CN115349775A - 清洁机器人实时调整清洁轨迹方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种清洁机器人实时调整清洁轨迹方法和系统，包括以下步骤：S1：获取清洁机器人的预设清洁轨迹，控制机器人按照预设清洁轨迹对工作面进行清洁；S2：采集电动清洁工具的工作电流，得到电动清洁工具的实际工作电流；S3：采集电动清洁工具的运行速度，得到电动清洁工具的实际运行速度；S4：根据实际工作电流、实际运行速度以及预设的补偿规则对机器人的清洁轨迹进行调整，得到补偿清洁轨迹；S5：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹结合，控制清洁机器人按照结合后的轨迹工作。本发明基于电动清洁工具电流大小和运行速度实时调整清洁机器人的清洁轨迹，提高清洁效率，对电动清洁工具具有保护效果。
Description
技术领域
本发明涉及清洁机器人技术领域，具体地，涉及一种清洁机器人实时调整清洁轨迹方法和系统。
背景技术
清洁机器人可用于对地面进行自动清洁，应用场景可以为家庭室内清洁、大型场所清洁。清洁机器人系统主要包含移动底盘模块，手臂模块，视觉模块，电动清洁工具模块。完成清洁任务流程如下：移动底盘模块将清洁机器人移动到待清洁区域前方合适位置，视觉模块识别清洁区域的形状和位置，将清洁区域的信息传送给手臂模块，手臂控制模块控制手臂和电动清洁工具模块到达清洁区域表面，电动工具模块启动，清洁待清洁区域。
实际使用过程中发现，由于整个系统的误差，手臂带动电动工具会偏离清洁表面，离清洁表面上方过远时，清洁效果不佳，离清洁表面过近时，电动工具受力过大，造成电机堵转，清洁效果不佳，而且容易损坏电动工具。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种清洁机器人实时调整清洁轨迹方法和系统。
根据本发明提供的一种清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取清洁机器人的预设清洁轨迹，控制机器人按照预设清洁轨迹对工作面进行清洁；
步骤S2：采集电动清洁工具的工作电流，得到电动清洁工具的实际工作电流；
步骤S3：采集电动清洁工具的运行速度，得到电动清洁工具的实际运行速度；
步骤S4：根据实际工作电流、实际运行速度以及预设的补偿规则对机器人的清洁轨迹进行调整，得到补偿清洁轨迹；
步骤S5：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹结合，控制清洁机器人按照结合后的轨迹工作。
优选地，所述步骤S2包括：通过ADC采样模块采集电动清洁工具的实时工作电流，对实时工作电流进行滤波处理得到实际工作电流。
优选地，所述补偿规则为：
当实际工作电流大于最大允许电流，和/或实际运行速度小于最低允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴正向上的速度v，电动清洁工具产生远离作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际工作电流小于最小允许电流，和/或实际运行速度大于最高允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴负向上的速度v，电动清洁工具产生靠近作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际运行速度为0，且持续时间超过设定时间，关闭电动清洁工具。
优选地，所述Z轴方向上的速度v以线性增长，达到最大补偿速度vmax时饱和。
优选地，所述最大允许电流和最小允许电流根据清洁对象不同，设置不同的电流值。
优选地，所述步骤S5包括：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹进行叠加，清洁机器人按叠加后的清洁轨迹进行工作。
根据本发明提供的一种清洁机器人实时调整清洁轨迹系统，包括以下模块：
模块M1：获取清洁机器人的预设清洁轨迹，控制机器人按照预设清洁轨迹对工作面进行清洁；
模块M2：采集电动清洁工具的工作电流，得到电动清洁工具的实际工作电流；
模块M3：采集电动清洁工具的运行速度，得到电动清洁工具的实际运行速度；
模块M4：根据实际工作电流、实际运行速度以及预设的补偿规则对机器人的清洁轨迹进行调整，得到补偿清洁轨迹；
模块M5：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹结合，控制清洁机器人按照结合后的轨迹工作。
优选地，所述模块M2包括：通过ADC采样模块采集电动清洁工具的实时工作电流，对实时工作电流进行滤波处理得到实际工作电流。
优选地，所述补偿规则为：
当实际工作电流大于最大允许电流，和/或实际运行速度小于最低允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴正向上的速度v，电动清洁工具产生远离作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际工作电流小于最小允许电流，和/或实际运行速度大于最高允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴负向上的速度v，电动清洁工具产生靠近作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际运行速度为0，且持续时间超过设定时间，关闭电动清洁工具。
