CN114983293A - 一种自移动机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种自移动机器人。自移动机器人包括机器人主体、行走组件、碰撞传感器、沿边传感器及控制器，机器人主体包括前撞壳体，前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形。碰撞传感器，用于产生碰撞检测信号。沿边传感器用于收发沿边检测信号。控制器用于控制机器人主体执行沿边调整模式，在沿边调整模式中，控制器根据碰撞检测信号朝同一目标偏转方向逐步调整行走组件的前进方向，以逐步缩小沿边传感器与障碍物的相对距离，直至相对距离在预设沿边检测距离范围内，如此可避免自移动机器人因姿态调整幅度过大而容易出现过调问题，从而改善沿边行走效率较低的问题，有利于提高自移动机器人进入沿边行走模式的效率。

Description

一种自移动机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种自移动机器人。
背景技术
现有机器人遇到墙体时，可沿着墙体进行清洁。通常，机器人配置有沿墙检测器，机器人通过沿墙检测器检测机器人与墙体之间的距离。当机器人与墙体初次发生碰撞时，机器人需要调整姿态，使得沿墙检测器与墙体保持预设距离，然后机器人再沿着墙体进行前进。
目前机器人的沿边传感器的信号强度并非与沿边传感器至障碍物距离成线性关系，并不能通过沿边信号强度计算出机器人与障碍物距离，因此，使用沿边传感器沿障碍物行走的前提条件是:先能确定沿边传感器与障碍物距离处于期望沿边距离时的红外信号强度，然后机器将该信号强度作为参考值进行沿墙。
现有一些机器人的前撞壳体的外周侧轮廓呈圆形，机器人在墙体附近调整姿态时，机器人后退较小距离，原地旋转90°即可保证沿边传感器与障碍物距离处于期望沿边距离。但是，当一些机器人的前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形时，为了保证机器人在调整姿态时不与墙体发生碰撞，机器人在调整姿态时，需要后退足够距离以保证机器人的外周侧轮廓在旋转过程中不要触碰墙体，因此，机器人的后退距离往往过大，无法保证沿边传感器与障碍物距离处于期望沿边距离，则不符合沿边行走模式的要求，无法执行沿边行走，不容易可靠有效地实现沿边传感器与墙体保持预设距离的目的，如此也会降低机器人沿墙行走的效率。
发明内容
本发明实施例的一个目的旨在提供一种自移动机器人，旨在用于改善自移动机器人沿墙行走效率较低的问题。
在第一方面，本发明实施例提供一种自移动机器人，包括：
机器人主体，包括前撞壳体，所述前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形；
行走组件，安装于所述机器人主体上；
碰撞传感器，安装于所述机器人主体上，并与所述前撞壳体相邻设置，用于当所述前撞壳体与障碍物发生碰撞时，产生碰撞检测信号；
沿边传感器，安装于所述机器人主体的左侧或右侧，用于在所述机器人主体的左侧或右侧收发沿边检测信号；
控制器，安装于所述机器人主体上且与所述碰撞传感器以及所述沿边传感器电连接，可用于控制所述机器人主体执行沿边调整模式，在所述沿边调整模式中，所述控制器根据所述碰撞传感器反馈的碰撞检测信号朝同一目标偏转方向逐步调整所述行走组件的前进方向，以逐步缩小所述沿边传感器与所述障碍物的相对距离，直至所述相对距离在预设沿边检测距离范围内。
可选地，所述沿边调整模式包括以下步骤：
步骤A：所述前撞壳体与所述障碍物发生碰撞，触发所述碰撞传感器产生碰撞检测信号；
步骤B：所述控制器响应所述碰撞检测信号，控制所述行走组件驱动所述机器人主体后退，所述控制器控制所述行走组件驱动所述机器人主体朝目标偏转方向转动预设角度，以微调所述相对距离；
步骤C：所述控制器控制所述行走组件驱动所述机器人主体以调整后的位姿再次前进,所述控制器在所述机器人主体前进过程中检测所述碰撞传感器是否产生碰撞检测信号，若是，则执行步骤B，若否，则跳出步骤C。
可选地，所述沿边调整模式还包括步骤D，步骤D：所述机器人主体继续前进，所述控制器判断所述沿边检测信号是否持续稳定在预设强度阈值范围内，若是，则结束沿边调整模式，若否，则所述控制器根据与目标偏转方向相反的方向调整所述行走组件的前进方向，直至所述沿边传感器持续稳定在预设强度阈值范围内。
可选地，在所述步骤B中，所述预设角度小于或等于20°。
可选地，在所述步骤B中，所述预设角度为2°至10°。
