预设安全距离设置上方障碍物 时，障碍物传感器检测到的信号值，预设安全距离可以为0.5～2厘米。

可选的，为了进行清洁机器人前方障碍物的避障处理，控制芯片用于：若 清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势符合预设变 化趋势，则基于清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值与第二阈 值的比较结果，控制清洁机器人继续前进或规避前方的障碍物。

本申请实施例中，若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值 的变化趋势符合第一变化趋势，则控制芯片确定清洁机器人前方存在障碍物， 控制芯片可以采用第二阈值来判断清洁机器人是否接近前方障碍物(也就是与 前方障碍物是否保持安全距离)，若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测 到的信号值大于第二阈值，则判定清洁机器人接近前方障碍物(也就是与前方 障碍物达到安全距离)，控制芯片控制清洁机器人规避前方的障碍物，比如后 退或转向。若清洁机器人前进过程中障碍物传感器检测到的信号值小于第二阈 值，则判定清洁机器人未接近前方障碍物(也就是与前方障碍物未达到安全距 离)，则控制清洁机器人继续前进。

其中，其中，第一阈值可以为在障碍物传感器前方预设安全距离设置前方 障碍物时，障碍物传感器检测到的信号值，预设安全距离可以为0.5～2厘米。第 一阈值可以与第二阈值不同。

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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。 凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在 本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种行走顺畅的清洁机器人，包括机器人主体、设于所述机器人主体前端的障碍物传感器，与所述障碍物传感器连接的控制芯片，其特征在于，所述障碍物传感器向上方倾斜设置以探测所述清洁机器人前方、上方的障碍物；

所述控制芯片，用于根据所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势，判断是所述清洁机器人前方存在障碍物还是所述清洁机器人上方存在障碍物以进行对应的避障处理。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述障碍物传感器向上方的探测距离大于第一距离，所述第一距离为所述清洁机器人的最高点与所述障碍物传感器在竖直方向的距离。

3.根据权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，所述障碍物传感器向下方的探测距离小于第二距离，所述第二距离为所述清洁机器人的最低点与所述障碍物传感器在竖直方向的距离。

4.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势不符合预设变化趋势，则判定进行所述清洁机器人上方存在障碍物对应的避障处理；

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值符合预设变化趋势，则判定进行所述清洁机器人前方存在障碍物对应的避障处理。

5.根据权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，所述预设变化趋势为：所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值与前进距离的平方比例相关，或所述清洁机器人前进过程中所述障碍传感器检测到的信号值与前进距离比例相关。

6.根据权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势不符合预设变化趋势，则基于所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值与第一阈值的比较结果，控制所述清洁机器人继续前进或规避上方的障碍物。

7.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值大于第一阈值，则控制所述清洁机器人规避上方的障碍物；

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值小于第一阈值，则控制所述清洁机器人继续前进。

8.根据权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值的变化趋势符合预设变化趋势，则基于所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值与第二阈值的比较结果，控制所述清洁机器人继续前进或规避前方的障碍物。

9.根据权利要求8所述的清洁机器人，其特征在于，所述控制芯片用于：

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值大于第二阈值，则控制所述清洁机器人规避前方的障碍物；

若所述清洁机器人前进过程中所述障碍物传感器检测到的信号值小于第二阈值，则控制所述清洁机器人继续前进。

10.根据权利要求1-9任一所述清洁机器人，其特征在于，所述障碍物传感器为红外障碍物传感器，所述红外障碍物传感器包括红外发射管和红外接收管，所述红外接收管的轴心方向倾斜向上的角度范围为：25度-65度。

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