优选地，所述Z轴方向上的速度v以线性增长，达到最大补偿速度vmax时饱和。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明基于电动清洁工具电流大小和运行速度实时调整清洁机器人的清洁轨迹，提高清洁效率，对电动清洁工具具有保护效果。
2、本发明基于电动清洁工具电流大小实时调整清洁机器人的清洁轨迹，避免电动清洁工具与清洁物体接触力过大造成损坏。
3、本发明基于电动清洁工具速度大小实时调整清洁机器人的清洁轨迹，避免电动清洁工具运行速度过快导致清洁效果下降，当电动清洁工具运行速度为0时，则代表电动清洁工具可能出现故障，关闭电动清洁工具避免造成进一步设备损坏。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中轨迹补偿流程图；
图2为本发明中清洁轨迹调整示意图；
图3为本发明补偿速度曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明公开一种清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，清洁机器人结构上包含电动工具模块，信号采集和处理模块，手臂控制模块，手臂模块。手臂末端夹爪抓住电动工具，手臂按照预先设计的清洁轨迹清洁运动，带动电动工具清洁物体表面。本发明通过采集电动清洁工具的实际工作电流以及电动清洁工具中电机的运行速度，产生清洁表面z轴方向的速度补偿，原清洁轨迹与补偿轨迹叠加，达到实时调整清洁轨迹的目的。
具体的，参照图1和图2所示，清洁机器人实时调整清洁轨迹方法包括以下步骤：
步骤S1：获取清洁机器人的预设清洁轨迹traj1，控制机器人按照预设清洁轨迹对工作面进行清洁；
步骤S2：采集电动清洁工具的工作电流，得到电动清洁工具的实际工作电流。具体采集方法为：通过ADC采样模块采集电动清洁工具的实时工作电流，对实时工作电流进行滤波处理得到实际工作电流。
步骤S3：采集电动清洁工具的运行速度，得到电动清洁工具的实际运行速度；
步骤S4：根据实际工作电流、实际运行速度以及预设的补偿规则对机器人的清洁轨迹进行调整，得到补偿清洁轨迹traj2。
具体的补偿规则为：
1、当实际工作电流i大于最大允许电流imax，和/或实际运行速度小于最低允许速度，且连续达到10个控制周期时，所述预设清洁轨迹产生Z轴正向上的速度v，电动清洁工具产生远离作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹。为了防止振动，速度v以线性增长，达到vmax时饱和，vmax和增长速度可以配置，参照图3所示。实际工作电流过大时，代表电动清洁工具与清洁面接触压力较大，电动清洁工具的电机负荷较大，若长时间工作会导致电机发热陡增，此时需要降低电机的复核。当电动清洁工具的电机运行速度过低时，同样表示电机负荷较大，因此需要降低电机负荷。
2、当实际工作电流i小于最小允许电流imin，和/或实际运行速度大于最高允许速度，且连续达到10个控制周期，所述预设清洁轨迹产生Z轴负向上的速度v，电动清洁工具产生靠近作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹。为了防止振动，速度v以线性增长，达到-vmax是饱和。实际工作电流过小时，或者电动清洁工具的电机运行速度较快时，说明此时电机负荷较低，有可能是电动清洁工具与清洁面接触压力较小，或者两者存在间隙，此时的清洁效果较差，需要增加接触面压力，提高清洁效果。
3、当实际运行速度为0，且持续时间超过设定时间，则表示电动清洁工具的电机出现故障，例如被异物卡住或者电机短路，此时关闭电动清洁工具，避免造成更加严重的后果，例如电机起火等。
最大允许电流和最小允许电流根据清洁对象不同，设置不同的电流值。当清洁面较为干净时，提高最大允许电流；当清洁面比较脏时，降低最小允许电流。
步骤S5：将补偿清洁轨迹traj2和预设清洁轨迹traj1进行叠加，控制清洁机器人按照叠加后的轨迹工作。
实施例2
实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
本领域技术人员可以将本发明提供的一种清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，理解为清洁机器人实时调整清洁轨迹系统的具体实施方式，即所述清洁机器人实时调整清洁轨迹系统可以通过执行所述清洁机器人实时调整清洁轨迹方法的步骤流程予以实现。
本发明公开的清洁机器人实时调整清洁轨迹系统，其特征在于，包括以下模块：
模块M1：获取清洁机器人的预设清洁轨迹，控制机器人按照预设清洁轨迹对工作面进行清洁；
模块M2：采集电动清洁工具的工作电流，得到电动清洁工具的实际工作电流；
进一步的，模块M2包括：通过ADC采样模块采集电动清洁工具的实时工作电流，对实时工作电流进行滤波处理得到实际工作电流。
模块M3：采集电动清洁工具的运行速度，得到电动清洁工具的实际运行速度；
模块M4：根据实际工作电流、实际运行速度以及预设的补偿规则对机器人的清洁轨迹进行调整，得到补偿清洁轨迹；
进一步的，补偿规则为：