可选地，在所述步骤B中，所述机器人主体后退的距离小于或等于第一距离与第二距离的差值，其中，所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最小距离为第一距离，所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最大距离为第二距离。
可选地，在所述步骤B中，所述机器人主体后退的距离小于或等于所述第一距离与所述第二距离的差值的二分之一。
可选地，在所述步骤B中，所述机器人主体后退的距离及所述预设角度满足以下约束条件：
Figure BDA0003723717280000031
OE＝x+d；
d*sinθ≤L；
其中，x为所述机器人主体后退的距离，θ为所述预设角度，d为所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最小距离，OE为所述机器人主体后退后，所述机器人主体的偏转中心至障碍物的距离，OF为所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最大距离，α为所述前撞壳体的预设轮廓参数，L为所述预设沿边检测距离范围。
可选地，所述障碍物为墙体，所述自移动机器人在前进过程中与所述障碍物发生初次碰撞，所述自移动机器人开始执行所述沿边调整模式，以调整所述沿边传感器与所述障碍物的相对距离在预设沿边检测距离范围内。
可选地，所述障碍物具有第一壁面和连接所述第一壁面的第二壁面，所述第一壁面与所述第二壁面呈夹角设置，所述自移动机器人沿所述第一壁面行走，当所述前撞壳体与所述第二壁面发生初次碰撞，所述自移动机器人开始执行所述沿边调整模式，以调整所述沿边传感器与所述第二壁面的相对距离在预设沿边检测距离范围内，并清洁所述第一壁面与所述第二壁面之间的夹角区域。
可选地，所述控制器先确定所述自移动机器人的沿边行走方式，再根据所述自移动机器人的沿边行走方式选择目标偏转方向。
可选地，若所述控制器确定所述自移动机器人的沿边行走方向为左侧沿边行走方向，则选择右旋转方向作为目标偏转方向；若所述控制器确定所述自移动机器人的沿边行走方向为右侧沿边行走方向，则选择左旋转方向作为目标偏转方向。
在本发明实施例提供的自移动机器人中，控制器在沿边调整模式中，根据碰撞传感器反馈的碰撞检测信号朝同一目标偏转方向逐步调整行走组件的前进方向，以逐步缩小沿边传感器与障碍物的相对距离，直至相对距离在预设沿边检测距离范围内，因此，当自移动机器人的前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形且遇到障碍物时，自移动机器人能够可靠有效地逐步将沿边传感器与障碍物的相对距离调整在预设沿边检测距离范围内，避免自移动机器人因姿态调整幅度过大而容易出现过调问题，从而改善沿边行走效率较低的问题，有利于提高自移动机器人进入沿边行走模式的效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例提供的一种自移动机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种自移动机器人的电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的自移动机器人沿着障碍物作左侧沿边行走方向的行走的示意图；
图4为本发明实施例提供的自移动机器人沿着障碍物作右侧沿边行走方向的行走的示意图；
图5a至图5d为常规技术提供的自移动机器人执行沿边调整模式的场景示意图；
图6a至图6g为本发明实施例提供的自移动机器人执行沿边调整模式的场景示意图；
图7为本发明实施例提供一种前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形的自移动机器人的等效示意图；
图8a至图8f为本发明实施例提供的自移动机器人在墙角区域进行清洁的场景示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
本发明实施例提供一种自移动机器人，其中，自移动机器人可以是清洁机器人、宠物机器人、搬运机器人或看护机器人等，其中，清洁机器人可以是扫地机器人、吸尘机器人、拖地机器人或洗地机器人等。
请一并参阅图1与图2，自移动机器人100包括机器人主体11、行走组件12、碰撞传感器13、沿边传感器14和控制器15。
机器人主体11作为自移动机器人100的承载主体，用于提供收容空间，以承载用于控制自移动机器人100工作的各类部件。机器人主体11包括前撞壳体111，前撞壳体111的外周侧轮廓呈矩形。其中，前撞壳体111安装于机器人主体11的前方，用于缓冲自移动机器人100与障碍物之间的碰撞。
行走组件12安装于机器人主体11上，用于驱动机器人主体11在待清洁表面上行走，其中，行走组件12可采用任意合适动力机构以驱动机器人主体11行走。
