CN114569002A - 智能清洁机器人及其控制方法 - Google Patents

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CN114569002A CN202210271603.XA CN202210271603A CN114569002A CN 114569002 A CN114569002 A CN 114569002A CN 202210271603 A CN202210271603 A CN 202210271603A CN 114569002 A CN114569002 A CN 114569002A
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唐睿智
王煜
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Abstract

本发明公开了一种智能清洁机器人及其控制方法，包括，清洁机器人移动至楼梯处后，根据清洁机器人前方的距离传感器前进至距楼梯跨步面lf处，lf数值介于
Figure DDA0003553546930000011
和
Figure DDA0003553546930000012
之间，其中
Figure DDA0003553546930000013
和
Figure DDA0003553546930000014
分别是清洁机器人机体与楼梯跨步面距离的最小值和最大值；两对电动推杆同时作用，抬升清洁机器人机体，直至机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶跨步面距离变大时，电动推杆停止驱动；本发明可以实现楼梯的自动清洁。

Description

智能清洁机器人及其控制方法
技术领域
本发明涉及智能清洁机器人领域，尤其是涉及一种智能清洁机器人及其控制方法。
背景技术
目前市面上尚未出现具有楼梯攀爬和清洁功能的清洁机器人，清洁楼梯只能依靠人力。在中国发明专利说明书CN103405198A中公开了一种爬楼梯自动清洁机，这种爬楼梯自动清洁机利用定滑轮与传动绳将前后底板分别抬升，以达到爬楼清洁的目的。在中国发明专利说明书CN202110112975.3中也公开了一种带有爬楼功能的扫地机器人，这种扫地机器人包括两个带体，带体尾部的支撑板，利用支撑板与台阶的抵触作用使扫地机器人本体实现上升。
在这两种具有爬楼功能的扫地机器人中，由于二者均着重于爬楼功能，而忽略了楼梯清洁功能，对楼梯的清洁功能并不完善甚至未提及，并且在爬楼时容易由于设计结构过于简单而导致重心不稳，从而使攀爬出现失误。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能清洁机器人及其控制方法，旨在解决智能清洁。
本发明提供用于楼梯攀爬的智能清洁机器人控制方法，包括，
S1、清洁机器人根据机体前方的距离传感器前进至距楼梯跨步面lf处，lf数值介于
Figure BDA0003553546910000021
和
Figure BDA0003553546910000022
之间，其中
Figure BDA0003553546910000023
和
Figure BDA0003553546910000024
分别是清洁机器人机体与楼梯跨步面距离的最小值和最大值；
S2、两对电动推杆同时作用，抬升清洁机器人机体，直至机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶跨步面距离变大时，电动推杆停止驱动；
S3、驱动轮驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于前轮升降机构的距离传感器检测到前轮升降机构距台阶跨步面距离为l1处时，驱动轮停止驱动，l1数值介于
Figure BDA0003553546910000025
和
Figure BDA0003553546910000026
之间，
Figure BDA0003553546910000027
和
Figure BDA0003553546910000028
分别是保证清洁机器人能顺利进行楼梯攀爬所预设的升降机构与楼梯跨步面距离的最小值和最大值；
S4、前轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于后轮升降机构的距离传感器检测到后轮升降机构距台阶跨步面距离为l1时，驱动轮停止驱动；
S5、后轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于清洁机器人机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶的跨步面的距离为lf时，停止驱动，清洁机器人完成一级楼梯攀爬；
S6、对楼梯进行清洁。
本发明还提供一种用于楼梯攀爬的智能清洁机器人，使用智能清洁楼梯控制方法。
采用本发明实施例，可以实现对楼梯的智能清洁。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人控制方法的流程图；
图2是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人的侧视示意图；
图3是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人的机体内部示意图；
图4是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人的机体底部示意图。