当实际工作电流大于最大允许电流，和/或实际运行速度小于最低允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴正向上的速度v，电动清洁工具产生远离作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际工作电流小于最小允许电流，和/或实际运行速度大于最高允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴负向上的速度v，电动清洁工具产生靠近作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际运行速度为0，且持续时间超过设定时间，关闭电动清洁工具。
进一步的，所述Z轴方向上的速度v以线性增长，达到最大补偿速度vmax时饱和。
模块M5：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹结合，控制清洁机器人按照结合后的轨迹工作。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：获取清洁机器人的预设清洁轨迹，控制机器人按照预设清洁轨迹对工作面进行清洁；
步骤S2：采集电动清洁工具的工作电流，得到电动清洁工具的实际工作电流；
步骤S3：采集电动清洁工具的运行速度，得到电动清洁工具的实际运行速度；
步骤S4：根据实际工作电流、实际运行速度以及预设的补偿规则对机器人的清洁轨迹进行调整，得到补偿清洁轨迹；
步骤S5：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹结合，控制清洁机器人按照结合后的轨迹工作。
2.根据权利要求1所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，其特征在于：所述步骤S2包括：通过ADC采样模块采集电动清洁工具的实时工作电流，对实时工作电流进行滤波处理得到实际工作电流。
3.根据权利要求1所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，其特征在于：所述补偿规则为：
当实际工作电流大于最大允许电流，和/或实际运行速度小于最低允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴正向上的速度v，电动清洁工具产生远离作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际工作电流小于最小允许电流，和/或实际运行速度大于最高允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴负向上的速度v，电动清洁工具产生靠近作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际运行速度为0，且持续时间超过设定时间，关闭电动清洁工具。
4.根据权利要求3所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，其特征在于：所述Z轴方向上的速度v以线性增长，达到最大补偿速度vmax时饱和。
5.根据权利要求3所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，其特征在于：所述最大允许电流和最小允许电流根据清洁对象不同，设置不同的电流值。
6.根据权利要求1所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹方法，其特征在于：所述步骤S5包括：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹进行叠加，清洁机器人按叠加后的清洁轨迹进行工作。
7.一种清洁机器人实时调整清洁轨迹系统，其特征在于，包括以下模块：
模块M1：获取清洁机器人的预设清洁轨迹，控制机器人按照预设清洁轨迹对工作面进行清洁；
模块M2：采集电动清洁工具的工作电流，得到电动清洁工具的实际工作电流；
模块M3：采集电动清洁工具的运行速度，得到电动清洁工具的实际运行速度；
模块M4：根据实际工作电流、实际运行速度以及预设的补偿规则对机器人的清洁轨迹进行调整，得到补偿清洁轨迹；
模块M5：将补偿清洁轨迹和预设清洁轨迹结合，控制清洁机器人按照结合后的轨迹工作。
8.根据权利要求1所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹系统，其特征在于：所述模块M2包括：通过ADC采样模块采集电动清洁工具的实时工作电流，对实时工作电流进行滤波处理得到实际工作电流。
9.根据权利要求1所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹系统，其特征在于：所述补偿规则为：
当实际工作电流大于最大允许电流，和/或实际运行速度小于最低允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴正向上的速度v，电动清洁工具产生远离作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际工作电流小于最小允许电流，和/或实际运行速度大于最高允许速度时，所述预设清洁轨迹产生Z轴负向上的速度v，电动清洁工具产生靠近作业面的运动趋势，得到补偿清洁轨迹；
当实际运行速度为0，且持续时间超过设定时间，关闭电动清洁工具。
10.根据权利要求3所述的清洁机器人实时调整清洁轨迹系统，其特征在于：所述Z轴方向上的速度v以线性增长，达到最大补偿速度vmax时饱和。
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