在一些实施例中，行走组件12包括左轮驱动单元和右轮驱动单元，左轮驱动单元和右轮驱动单元互相协作，共同驱动机器人主体11行走。其中，每个轮驱动单元都包括电机、轮驱动机构及行走轮，电机的转轴与轮驱动机构连接，行走轮与轮驱动机构连接，电机与控制器15电连接，根据控制器15发送的控制指令，控制轮驱动机构驱动行走轮转动，从而能够驱动机器人主体11前进或后退或转弯。
碰撞传感器13安装于机器人主体11上，并与前撞壳体111相邻设置，若前撞壳体111与障碍物发生碰撞，障碍物会挤压碰撞传感器13，因此，当前撞壳体111与障碍物发生碰撞时，碰撞传感器13产生碰撞检测信号，碰撞检测信号用于表示前撞壳体111与障碍物发生碰撞。
在一些实施例中，碰撞传感器13的数量为两组，两组碰撞传感器13对称分布在前撞壳体111的中心轴线的两侧，且每组碰撞传感器13与前撞壳体111相邻设置。当前撞壳体111的左侧与障碍物发生碰撞，左侧的一组碰撞传感器会产生碰撞检测信号。当前撞壳体111的右侧与障碍物发生碰撞，右侧的一组碰撞传感器会产生碰撞检测信号。当前撞壳体111的中部与障碍物发生碰撞，两组碰撞传感器均可以产生碰撞检测信号，如此可检测位于不同方位的障碍物，后期可针对性地选择相应的控制策略。
在一些实施例中，碰撞传感器13的数量为三组，其中，两组碰撞传感器13对称分布在前撞壳体111的中心轴线的两侧，当前撞壳体111的左侧与障碍物发生碰撞，左侧的一组碰撞传感器会产生碰撞检测信号，当前撞壳体111的右侧与障碍物发生碰撞，右侧的一组碰撞传感器会产生碰撞检测信号；其中，一组碰撞传感器13靠近前撞壳体111的中部，当前撞壳体111的中部与障碍物发生碰撞，上述一组碰撞传感器13会产生碰撞检测信号，如此可检测位于不同方位的障碍物，后期可针对性地选择相应的控制策略。
沿边传感器14安装于机器人主体的左侧或右侧，用于在机器人主体11的左侧或右侧收发沿边检测信号。
在一些实施例中，当沿边传感器14安装于机器人主体的左侧时，沿边传感器14朝着机器人主体的左侧发射沿边检测信号，沿边检测信号经过左侧的障碍物的反射后，再入射回沿边传感器14，因此沿边传感器14接收到由左侧的障碍物反射回的沿边检测信号。当沿边传感器14安装于机器人主体的右侧时，沿边传感器14朝着机器人主体的右侧发射沿边检测信号，沿边检测信号经过右侧的障碍物的反射后，再入射回沿边传感器14，因此沿边传感器14接收到由右侧的障碍物反射回的沿边检测信号。
其中，沿边传感器14的数量可以为两个，一个沿边传感器14安装于机器人主体的左侧，另一沿边传感器14安装于机器人主体的右侧。或者，沿边传感器14的数量可以为一个，一个沿边传感器14安装于机器人主体的左侧或右侧。
在一些实施例中，沿边传感器14可采用任意合适测距原理或测距形式的传感器，比如沿边传感器14包括红外收发器或超声波传感器等。
在一些实施例中，机器人主体11的左侧或右侧设有透光孔，透光孔设有镜片，沿边传感器安装于机器人主体11上，其中，沿边检测信号可透射出镜片。
控制器15安装于机器人主体11上且与碰撞传感器13以及沿边传感器14电连接，可用于控制机器人主体11执行沿边调整模式。沿边调整模式为调整自移动机器人进入沿边行走模式的模式，沿边行走模式为自移动机器人沿着障碍物的边沿进行行走的模式。通常，在沿着障碍物的边沿进行行走之前，自移动机器人需要执行沿边调整模式，后续方可高效率地执行沿边行走模式。
在一些实施例中，控制器15接收到沿边行走命令时，执行沿边调整模式，结束沿边调整模式后，再执行沿边行走模式。
在沿边调整模式中，控制器15根据碰撞传感器13反馈的碰撞检测信号朝同一目标偏转方向逐步调整行走组件12的前进方向，以逐步缩小沿边传感器与障碍物的相对距离，直至相对距离在预设沿边检测距离范围内。
目标偏转方向为用于指示自移动机器人100逐步缩小沿边传感器14与障碍物的相对距离的偏转方向。
在一些实施例中，控制器15先确定自移动机器人100的沿边行走方向，再根据自移动机器人100的沿边行走方向选择目标偏转方向，沿边行走方向为自移动机器人100沿着障碍物的边沿进行行走的方向。
在一些实施例中，若控制器15确定自移动机器人100的沿边行走方向为左侧沿边行走方向，则选择右旋转方向作为目标偏转方向，其中，左侧沿边行走方向为自移动机器人沿着障碍物的边沿行走时，障碍物位于自移动机器人左侧的方向。右旋转方向为自移动机器人相对障碍物朝自移动机器人的右侧进行旋转的方向。
请参阅图3，自移动机器人100遇到障碍物200时，可沿着障碍物200的边沿进行行走。当移动机器人100的沿边行走方向为左侧沿边行走方向时，相对移动机器人100而言，障碍物200在移动机器人100的沿边行走方向的左侧。控制器15根据碰撞检测信号朝右旋转方向调整行走组件12的前进方向，以逐步缩小沿边传感器与障碍物的相对距离。
