CN205942412U - 母子机协同工作系统 - Google Patents

Abstract

一种母子机协同工作系统，包括母机(MR)和充电座(1000)，母机上设有控制单元和作业单元，还包括有子机(CR)，母机和子机之间无线通讯连接；母机在控制单元控制下执行对作业区域(S)的清扫，在清扫过程中识别可清扫区域和需协助清扫区域；完成可清扫区域内的清扫作业后，母机中的控制单元控制子机协同完成需协助清扫区域内的清扫作业；母机上设有子机位姿感知单元，该单元将子机位姿信息输入给控制单元，控制单元根据需要控制子机动作。本实用新型通过母机对子机有效定位并控制子机是否参与当前作业，合理分配母机和子机的作业，克服作业环境高度障碍，系统结构简化，工作效率高。

Description

母子机协同工作系统

技术领域

本实用新型涉及一种母子机协同工作系统，属于小家电制造技术领域。

背景技术

扫地机器人在工作过程中由于体积的限制会遇到无法进入的局部环境，比如直径大于机器人直径的空间，高度低于机器人高度的空间等，从而造成对这些环境的漏扫。为了解决上述问题，出现了协同作业的母、子机工作系统，该系统的工作方式灵活、高效，能够完成对环境中各个角落的清扫作业。

图1为现有技术US8755936B2的系统示意图。如图1所示，公开了一种多机器人协同工作系统，包括管理器150和与其无线连接的多个机器人110，这些机器人可以包括拖地机器人112、割草机器人114、真空吸尘机器人116、楼梯清扫机器人118、巡逻机器人120、家庭自动系统122和娱乐机器人124，这些机器人可以通过无线通讯的方式与管理器150之间传输或接收环境信息并更新地图信息。显然，在上述技术方案中，实质上仅仅是管理器和机器人之间的通讯，并将多种机器人集成在一个系统中，而同一系统中的各种机器人之间彼此没有信息交互和通讯。

另外，参见申请公布号为CN102062587A的现有技术，公开了一种基于激光传感器的多移动机器人位姿测定方法，通过激光传感器扫描待测区域内待测机器，得到N个离散的数据点，以矩形为机器人的扫描特征，根据前述数据点对机器人的矩形特征进行识别，并提取出机器人矩形特征的两条边；根据扫描到机器人矩形特征的一条边还是两条边两种情况来分别计算出机器人的特征边的中点，进而计算出机器人的中心位置坐标。另外，对上述特征线段进行线性拟合后，得出倾斜角ψ，并根据实时跟踪及对比记录数据，计算出机器人当前的角度参数ψ1。上述定位方式过程复杂，计算量较大。

再有，在上述现有技术中，由于机器人系统仅对机器人的量及清扫任务做规划，在不同环境下，比如遇到低矮环境时，即使发出协助指令，由于高度问题，可能会无法顺利完成清扫任务。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种母子机协同工作系统，包括母机和子机，通过母机对子机有效定位并控制子机是否参与当前作业，合理分配母机和子机的作业，克服作业环境高度障碍，系统结构简化，工作效率高。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种母子机协同工作系统，包括母机和充电座，母机上设有控制单元和作业单元，所述系统还包括有子机，所述母机和子机之间无线通讯连接；所述母机在控制单元控制下执行对作业区域的清扫，在清扫过程中识别可清扫区域和需协助清扫区域；完成所述可清扫区域内的清扫作业后，母机中的控制单元控制子机协同完成所述需协助清扫区域内的清扫作业；所述母机上设有子机位姿感知单元，用于获得子机的位置和朝向；所述子机位姿感知单元将子机位姿信息输入给所述控制单元，所述控制单元根据需要控制所述子机动作。

具体来说，所述位姿感知单元包括对应设置在所述子机和母机上的信号发射装置和信号接收装置，母机根据接收到的信号确定子机的位置和朝向；或者，所述位姿感知单元包括设置在母机上的激光测距传感器。

为了有效识别可清扫区域和需协助清扫区域，所述母机上设有第一红外传感器、撞板和/或激光测距传感器与所述控制单元相连；所述第一红外传感器的感测高度≥所述子机机体的高度。通常情况下，所述第一红外传感器的感测高度比所述子机机体的高度高1cm。

根据作业区域的实际需要，所述子机的数量可以为多个。

综上所述，本实用新型提供一种母子机协同工作系统，通过母机对子机有效定位并控制子机是否参与当前作业，合理分配母机和子机的作业，克服作业环境高度障碍，系统结构简化，工作效率高。