附图标记说明：
1：智能清洁机器人机体；2：扶手清洁机械臂；3：后左电动推杆；4：前左电动推杆；5：驱动轮；6：扶手清洁机械抓手；7：前右电动推杆；8：后右电动推杆；9：电控水箱；10：吸尘风机；11：灰尘盒；12：滚刷支架；13：滚刷电机；14：滚刷；15：万向轮；16：驱动轮电机。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
方法实施例
根据本发明实施例，提供了一种用于楼梯攀爬的智能清洁机器人控制方法，
图1是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人控制方法的流程图，如图1所示，具体包括：
S1、清洁机器人移动至楼梯处后，根据清洁机器人前方的距离传感器前进至距楼梯跨步面lf处，lf数值介于
Figure BDA0003553546910000041
和
Figure BDA0003553546910000042
之间，其中
Figure BDA0003553546910000043
和
Figure BDA0003553546910000044
分别是清洁机器人机体与楼梯跨步面距离的最小值和最大值；人为设置最大值和最小值。
S2、两对电动推杆同时作用，抬升清洁机器人机体，直至机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶跨步面距离变大时，电动推杆停止驱动；
S2进一步包括：
清洁机器人记录下此时电动推杆的抬升高度，若清洁机器人在清洁过程中，两对电动推杆同时作用，抬升机体的动作，并获得了n组抬升高度的数据，则将n组抬升高度平均值a作为预测抬升高度，并在后续抬升动作中清洁机器人将自行将机体抬升a。
S3、驱动轮驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于前轮升降机构的距离传感器检测到前轮升降机构距台阶跨步面距离为l1处时，驱动轮停止驱动，l1数值介于
Figure BDA0003553546910000045
和
Figure BDA0003553546910000046
之间，
Figure BDA0003553546910000047
和
Figure BDA0003553546910000048
分别是保证清洁机器人能顺利进行楼梯攀爬所预设的升降机构与楼梯跨步面距离的最小值和最大值；
S4、位于前轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于后轮升降机构的距离传感器检测到后轮升降机构距台阶跨步面距离为l1时，驱动轮停止驱动；
S5、位于后轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于清洁机器人机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶的跨步面的距离为lf时，停止驱动，清洁机器人完成一级楼梯攀爬；
S6、对楼梯进行清洁。
S6进一步包括：
S61、驱动轮驱动清洁机器人沿楼梯台阶面左右移动对楼道的清洁，在清洁机器人移动的同时，滚刷和吸尘风机分别持续运转，电控水箱持续渗水，以完成对楼道的清洁；
S61进一步包括：清洁机器人记录楼梯的楼梯宽度，若清洁机器人在清洁过程中仍存在清洁楼道的动作，并获得了n组楼道宽度的数据，则将n组楼道宽度平均值作为清洁过程中的预测楼道宽度进行清洁。
S62、若位于滚刷后方的视觉传感器检测到垃圾未被收集入灰尘盒中，滚刷和吸尘风机提高转速，直至视觉传感器检测到垃圾收集入灰尘盒。
S62进一步包括：
若滚刷和吸尘风机均达到设定的最高转速，经过设定时间后，清洁机器人关闭滚刷和吸尘风机。
对楼梯进行清洁进一步包括：
驱动轮驱动清洁机器人移动至靠近楼梯扶手一侧，位于清洁机器人上方的扶手清洁机械臂利用视觉传感器接近楼梯扶手，清洁机器人获取触觉传感器的信息，控制楼道清洁机械臂的抓手调整合适的形状抓住扶手，抓手上的电控水箱开始渗水，同时扶手清洁机械臂沿着扶手来回移动，对楼梯扶手进行清洁。
清洁机器人获取触觉传感器的信息，控制楼道清洁机械臂的抓手调整合适的形状进一步包括：记录下楼梯扶手的形状，若清洁机器人在清洁过程中仍存在清洁楼梯扶手的动作，则扶手清洁机械臂上的抓手在接触到楼梯扶手后，自行调整为已记录的形状，以抓紧扶手。
抓手上的电控水箱开始渗水，同时扶手清洁机械臂沿着扶手来回移动，对楼梯扶手进行清洁进一步包括：记录扶手清洁机械臂的运动距离，若清洁机器人在清洁过程中仍存在清洁楼梯扶手的动作，并获得了n组运动距离的数据，则将n组运动距离的平均值b作为预测运动距离，并在后续清洁动作中扶手清洁机械臂将自行在清洁楼梯扶手时运动b。
具体的实施步骤如下：
步骤100：清洁机器人移动至楼梯处后，凭借位于清洁机器人机体前方的距离传感器，前进至距楼梯跨步面lf处，其数值应介于lfmin和lfmax之间，lfmin和lfmax分别是保证清洁机器人能顺利进行楼梯攀爬所预设的清洁机器人机体与楼梯跨步面距离的最小值和最大值。
步骤110：若传感器检测到lf小于lfmin，则清洁机器人将以v0的速度匀速后退，直至lf介于lfmin与lfmax之间；若传感器检测到lf大于lfmax，则清洁机器人将以v0的速度匀速前进，直至lf介于lfmin与lfmax之间。
步骤120：位于前后升降装置的两对电动推杆同时作用，抬升清洁机器人机体，直至机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶跨步面距离变大时，电动推杆停止驱动，同时清洁机器人记录下此时电动推杆的抬升高度。