若控制器15确定自移动机器人100的沿边行走方向为右侧沿边行走方向，则选择左旋转方向作为目标偏转方向，其中，右侧沿边行走方向为自移动机器人沿着障碍物的边沿行走时，障碍物位于自移动机器人右侧的方向。左旋转方向为自移动机器人相对障碍物朝自移动机器人的左侧进行旋转的方向。
请参阅图4，自移动机器人100遇到障碍物200时，可沿着障碍物200的边沿进行行走。当移动机器人100的沿边行走方向为右侧沿边行走方向时，相对移动机器人100而言，障碍物200在移动机器人100的沿边行走方向的右侧。控制器15根据碰撞检测信号朝左旋转方向调整行走组件12的前进方向，以逐步缩小沿边传感器与障碍物的相对距离。
控制器15根据碰撞传感器13反馈的碰撞检测信号，逐步地控制行走组件12朝同一目标偏转方向调整其前进方向，当行走组件12的前进方向被调整时，行走组件12会带动机器人主体11同时转动，机器人主体11转动时也会带动前撞壳体111、碰撞传感器13及沿边传感器14进行转动，逐步缩小沿边传感器14与障碍物的相对距离，直至相对距离在预设沿边检测距离范围内。
预设沿边检测距离范围为自移动机器人执行沿边行走模式时与障碍物保持的距离范围。在一些实施例中，预设沿边检测距离范围为1厘米至5厘米，例如预设沿边检测距离范围为1厘米至2厘米，或者1至3厘米，或者2至4厘米，或者2厘米或者3厘米等。
在本实施例中，当自移动机器人100的前撞壳体111的外周侧轮廓呈矩形，且自移动机器人100遇到障碍物时，自移动机器人能够朝同一目标偏转方向逐步微调沿边传感器14与障碍物的相对距离，从而能够可靠有效地逐步将沿边传感器14与障碍物的相对距离调整在预设沿边检测距离范围内，避免自移动机器人100因姿态调整幅度过大而容易出现过调问题，从而改善沿边行走效率较低的问题，有利于提高自移动机器人100进入沿边行走模式的效率。
在一些实施例中，障碍物为墙体，自移动机器人在前进过程中与障碍物发生初次碰撞，自移动机器人开始执行沿边调整模式，以调整沿边传感器与障碍物的相对距离在预设沿边检测距离范围内。
在一些实施例中，所述障碍物为满足指定要求的指定障碍物，满足指定要求的指定障碍物包括线段长度在搜索到各个障碍物中是最长的障碍物，自移动机器人采集环境的传感数据，根据传感数据，拟合生成每个障碍物的线段，然后在各个障碍物的线段中搜索线段长度最长的障碍物作为指定障碍物。通常，在室内环境中，墙体作为障碍物，其线段是最长的，因此，通常会选择墙体作为指定障碍物。
控制器15根据指定障碍物的位置及自移动机器人的当前位置，导航至指定障碍物。在一些实施例中，控制器15选择指定障碍物中与当前位置最近的位置作为目标位置，根据目标位置与当前位置，生成导航路径，根据导航路径，移动到指定障碍物的目标位置上。
当自移动机器人移动到指定障碍物的目标位置上时，自移动机器人会与障碍物的第一壁面发生碰撞，此时，自移动机器人将此次碰撞视为初始碰撞。接着，自移动机器人开始执行沿边调整模式。
通常，当自移动机器人为清洁机器人时，自移动机器人需要对室内进行清洁时，通常是先沿着墙体的边沿进行清洁，沿墙结束后，再按照弓字形路径对室内的中部区域进行清洁。在沿着墙体的边沿之前，自移动机器人需要执行沿边调整模式，后续方可高效率地执行沿边行走模式。当自移动机器人与墙体发生碰撞时，自移动机器人进入沿边调整模式。
在一些实施例中，沿边调整模式包括以下步骤：
步骤A：前撞壳体111与障碍物发生碰撞，触发碰撞传感器13产生碰撞检测信号，执行步骤B。
步骤B：控制器15响应碰撞检测信号，控制行走组件12驱动机器人主体11后退，控制器15控制行走组件12驱动机器人主体11朝目标偏转方向转动预设角度，以微调相对距离，执行步骤C。
步骤C：控制器15控制行走组件12驱动机器人主体11以调整后的位姿再次前进,控制器15在机器人主体11前进过程中检测碰撞传感器13是否产生碰撞检测信号，若是，则执行步骤B，若否，则跳出步骤C。
在步骤A中，当前撞壳体111与障碍物发生碰撞时，前撞壳体111与障碍物出现挤压，同时，前撞壳体111挤压碰撞传感器13，从而触发碰撞传感器13产生碰撞检测信号。其中，在步骤A中，机器人主体11在前进过程中，前撞壳体111与障碍物发生碰撞，即前撞壳体111的前侧与障碍物发生碰撞，触发碰撞传感器13产生碰撞检测信号。
在步骤B中，控制器15受碰撞检测信号的触发，向行走组件12发送后退命令，行走组件12根据后退命令，驱动机器人主体11后退。当机器人主体11后退时，机器人主体11会带动沿边传感器14同时后退。