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为现有技术US8755936B2的系统示意图；

图2为本实用新型母机和子机在同一工作环境中的位置关系示意图；

图3为本实用新型母子机协同工作系统的工作方法的流程图；

图4为本实用新型母机和子机相对位置示意图。

具体实施方式

图2为本实用新型母机和子机在同一工作环境中的位置关系示意图。如图2所示，本实用新型提供一种母子机协同工作系统，包括母机MR和充电座1000，母机MR上设有控制单元和作业单元(图中未示出)；所述系统还包括有子机CR，所述母机MR和子机CR之间无线通讯连接。所述母机MR在控制单元控制下执行对作业区域的清扫，在清扫过程中识别可清扫区域和需协助清扫区域；完成所述可清扫区域内的清扫作业后，母机MR中的控制单元控制子机协同完成所述需协助清扫区域内的清扫作业；所述母机MR上设有子机位姿感知单元(图中未示出)，用于获得子机CR的位置和朝向；所述子机位姿感知单元将子机位姿信息输入给所述控制单元，所述控制单元根据需要控制所述子机动作。

具体来说，所述位姿感知单元包括对应设置在所述子机CR和母机MR上的信号发射装置和信号接收装置，母机根据接收到的信号确定子机的位置和朝向；或者，所述位姿感知单元包括设置在母机上的激光测距传感器。

为了有效识别可清扫区域和需协助清扫区域，所述母机MR上设有第一红外传感器、撞板和/或激光测距传感器与所述控制单元相连；所述第一红外传感器的感测高度≥所述子机CR机体的高度。通常情况下，所述第一红外传感器的感测高度比所述子机机体的高度高1cm。

根据作业区域的实际需要，所述子机CR的数量可以为多个。

图3为本实用新型母子机协同工作系统的工作方法的流程图。如图3所示，本实用新型提供的母子机协同工作系统是按照如下步骤工作的：

步骤100：母机在作业区域内执行对作业区域的清扫作业，在清扫过程中识别可清扫区域和需协助清扫区域，同时子机处于待机状态；

步骤200：所述母机完成所述可清扫区域内的清扫作业后，引导子机协同完成所述需协助清扫区域内的清扫作业。

具体来说，所述步骤100中所述需协助清扫区域的识别具体包括：

所述母机在清扫作业过程中首先识别作业区域内是否存在障碍物，其次对所存在的障碍物的底面与作业区域表面之间的空间做进一步判断；

在有障碍物的区域内，所述障碍物的底面与作业区域表面之间的空间≥所述子机机体高度的区域被母机识别为需协助清扫区域。

进一步地，所述步骤200具体包括：

步骤201：所述母机清扫完毕后，对所述需协助清扫区域进行拟合得到子机工作区域地图；

步骤202：所述母机获取子机位姿信息；

步骤203：所述母机根据所述子机位姿信息，控制所述子机按照子机工作区域地图到指定地点协同作业。

更进一步地，所述步骤202具体包括：先获得所述子机的位置信息，再获得所述子机的朝向信息。

所述位置信息为所述子机的坐标信息；

获得所述子机的方向信息具体包括如下步骤：

步骤2021：检测所述子机的在先位置，获得在先坐标信息为(x1，y1)；

步骤2022：控制所述子机前进任意距离到当前位置，获得当前坐标信息为(x2，y2)；

步骤2023：对照在先坐标信息和当前坐标信息，确定所述子机的运动朝向。

图4为本实用新型母机和子机相对位置示意图。如图4所示，以下具体说明母机究竟是如何获得子机的位姿信息的。具体来说，系统中的母机MR处于O点处，子机CR处于S点处，母机MR可通过自身的定位传感器(比如LDS激光测距传感器)扫描到子机CR所在的位置，获得子机CR相对于母机MR的坐标(x1，y1)，确定坐标的具体方式主要通过扫描母机MR的轮廓，得到拟合曲线，再计算出其中心位置。此时，仅仅知道子机CR的位置，并不知道子机CR的正方向，即：子机CR的朝向。本实用新型通过使子机CR前进一段距离，从原来的S点到达D点，再一次获取O点母机到D点子机的位置信息，即：子机CR相对于母机MR的坐标(x2，y2)，通过对照子机CR在S点处和D点处的坐标，可获得OS、OD以及角度α的数值，即可判断出其前进方向为如图2中所示的箭头方向。

当然，除了以上通过子机CR运动的方式获得其姿式(方向)信息之外，也可以在子机CR上设置信号发射装置，该信号发射装置可定向发射信号，通过信号发射装置或者子机CR旋转，以便于母机接收到该发射信号。母机MR在子机CR周围寻找接收该信号，接收到信号后，即可确定子机CR的方向。

另外，所述步骤203具体包括：所述母机根据子机的位姿在所述子机工作区域地图内生成协助清扫移动路径，所述子机根据所述协助清扫移动路径运行到指定地点进行清扫工作。

或者，所述步骤203还可以具体包括：所述母机根据子机位姿移动寻找子机，带领子机运行到指定地点附近后，子机自行进入指定地点进行清扫工作。

所述母子机协同工作系统还包括有充电座1000，所述工作方法还包括步骤204：所述子机CR完成所述子机工作区域地图内的全部清扫作业后，在所述母机MR引导下返回充电座1000；或者，所述子机CR完成所述子机工作区域地图内的全部清扫作业后，自行返回充电座1000。