步骤130：若清洁机器人在此后t1内的清洁过程中仍存在两对电动推杆同时作用，抬升机体的动作，并获得了n组抬升高度的数据，则将平均值
Figure BDA0003553546910000071
作为预测抬升高度，并在后续抬升动作中清洁机器人将自行将机体抬升
Figure BDA0003553546910000072
步骤140：驱动轮驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于前轮升降机构的距离传感器检测到前轮升降机构距台阶跨步面距离为l1处时，驱动轮停止驱动，其数值应介于l1min和l1max之间，l1min和l1max分别是保证清洁机器人能顺利进行楼梯攀爬所预设的升降机构与楼梯跨步面距离的最小值和最大值。
步骤150：若传感器检测到l1小于l1min，则清洁机器人将以v0的速度匀速后退，直至l1介于l1min和l1max之间；若传感器检测到l1大于l1max，则清洁机器人将以v0的速度匀速前进，直至l1介于l1min和l1max之间。
步骤160：位于前轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮随后继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于后轮升降机构的距离传感器检测到后轮升降机构距台阶跨步面距离为l1时，驱动轮停止驱动。
步骤170：若传感器检测到l1小于l1min，则清洁机器人将以v0的速度匀速后退，直至l1介于l1min和l1max之间；若传感器检测到l1大于l1max，则清洁机器人将以v0的速度匀速前进，直至l1介于l1min和l1max之间。
步骤180：位于后轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮随后继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于清洁机器人机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶的跨步面的距离为lf时，停止驱动，此时清洁机器人完成一级楼梯攀爬。
步骤190：若传感器检测到lf小于lfmin，则清洁机器人将以v0的速度匀速后退，直至lf介于lfmin和lfmax之间；若传感器检测到lf大于lfmax，则清洁机器人将以v0的速度匀速前进，直至lf介于lfmin和的lfmax之间。
步骤210：驱动轮驱动清洁机器人沿楼梯台阶面左右移动t2，以进行对楼道的清洁，并记录下此级楼梯的楼梯宽度，在清洁机器人移动的同时，滚刷和吸尘风机分别以
Figure BDA0003553546910000081
和nf1的转速持续运转，并且电控水箱持续渗水，以完成对楼道的清洁。
步骤220：若位于滚刷后方的视觉传感器检测到仍有灰尘、纸屑等垃圾未被收集入灰尘盒中，则滚刷和吸尘风机会分别提高转速至
Figure BDA0003553546910000082
和nf2，以此类推，直至视觉传感器检测到垃圾已被收集入灰尘盒为止；若滚刷和吸尘风机均达到最高转速
Figure BDA0003553546910000083
和
Figure BDA0003553546910000084
后经过了t3，清洁机器人自行结束此处的工作任务
步骤230：若清洁机器人在此后t4内的清洁过程中仍存在清洁楼道的动作，并获得了n组楼道宽度的数据，则将平均值
Figure BDA0003553546910000085
作为预测楼道宽度。
步骤240：驱动轮驱动清洁机器人移动至靠近楼梯扶手一侧，位于清洁机器人上方的扶手清洁机械臂利用视觉传感器接近楼梯扶手，并依靠搭载的触觉传感器，使清洁机器人控制楼道清洁机械臂的抓手调整合适的形状，以抓紧扶手，并记录下楼梯扶手的形状，抓住扶手后，抓手上的电控水箱开始渗水，同时扶手清洁机械臂沿着扶手来回移动，以此对楼梯扶手进行清洁，并记录下此时扶手清洁机械臂的运动距离。
步骤250：若清洁机器人在此后t5内的清洁过程中仍存在清洁楼梯扶手的动作，则扶手清洁机械臂上的抓手在接触到楼梯扶手后，自行调整为已记录的形状，以抓紧扶手。
步骤260：若清洁机器人在此后t5内的清洁过程中仍存在清洁楼梯扶手的动作，并获得了n组运动距离的数据，则将平均值
Figure BDA0003553546910000086
作为预测运动距离，并在后续清洁动作中扶手清洁机械臂将自行在清洁楼梯扶手时运动sa。
装置实施例
根据本发明实施例，提供了一种用于楼梯攀爬的智能清洁机器人，图2是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人的侧视示意图，如图2所示，具体包括：
将清洁机器人的功能分为升降模块和清洁模块。
图3是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人的机体内部示意图，如图3所示：
在升降模块中，当清洁机器人走到楼梯处时，前后两对电动推杆同时抬升机体，而后驱动轮驱动清洁机器人前进一小段距离；前进完毕后，前面一对电动推杆缩回，再前进一小段距离；前进完毕后，后面一对电动推杆缩回，再前进一小段距离，此时完成一节楼梯攀爬。
图4是本发明实施例的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人的机体底部示意图，如图4所示：