后退结束后，控制器15向行走组件12发送偏转命令，行走组件12根据偏转命令，驱动机器人主体11朝目标偏转方向转动预设角度，以微调相对距离。
在一些实施例中，预设角度小于或等于20°，亦即预设角度的取值范围为(0°,20°]，此预设角度的取值范围能够兼容现有市面上大部分的自移动机器人在每次偏转时不会与障碍物发生碰撞的情形。
在一些实施例中，预设角度为(0°,10°]，或者[1°,10°]，或者[2°,10°]，或者[2°,20°]，或者预设角度为3°或4°或5°或6°或7°或8°等。
在步骤C中，机器人主体11朝目标偏转方向转动预设角度后，形成机器人主体11调整后的位姿。在机器人主体11调整后的位姿下，控制器15向行走组件15发送前进命令，行走组件15根据前进命令，控制行走组件12驱动机器人主体再次前进,亦即自移动机器人10沿着障碍物的边沿行走。控制器15在机器人主体11前进过程中按照预设频率访问碰撞传感器13，检测碰撞传感器13是否产生碰撞检测信号，若产生碰撞检测信号，则执行步骤B，亦即自移动机器人不断重复地执行步骤B的微调操作，直至相对距离在预设沿边检测距离范围内，从而能够保证自移动机器人能够可靠有效地将沿边传感器与障碍物的相对距离调整在预设沿边检测距离范围内，避免自移动机器人因姿态调整幅度过大而容易出现过调问题，以及避免出现漏清洁区域。
在一些实施例中，沿边调整模式还包括步骤D，步骤D：机器人主体11继续前进，控制器15判断沿边检测信号是否持续稳定在预设强度阈值范围内，若是，则结束沿边调整模式，若否，则控制器根据与目标偏转方向相反的方向调整行走组件的前进方向，直至沿边传感器持续稳定在预设强度阈值范围内。此处的沿边检测信号为经由障碍物反射回的沿边检测信号。
预设强度阈值范围为当相对距离在预设沿边检测距离范围内时，经由障碍物反射回的沿边检测信号的强度范围。在一些实施例中，预设强度阈值范围被配置为当相对距离为1厘米至5厘米内任一数值时的沿边检测信号的强度范围，例如，预设强度阈值范围为相对距离为2厘米时的沿边检测信号的强度。
若沿边检测信号的强度落入预设强度阈值范围内，则说明沿边传感器与障碍物的相对距离在预设沿边检测距离范围内。若沿边检测信号的强度不落入预设强度阈值范围内，则说明沿边传感器与障碍物的相对距离不在预设沿边检测距离范围内。
在沿边调整模式中，沿边检测信号的强度会偶尔落入预设强度阈值范围内，但并不有效地保证：当自移动机器人进入沿边行走模式沿着障碍物的边沿行走时，自移动机器人不会频繁地与障碍物发生碰撞。本实施例需要沿边检测信号的强度在预设距离和/或预设时长内都持续稳定在预设强度阈值范围内，亦即说明沿边传感器与障碍物保持的相对距离是持续稳定在预设沿边检测距离范围内，如此可有效地保证当自移动机器人进入沿边行走模式沿着障碍物的边沿行走时，自移动机器人不会频繁地与障碍物发生碰撞，进而控制器15可结束沿边调整模式，并可进入沿边行走模式。
预设距离为自定义的前进距离，所述前进距离为为当机器人主体朝目标偏转方向转动预设角度后，机器人主体沿着障碍物的边沿行走的距离，例如预设距离为5厘米或15厘米或20厘米等。
预设时长为自定义的前进时长，所述前进时长为当机器人主体朝目标偏转方向转动预设角度后，机器人主体沿着障碍物的边沿行走预设距离的时长，例如预设时长为3秒或5秒或10秒等。
若沿边检测信号不持续稳定在预设强度阈值范围内，则控制器15根据与目标偏转方向相反的方向调整行走组件的前进方向，直至沿边传感器持续稳定在预设强度阈值范围内，如此可有效可靠地将沿边传感器与障碍物的相对距离调整到预设沿边检测距离范围内。
在一些实施例中，当自移动机器人100的沿边行走方向为左侧沿边行走方向，目标偏转方向为右旋转方向时，若沿边检测信号不持续稳定在预设强度阈值范围内。控制器15根据左旋转方向调整行走组件的前进方向，直至沿边传感器持续稳定在预设强度阈值范围内。
在一些实施例中，当自移动机器人100的沿边行走方向为右侧沿边行走方向，目标偏转方向为左旋转方向时，若沿边检测信号不持续稳定在预设强度阈值范围内。控制器15根据右旋转方向调整行走组件的前进方向，直至沿边传感器持续稳定在预设强度阈值范围内。
为了详细阐述本实施例提供的自移动机器人的工作原理，下文结合图5a至图5d，及图6a至图6g进行详细说明，具体如下：
图5a至图5d为常规技术提供的自移动机器人执行沿边调整模式的场景示意图，其中，如图5a至图5d所示，为了便于说明，本文将前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形的自移动机器人的形状等效成矩形。
通常，沿边传感器14设置在自移动机器人100的右侧，当自移动机器人100进入沿边行走模式时，沿边传感器14与障碍物200的相对距离为2厘米。自移动机器人100的边长为30厘米，偏转中心到顶点的距离为21.2厘米。
