CN206950128U - 自主移动机器人 - Google Patents

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Abstract

一种机器人(100)包含具有前向及后向部分(112、114)的机器人主体(110)、声呐系统(530)、驱动系统(120)及控制系统(210)。所述声呐系统安置于所述机器人主体上且具有沿着所述机器人主体的前向表面(113)布置的发射器阵列(530e1到530e3)及接收器阵列(530r1到530r4)。所述发射器发射声波(532)且所述接收器接收所述声波的反射。所述发射器阵列包含奇数个发射器且所述接收器阵列包含偶数个接收器。所述驱动系统支撑所述机器人主体且沿着一路径(60)操纵所述机器人跨越地板表面(10)。所述控制系统与所述驱动系统及所述声呐系统通信。所述控制系统处理从所述接收器阵列接收的传感器信号。

Description

自主移动机器人
技术领域
本实用新型涉及自主移动机器人。
背景技术
机器人通常是由计算机或电子编程导引的电子机械机器。移动机器人具有在其环境中四处移动的能力且不固定到一个物理位置。现今常用的移动机器人的实例是自动化导引交通工具或自动导引交通工具(AGV)。AGV通常是沿循地板中的标记或导线或者使用视觉系统或激光以用于导航的移动机器人。移动机器人可存在于工业、军事及安全环境中。移动机器人还显现为用于娱乐的消费型产品或执行像真空清洁及家庭辅助的某些任务。
真空清洁器机器人通常使用空气泵来形成部分真空以用于从地板或支撑表面提升灰尘及污垢。真空清洁器机器人通常将污垢收集于灰尘袋或旋风分离器中以用于稍后处理。用于家庭中以及工业中的真空清洁器以多种大小及型号存在，例如小电池操作的手持式装置、家用中央真空清洁器、在被清空之前可处置数百公升灰尘的巨型固定工业器具及用于回收大的溢出或移除受污染土壤的自推进真空卡车。
自主机器人真空清洁器通常在对地板进行真空处理时导航居住空间及常见障碍。自主机器人真空清洁器可包含用于识别及规避障碍(例如壁、家具或阶梯)的传感器。一些机器人可使用多种传感器来获得关于其周围环境的数据(举例来说)以用于导航或障碍检测及障碍规避。
实用新型内容
本实用新型的一个方面提供一种自主移动机器人，其包含机器人主体、声呐系统、侧面测距传感器、至少一个落差传感器(cliff sensor)、驱动系统及控制系统。所述机器人主体界定前向驱动方向且具有相对于所述前向驱动方向的前向及后向部分。所述前向部分具有由沿着所述机器人主体的外接直径定位的拐角定界的大体上笔直前向表面。所述声呐系统是以沿着所述前向表面的设定距离安置于所述机器人主体上的声呐发射器阵列及声呐接收器阵列。所述发射器发射声波且所述接收器接收所述声波的反射。每一发射器邻近一接收器安置且每一发射器与接收器对测量从所述前向表面到一壁的距离。所述侧面测距传感器安置于所述机器人主体的一侧上且邻近所述前向表面的拐角定位。
另外，所述驱动系统支撑所述机器人主体且经配置以沿着一路径操纵所述机器人跨越地板表面。所述控制系统由所述机器人主体支撑且与所述驱动系统、所述声呐系统、所述侧面测距传感器及安置于所述机器人主体的底部表面上的至少一个落差传感器通信。所述控制系统处理从所述接收器阵列接收的传感器信号、计算所述前向表面到所述壁的接近角、计算到所述壁的最近拐角距离、使所述机器人主体转向以规避碰撞且将所述前向驱动方向对准为平行于所述壁，其中所述机器人主体以阈值壁沿循距离邻近所述壁行进。