在清洁模块中，清洁机器人在一级楼梯上左右移动，同时滚刷和吸尘风机持续运转，用以将垃圾收集入灰尘盒，电控水箱持续渗水，用以拖洗地面，在清洁机器人移动至扶手一侧时，机械臂自行抓住扶手，沿扶手移动，以对扶手进行清洁。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于楼梯攀爬的智能清洁机器人控制方法，其特征在于，包括，
S1、清洁机器人根据机体前方的距离传感器前进至距楼梯跨步面lf处，lf数值介于
Figure FDA0003553546900000011
和
Figure FDA0003553546900000012
之间，其中
Figure FDA0003553546900000013
和
Figure FDA0003553546900000014
分别是清洁机器人机体与楼梯跨步面距离的最小值和最大值；
S2、两对电动推杆同时作用，抬升清洁机器人机体，直至机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶跨步面距离变大时，电动推杆停止驱动；
S3、驱动轮驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于前轮升降机构的距离传感器检测到前轮升降机构距台阶跨步面距离为l1处时，驱动轮停止驱动，l1数值介于
Figure FDA0003553546900000018
和
Figure FDA0003553546900000017
之间，
Figure FDA0003553546900000015
和
Figure FDA0003553546900000016
分别是保证清洁机器人能顺利进行楼梯攀爬所预设的升降机构与楼梯跨步面距离的最小值和最大值；
S4、前轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于后轮升降机构的距离传感器检测到后轮升降机构距台阶跨步面距离为l1时，驱动轮停止驱动；
S5、后轮升降机构的一对电动推杆完全缩回，驱动轮继续驱动清洁机器人前进一小段距离，直至位于清洁机器人机体前方的距离传感器检测到机体距离下一级台阶的跨步面的距离为lf时，停止驱动，清洁机器人完成一级楼梯攀爬；
S6、对楼梯进行清洁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2进一步包括：
清洁机器人记录下此时电动推杆的抬升高度，若清洁机器人在清洁过程中获得了n组抬升高度的数据，则将n组抬升高度平均值a作为预测抬升高度，并在后续抬升动作中清洁机器人将自行将机体抬升a。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S6进一步包括：
S61、驱动轮驱动清洁机器人沿楼梯台阶面左右移动对楼道的清洁，在清洁机器人移动的同时，滚刷和吸尘风机分别持续运转，电控水箱持续渗水，以完成对楼道的清洁；
S62、若位于滚刷后方的视觉传感器检测到垃圾未被收集入灰尘盒中，滚刷和吸尘风机提高转速，直至视觉传感器检测到垃圾收集入灰尘盒。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S61进一步包括：清洁机器人记录楼梯的楼梯宽度，若清洁机器人在清洁过程中获得了n组楼道宽度的数据，则将n组楼道宽度平均值作为清洁过程中的预测楼道宽度进行清洁。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S62进一步包括：
若滚刷和吸尘风机均达到设定的最高转速，经过设定时间后，清洁机器人关闭滚刷和吸尘风机。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S6进一步包括：
驱动轮驱动清洁机器人移动至靠近楼梯扶手一侧，位于清洁机器人上方的扶手清洁机械臂利用视觉传感器接近楼梯扶手，清洁机器人获取触觉传感器的信息，控制楼道清洁机械臂的抓手调整合适的形状抓住扶手，抓手上的电控水箱开始渗水，同时扶手清洁机械臂沿着扶手来回移动，对楼梯扶手进行清洁。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述清洁机器人获取触觉传感器的信息，控制楼道清洁机械臂的抓手调整合适的形状进一步包括：记录下楼梯扶手的形状，若清洁机器人在清洁过程中仍存在清洁楼梯扶手的动作，则扶手清洁机械臂上的抓手在接触到楼梯扶手后，自行调整为已记录的形状，以抓紧扶手。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述抓手上的电控水箱开始渗水，同时扶手清洁机械臂沿着扶手来回移动，对楼梯扶手进行清洁进一步包括：记录扶手清洁机械臂的运动距离，若清洁机器人在清洁过程获得了n组运动距离的数据，则将n组运动距离的平均值b作为预测运动距离，并在后续清洁动作中扶手清洁机械臂将自行在清洁楼梯扶手时运动b。
9.一种用于楼梯攀爬的智能清洁机器人，其特征在于，使用如权利要求1到8任意一项所述的用于楼梯攀爬的智能清洁机器人控制方法。
10.根据权利要求9所述的一种用于楼梯攀爬的智能清洁机器人，其特征在于，包括：升降模块，用于攀爬楼梯；清洁模块，用于攀爬楼梯完成后对楼梯进行清洁。
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JP2014019209A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology クローラ走行装置
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