如图5a所示，自移动机器人100的前撞壳体与障碍物200发生碰撞，此时，自移动机器人100的右侧边长与障碍物200呈90°的夹角。碰撞传感器13向控制器15发送碰撞检测信号。
如图5b所示，为了保证自移动机器人100的外周侧轮廓在旋转过程中不要触碰障碍物200，控制器15响应碰撞检测信号，控制行走组件驱动机器人主体后退7厘米。
如图5c所示，后退结束后，控制器15控制行走组件12驱动机器人主体11朝左旋转方向转动45°。
如图5d所示，旋转结束后，由于沿边传感器14与障碍物200的相对距离为7厘米，不符合沿边行走模式的要求，自移动机器人100需要频繁地调整姿态。目前机器人的沿边传感器的信号强度并非与沿边传感器至障碍物距离成线性关系，并不能通过沿边信号强度计算出机器与障碍物距离。因此使用沿边传感器沿障碍物行走的前提条件是:先能确定沿边传感器与障碍物距离处于期望沿边距离时红外信号强度，然后机器将该信号强度作为参考值进行沿墙。由于旋转结束后无法获得期望沿边距离，则不符合沿边行走模式的要求，无法执行沿边行走模式。
请参阅图6a至图6g，图6a至图6g为本发明实施例提供的自移动机器人执行沿边调整模式的场景示意图。
如图6a所示，自移动机器人100的前撞壳体与障碍物200发生碰撞，此时，自移动机器人100的右侧边长与障碍物200呈90°的夹角。碰撞传感器13向控制器15发送碰撞检测信号。
如图6b所示，控制器15响应碰撞检测信号，控制行走组件12驱动机器人主体11后退2厘米。
如图6c所示，后退结束后，由于自移动机器人100的沿边行走方向为右侧沿边行走方向，控制器15选择左旋转方向作为目标偏转方向，控制器15控制行走组件12驱动机器人主体11朝左旋转方向转动5°，此时，自移动机器人100的右侧边长与障碍物200的夹角为85°。
如图6d所示，控制器15控制行走组件12驱动机器人主体11以调整后的位姿再次前进15厘米，在前进15厘米的过程中，前撞壳体与障碍物200再次发生碰撞。此时，控制器15需要再次控制行走组件12驱动机器人主体11后退2厘米，并控制行走组件12驱动机器人主体11朝左旋转方向转动5°，并控制行走组件12驱动机器人主体11以调整后的位姿再次前进15厘米，并在前进15厘米的过程中检测是否收到碰撞检测信号，依次类推。
如图6e和图6f所示，控制器15控制机器人主体11调整多次位姿后，在前进15厘米的过程中，前撞壳体与障碍物200再次发生碰撞。
如图6g所示，控制器15在图6f所示的机器人主体11的位姿的基础上，后退2厘米(图6g未示出后退的状态情形)后，再朝左旋转方向转动5°，此时，自移动机器人100的右侧边长与障碍物200的夹角为0°，且沿边传感器14与障碍物200的相对距离为2厘米，此时的机器人主体11的位姿是符合进入沿边行走模式的要求的，但是自移动机器人100还不知悉已满足了沿边行走模式的要求，于是，控制器15还需要控制行走组件12驱动机器人主体11以调整后的位姿再次前进15厘米。由于在前进15厘米的过程中检测并未收到碰撞检测信号，并且，沿边检测信号持续稳定在预设强度阈值范围内，因此，控制器15认为沿边传感器14与障碍物200的相对距离已满足了沿边行走模式的要求，则结束沿边调整模式，进入沿边行走模式。
本实施例与常规技术相比，本实施例能够兼容前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形的自移动机器人的沿边调整模式，有利于提高自移动机器人进入沿边行走模式的效率。
在一些实施例中，在步骤B中，机器人主体11后退的距离小于或等于第一距离与第二距离的差值，其中，机器人主体11的偏转中心至前撞壳体111的前侧轮廓边缘的最小距离为第一距离，机器人主体11的偏转中心至前撞壳体111的前侧轮廓边缘的最大距离为第二距离。
请继续参阅图1，OR为机器人主体11的偏转中心至前撞壳体111的前侧轮廓边缘的最小距离，OT为机器人主体11的偏转中心至前撞壳体111的前侧轮廓边缘的最大距离，第一距离与第二距离的差值ΔTR＝OT-OR。由于本实施例限制机器人主体11后退的距离小于或等于差值ΔTR，如此可有效地避免因自移动机器人的后退距离过大而容易出现过调问题，有利于提高自移动机器人进入沿边行走模式的鲁棒性。
在一些实施例中，在步骤B中，机器人主体后退的距离小于或等于第一距离与第二距离的差值的二分之一，亦即，机器人主体后退的距离小于或等于0.5ΔTR。如此能够更加可靠有效地避免因自移动机器人的后退距离过大而容易出现过调问题，再次提高自移动机器人进入沿边行走模式的鲁棒性。
在一些实施例中，在步骤B中，机器人主体后退的距离及所述预设角度满足以下约束条件：