本实用新型的实施方案可包含以下特征中的一或多者。在一些实施方案中，所述发射器阵列包含奇数个发射器且所述接收器阵列包含偶数个接收器，其中每一发射器安置于两个接收器之间。在一些实施方案中，所述发射器阵列包含三个发射器且所述接收器阵列包含四个接收器。另外或替代地，所述控制系统可执行具有将每一所发射声波分离的阈值持续时间的声呐发射循环。在一些实施方案中，将每一所发射声波分离的所述持续时间介于约5毫秒与约25毫秒之间。在一些实施方案中，将每一所发射声波分离的所述持续时间为约15毫秒。另外，所述声呐发射循环可具有介于约30毫秒与约60毫秒之间的循环完成时间周期。在一些实施方案中，所述声呐发射循环可具有45毫秒的循环完成时间周期。
在一些实施方案中，所述机器人进一步包含邻近前向面的拐角中的一者且延伸超出所述机器人主体的周界的侧面刷。在一些实施方案中，所述机器人包含安置于所述前向部分上且与所述控制器通信的撞击传感器。所述撞击传感器的致动指示由所述声呐发射器及接收器阵列检测的与凹入壁部分相比较靠近的悬突部的存在。在存在悬突部的情况下，所述机器人校准对应于从所述机器人到所述壁的凹入部分的第二壁沿循距离的信号值阈值。所述第二壁沿循距离允许所述机器人以等于所述阈值壁沿循距离的距离邻近所述悬突部的最近部分行进。
所述控制系统可执行方向锁定驱动命令。所述方向锁定驱动命令规避最近行进的路径直到所述机器人远离一位置行进阈值距离为止。当所述机器人检测到最近障碍时，所述控制系统执行方向锁定驱动越权控制命令，且所述方向锁定驱动越权控制命令维持转向方向直到所述机器人行进阈值距离为止，而不管所述最近所检测障碍的位置如何。
在一些实施方案中，所述机器人主体界定垂直于所述前向驱动方向的横向轴线。所述前向主体部分可具有大体上平行于所述横向轴线的前面。另外，所述驱动系统可包含大体上沿着所述横向轴线相对、相对于所述前向驱动方向邻近所述机器人主体的右侧及左侧的右驱动轮模块及左驱动轮模块。在一些实例中，所述机器人的所述前向部分具有大体上矩形形状且所述机器人的所述后向部分具有大体上圆形形状。
所述笔直前向表面界定一高度。在一些实例中，所述发射器阵列及所述接收器阵列大体上沿着所述前向表面的中间高度安置。在其它实例中，所述发射器阵列以距所述前向表面的中间高度的第一阈值距离安置，且所述接收器阵列可以距所述前向表面的中间高度的第二阈值距离安置。所述第一阈值距离可不同于所述第二阈值距离。
本实用新型的另一方面提供一种操作自主移动机器人跨越地板表面的方法。所述方法包含激发以沿着机器人主体的大体上笔直前向表面的长度的距离布置的声呐发射器阵列及声呐接收器阵列。前向表面的每一端位于沿着由所述机器人主体的外接直径追踪的圆周。发射器阵列中的每一发射器邻近接收器阵列中的一接收器安置，且每一发射器与接收器对测量从所述前向表面到一壁的距离。另外，所述方法包含处理由所述接收器阵列接收的传感器信号，且在机器人不与所述壁进行接触的情况下，确定如由两个发射器与接收器对测量的前向面与所述壁之间的至少两个距离。所述方法包含计算所述前向表面到所述壁的接近角及计算到所述壁的最近拐角距离。一旦所述最近拐角距离达到阈值转向距离，所述方法便包含使所述机器人主体转向以规避碰撞、将前向驱动方向对准为平行于所述壁及以阈值壁沿循距离定位所述机器人的最靠近于所述壁的侧。
在一些实施方案中，将由所述发射器阵列中的所述发射器中的一者发射的每一声波分离的阈值持续时间介于约5毫秒与约25毫秒之间。在一些实施方案中，将由所述发射器阵列中的所述发射器中的一者发射的每一声波分离的所述阈值持续时间为15毫秒。将每一所发射声波分离的声呐发射循环可具有介于约30毫秒与约60毫秒之间的循环完成时间周期。在一些实施方案中，将每一所发射声波分离的声呐发射循环具有约45毫秒的循环完成时间周期。