以下通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

实施例一

结合图2所示，在本实施例中，母机MR上分别设有激光测距传感器(LDS)和第一红外传感器。母机首先在作业区域内执行对作业区域的清扫作业，通过LDS扫描获得了作业区域内所有存在的障碍物的平面地图，再进一步通过第一红外传感器对所存在的障碍物的底面与作业区域表面之间的空间做进一步判断。作业区域中无障碍物的区域为可清扫区域，在有障碍物的区域内，所述障碍物的底面与作业区域表面之间的空间≥所述子机机体高度的区域被母机识别为需协助清扫区域。所述母机清扫完毕后，对所述需协助清扫区域进行拟合得到子机工作区域地图，所述母机通过上述图4所示的方式获取子机位姿信息。随后，所述母机根据子机的位姿在所述子机工作区域地图内生成协助清扫移动路径，所述子机根据所述协助清扫移动路径运行到指定地点进行清扫工作。所述子机完成所述子机工作区域地图内的全部清扫作业后，自行返回充电座。

实施例二

结合图2所示，在本实施例中，母机MR上分别设有撞板和第一红外传感器。母机首先通过撞板获得了作业区域内所有存在的障碍物的平面地图，再进一步通过第一红外传感器对所存在的障碍物的底面与作业区域表面之间的空间做进一步判断。同样地，作业区域中无障碍物的区域为可清扫区域，在有障碍物的区域内，所述障碍物的底面与作业区域表面之间的空间≥所述子机机体高度的区域被母机识别为需协助清扫区域。所述母机清扫完毕后，对所述需协助清扫区域进行拟合得到子机工作区域地图，所述母机通过上述图4所示的方式获取子机位姿信息。随后，所述母机根据子机位姿移动寻找子机，带领子机运行到指定地点附近后，子机自行进入指定地点进行清扫工作。所述子机完成所述子机工作区域地图内的全部清扫作业后，在所述母机引导下返回充电座。

综合上述内容可知，在本实用新型所提供的母子机协同工作系统中，母机MR实质上是清扫工作的主要完成者，当它遇到不能进入的环境，可控制体积或高度比母机MR小的子机CR进入完成清扫；或者，在任意情况下，母机MR可控制子机CR完成对某一特定区域的清扫。需要说明的是，在母机MR工作的同时，子机CR的位置状态可以包括如下几种：1、在充电座1000等候被控；2、跟随母机MR同时移动；3、保持在母机MR周围一定距离范围内移动。而子机CR的工作状态可以包括如下几种：1、母机MR开始工作的同时，控制子机CR开机等候命令；2、母机MR开始工作之后，遇到需要子机CR的环境时，再控制子机开机并控制其工作。换句话说，本实用新型所提供的这种母子机协同工作系统具有如下特点：首先，该系统为包括了母机和子机在内的多机器人协同工作系统；其次，在该系统为多机器人的基础上，所述的多机器人可以进一步为同种机器人，也可以为不同种类型的机器人；最后，在该系统中，母机可以获得子机与其自身的相对状态或位置关系，进而控制或引导子机在指定位置进行清扫作业。

因此，本实用新型提供一种母子机协同工作系统，通过母机对子机有效定位并控制子机是否参与当前作业，合理分配母机和子机的作业，克服作业环境高度障碍，系统结构简化，工作效率高。

Claims (5)

1.一种母子机协同工作系统，包括母机(MR)和充电座(1000)，母机上设有控制单元和作业单元，其特征在于，所述系统还包括有子机(CR)，所述母机和子机之间无线通讯连接；

所述母机在控制单元控制下执行对作业区域(S)的清扫，在清扫过程中识别可清扫区域和需协助清扫区域；完成所述可清扫区域内的清扫作业后，母机中的控制单元控制子机协同完成所述需协助清扫区域内的清扫作业；

所述母机上设有子机位姿感知单元，用于获得子机的位置和朝向；所述子机位姿感知单元将子机位姿信息输入给所述控制单元，所述控制单元根据需要控制所述子机动作。

2.如权利要求1所述的工作系统，其特征在于，所述位姿感知单元包括对应设置在所述子机(CR)和母机(MR)上的信号发射装置和信号接收装置，母机根据接收到的信号确定子机的位置和朝向；

或者，所述位姿感知单元包括设置在母机上的激光测距传感器。

3.如权利要求1所述的工作系统，其特征在于，所述母机(MR)上设有第一红外传感器、撞板和/或激光测距传感器与所述控制单元相连；

所述第一红外传感器的感测高度≥所述子机机体的高度。

4.如权利要求3所述的工作系统，其特征在于，所述第一红外传感器的感测高度比所述子机机体的高度高1cm。

5.如权利要求4所述的工作系统，其特征在于，所述子机(CR)的数量为多个。