Figure BDA0003723717280000151
OE＝x+d；
d*sinθ≤L；
其中，x为机器人主体后退的距离，θ为预设角度，d为机器人主体的偏转中心至前撞壳体的前侧轮廓边缘的最小距离，OE为机器人主体后退后，机器人主体的偏转中心至障碍物的距离，OF为机器人主体的偏转中心至前撞壳体的前侧轮廓边缘的最大距离，α为前撞壳体的预设轮廓参数，L为预设沿边检测距离范围。
请参阅图7，图7为本发明实施例提供一种前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形的自移动机器人的等效示意图。
如图7所示，自移动机器人A1B1C1D1等效成矩形，其中，线段EH为后退距离x，线段HO为最小距离d，α为∠HOA1。
当自移动机器人A1B1C1D1后退x距离后，在旋转过程中，自移动机器人A1B1C1D1在不与障碍物200发生碰撞时，最大旋转角度为∠A2OG，因此，自移动机器人A1B1C1D1朝着左偏转方向旋转的预设角度不可超过∠A2OG，亦即需要满足此约束条件：
Figure BDA0003723717280000161
其中，
Figure BDA0003723717280000162
为∠EOF。
另外，在每次后退和旋转的过程中，还需要满足此约束条件：d*sinθ≤L。举例而言，当自移动机器人由如图6f所示的状态后退和旋转至如图6g时，需要保证至少要满足d*sinθ≤L。
举例而言，d为15cm，x为2厘米，L为2厘米，OE为17厘米，OF为21.2厘米，α为45°。则由上式，可得到预设角度满足以下约束条件：
Figure BDA0003723717280000163
15*sinθ≤2；
其中，
Figure BDA0003723717280000164
约为36.7，因此，0＜θ＜8.3。由15*sinθ≤2，可推导θ≤7.66。综合0＜θ＜8.3和θ≤7.66，可得到0＜θ≤7.66。考虑到裕量，可选择θ为5°或4°或3°，如此能够可靠地保证在旋转过程中，自移动机器人A1B1C1D1在不与障碍物200发生碰撞，也可靠保证调整相对距离在预设沿边检测距离范围内。
在一些实施例中，障碍物具有第一壁面和连接第一壁面的第二壁面，第一壁面与第二壁面呈夹角设置，自移动机器人沿第一壁面行走，当前撞壳体与第二壁面发生初次碰撞，自移动机器人开始执行沿边调整模式，以调整沿边传感器与第三壁面的相对距离在预设沿边检测距离范围内，并清洁第一壁面与第二壁面之间的夹角区域。
请一并参阅图8a至图8f。如图8a所示，障碍物200为夹角设置的墙角，障碍物200具有第一壁面21与第二壁面22，自移动机器人100沿第一壁面21行走，当自移动机器人100的前撞壳体与第二壁面22发生初次碰撞时，自移动机器人100开始执行沿边调整模式。
如图8b所示，自移动机器人100后退2厘米。如图8c所示，后退结束后，自移动机器人100朝左旋转方向转动5°。如图8d所示，转动结束后，自移动机器人100沿着第二壁面22的边沿前进，但前进少许距离，便出现前撞壳体与第二壁面22再次发生碰撞。如图8e所示，自移动机器人100后退2厘米。自移动机器人100一直重复如下操作：碰撞--->后退--->转动，直至沿边传感器与障碍物的相对距离在预设沿边检测距离范围内。当沿边检测信号持续稳定在预设强度阈值范围内时，则说明沿边传感器与障碍物的相对距离在预设沿边检测距离范围内。如图8f所示，自移动机器人100结束沿边调整模式，执行沿边行走模式。
由上述描述可知，本实施例提供的自移动机器人能够自适应地墙角区域的清洁，有利于提高沿边清洁的覆盖率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，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，并存在如上所述的本发明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；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范围。

Claims (12)

1.一种自移动机器人，其特征在于，包括：
机器人主体，包括前撞壳体，所述前撞壳体的外周侧轮廓呈矩形；
行走组件，安装于所述机器人主体上；
碰撞传感器，安装于所述机器人主体上，并与所述前撞壳体相邻设置，用于当所述前撞壳体与障碍物发生碰撞时，产生碰撞检测信号；
沿边传感器，安装于所述机器人主体的左侧或右侧，用于在所述机器人主体的左侧或右侧收发沿边检测信号；