所述方法可包含在机器人邻近所述壁行进的同时，重复激发安置于所述机器人主体的一侧上且邻近所述前向表面的至少一个拐角定位的侧面测距传感器。所述侧面测距传感器测量到所述壁的距离，使得所述机器人在沿循所述壁时维持阈值壁沿循距离且规避碰撞。在一些实施方案中，所述阈值壁沿循距离使得延伸超出所述机器人的周界的侧面刷能够接触所述壁。
在一些实施方案中，所述方法包含在上述机器人转向及/或反向驱动的同时，利用至少一个落差传感器测量到地板的距离。如果所述落差传感器检测到落差，那么所述控制系统使所述机器人停止驱动及/或转向。
本实用新型的另一方面提供一种沿着一路径操作自主移动机器人跨越地板表面的方法。所述方法包含从安置于由所述机器人界定的机器人主体上的发射器发射声波及在计算处理器上执行行为系统。所述行为系统从安置于所述机器人主体上的接收器接收传感器信号且基于所述传感器信号执行至少一个行为。所述传感器信号指示由所述接收器接收的声波反射。如果所述机器人操纵跨越表面，那么行为系统执行具有将每一所发射声波分离的阈值持续时间(例如，15毫秒)的声呐发射循环。所述声呐发射循环可具有45 毫秒的循环完成时间周期。
在一些实施方案中，所述方法进一步包含在所述机器人接收到指示机器人路径中的障碍的存在的传感器信号的情况下执行摆动驱动命令。所述摆动命令包含各自相对于前向驱动方向成角度达对应摆动角度的一系列交替右驱动命令及左驱动命令。所述对应右驱动命令及左驱动命令的所述摆动角度可为不同的。
所述方法可进一步包含在所述机器人接收到指示壁的存在的传感器信号的情况下执行具有大于悬突距离的壁沿循距离的壁沿循行为。所述壁沿循距离是所述机器人主体与所述壁之间的距离，且所述悬突距离是所述壁与所述悬突部之间的距离。在所述壁沿循行为的执行期间，所述机器人可以远离所述壁的阈值距离驱动。所述声呐发射循环可具有等于所述阈值持续时间的循环完成时间周期。
在一些实施方案中，所述方法进一步包含在计算处理器接收到指示所述机器人处于由两个壁形成的拐角中的传感器信号的情况下执行方向锁定驱动命令。所述方向锁定命令规避最近行进的路径直到所述机器人行进阈值距离为止。
在附图及以下描述中陈述本实用新型的一或多个实施方案的细节。依据描述及图式且依据权利要求书，其它方面、特征及优点将显而易见。
附图说明
图1是示范性自主移动机器人的透视图。
图2是图1中所展示的机器人的仰视图。
图3是图1中所展示的机器人的俯视透视图。
图4是图1中所展示的机器人的仰视透视图。
图5是图1中所展示的机器人的侧视图。
图6A是示范性自主移动机器人的俯视透视图。
图6B是图6A中所展示的机器人的仰视透视图。
图7A是用于清洁的示范性自主移动机器人的透视图。
图7B是由移动机器人的控制器执行的示范性控制系统的示意图。
图8A到8C是图1中所展示的机器人的替代前视图。
图9A及9B是具有声呐系统的示范性自主机器人的俯视图。
图10A是示范性自主机器人在其迎头接近壁时的俯视图。
图10B是对壁的声呐信号测距的俯视图。
图10C是示范性自主机器人在其以一角度接近壁且在不接触所述壁的情况下转向以重新定位时的俯视图。
图10D是示范性自主机器人在其以一角度接近壁且进行传感器测量以确定倒退多少及/或在不接触所述壁的情况下转向以重新定位时的俯视图。
图10E是示范性自主机器人在其转向以在不进行接触的情况下与壁对准之后以阈值距离进行壁沿循时的俯视图。
图11A及11B是示范性自主机器人在其接近悬突部时的侧视图。
图11C是图11A及11B的机器人在其执行壁沿循行为时的俯视图。
图12A到12D是导航拐角的示范性自主机器人的俯视图。