控制器，安装于所述机器人主体上且与所述碰撞传感器以及所述沿边传感器电连接，可用于控制所述机器人主体执行沿边调整模式，在所述沿边调整模式中，所述控制器根据所述碰撞传感器反馈的碰撞检测信号朝同一目标偏转方向逐步调整所述行走组件的前进方向，以逐步缩小所述沿边传感器与所述障碍物的相对距离，直至所述相对距离在预设沿边检测距离范围内。
2.根据权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述沿边调整模式包括以下步骤：
步骤A：所述前撞壳体与所述障碍物发生碰撞，触发所述碰撞传感器产生碰撞检测信号；
步骤B：所述控制器响应所述碰撞检测信号，控制所述行走组件驱动所述机器人主体后退，所述控制器控制所述行走组件驱动所述机器人主体朝目标偏转方向转动预设角度，以微调所述相对距离；
步骤C：所述控制器控制所述行走组件驱动所述机器人主体以调整后的位姿再次前进,所述控制器在所述机器人主体前进过程中检测所述碰撞传感器是否产生碰撞检测信号，若是，则执行步骤B，若否，则跳出步骤C。
3.根据权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，所述沿边调整模式还包括步骤D，步骤D：所述机器人主体继续前进，所述控制器判断所述沿边检测信号是否持续稳定在预设强度阈值范围内，若是，则结束沿边调整模式，若否，则所述控制器根据与目标偏转方向相反的方向调整所述行走组件的前进方向，直至所述沿边传感器持续稳定在预设强度阈值范围内。
4.根据权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，在所述步骤B中，所述预设角度小于或等于20°。
5.根据权利要求4所述的自移动机器人，其特征在于，在所述步骤B中，所述预设角度为2°至10°。
6.根据权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，在所述步骤B中，所述机器人主体后退的距离小于或等于第一距离与第二距离的差值，其中，所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最小距离为第一距离，所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最大距离为第二距离。
7.根据权利要求6所述的自移动机器人，其特征在于，在所述步骤B中，所述机器人主体后退的距离小于或等于所述第一距离与所述第二距离的差值的二分之一。
8.根据权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，在所述步骤B中，所述机器人主体后退的距离及所述预设角度满足以下约束条件：
Figure FDA0003723717270000021
OE＝x+d；
d*sinθ≤L；
其中，x为所述机器人主体后退的距离，θ为所述预设角度，d为所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最小距离，OE为所述机器人主体后退后，所述机器人主体的偏转中心至障碍物的距离，OF为所述机器人主体的偏转中心至所述前撞壳体的前侧轮廓边缘的最大距离，α为所述前撞壳体的预设轮廓参数，L为所述预设沿边检测距离范围。
9.根据权利要求1至8任一项所述的自移动机器人，其特征在于，所述障碍物为墙体，所述自移动机器人在前进过程中与所述障碍物发生初次碰撞，所述自移动机器人开始执行所述沿边调整模式，以调整所述沿边传感器与所述障碍物的相对距离在预设沿边检测距离范围内。
10.根据权利要求1至8任一项所述的自移动机器人，其特征在于，所述障碍物具有第一壁面和连接所述第一壁面的第二壁面，所述第一壁面与所述第二壁面呈夹角设置，所述自移动机器人沿所述第一壁面行走，当所述前撞壳体与所述第二壁面发生初次碰撞，所述自移动机器人开始执行所述沿边调整模式，以调整所述沿边传感器与所述第二壁面的相对距离在预设沿边检测距离范围内，并清洁所述第一壁面与所述第二壁面之间的夹角区域。
11.根据权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述控制器先确定所述自移动机器人的沿边行走方式，再根据所述自移动机器人的沿边行走方式选择目标偏转方向。
12.根据权利要求11所述的自移动机器人，其特征在于，
若所述控制器确定所述自移动机器人的沿边行走方向为左侧沿边行走方向，则选择右旋转方向作为目标偏转方向；若所述控制器确定所述自移动机器人的沿边行走方向为右侧沿边行走方向，则选择左旋转方向作为目标偏转方向。
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