图13是执行摆动命令的示范性自主机器人的透视图。
图14是用于操作自主移动机器人的示范性操作布置的示意图。
图15是基于声呐回波强度检测物体的示范性自主机器人的透视图。
在各图式中，相同参考符号指示相同元件。
具体实施方式
可移动支撑的自主机器人可使用允许机器人辨别其周围环境的传感器系统来导航地板表面。在一些实例中，机器人确定所述机器人周围的局部感知空间(LPS)，所述局部感知空间是表示机器人的环境且使用机器人上的一或多个传感器分辨的虚拟空间。
参考图1到6B，在一些实施方案中，机器人100包含由驱动系统120支撑的主体110，所述驱动系统可基于(举例来说)具有x、y及θ分量的驱动命令而操纵机器人100 跨越地板表面10。机器人主体110具有前向部分112及后向部分114。图1到5图解说明具有矩形前向部分112及圆的后向部分114的示范性机器人100。前向部分112可具有大体上笔直前向表面113及/或大体上平行于由主体110界定的横向轴线X的前向表面113。图6A及6B图解说明具有机器人主体110的圆的(例如，圆形)前向部分112及后向部分114的示范性机器人100。
驱动系统120包含右驱动轮模块120a及左驱动轮模块120b。轮模块120a、120b係大体上沿着横向轴线X相对的且包含驱动相应右轮124a及左轮124b的相应右驱动马达 122a及左驱动马达122b。驱动马达122a、122b可以可释放方式连接到主体110(例如，经由紧固件或免工具连接)，其中驱动马达122a、122b任选地大体上定位于相应轮124a、124b上方。轮模块120a、120b可以可释放方式附接到主体110且被弹簧偏置成与清洁表面10啮合。在一些实例中，轮124a、124b以可释放方式连接到轮模块120a、120b。轮124a、124b可具有改进轮模块120a、120b在光滑地板(例如，硬木地板、湿地板)上方的牵引力的偏置下降(biased-to-drop)悬置系统(未展示)。机器人100可包含经安置以支撑机器人主体110的前向部分112的脚轮126。机器人主体110支撑用于给机器人100 的任何电组件供电的电源102(例如，电池)。
机器人100可通过相对于由主体110界定的如下三个相互垂直轴线的移动的各种组合而移动跨越表面10：横向轴线X、前后轴线Y及中心垂直轴线Z。沿着前后轴线Y 的前向驱动方向标示为F(下文中有时称为“前向”)，且沿着前后轴线Y的向后驱动方向标示为A(下文中有时称为“后向”)。横向轴线X大体上沿着由轮模块120a、120b 的中心点界定的轴线在机器人100的右侧R与左侧L之间延伸。
机器人100可围绕X轴线倾斜。当机器人100倾斜到南边位置时，其朝向后向部分114倾斜(下文中有时称为“向上纵倾”)，且当机器人100朝向前向部分112倾斜(下文中有时称为“向下纵倾”改变)时，所述机器人处于北边位置中。另外，机器人100围绕 Y轴线倾斜。机器人100可倾斜到Y轴线的东边(下文中有时称为“右侧摆”)，或机器人100可倾斜到Y轴线的西边(下文中有时称为“左侧摆”)。因此，机器人100围绕X 轴线的倾斜改变是其纵倾改变，且机器人100围绕Y轴线的倾斜改变是其侧摆改变。另外，机器人100可倾斜到右边(即，东边位置)或倾斜到左边(即，西边位置)。在一些实例中，机器人围绕X轴线且围绕Y轴线倾斜，从而具有例如东北、西北、东南及西南等倾斜位置。在机器人100横穿地板表面10时，机器人100可围绕其Z轴线进行右转向或左转向(下文中有时称为侧倾改变)。侧倾改变致使机器人100在其移动时进行右转向或左转向。因此，机器人100可同时具有其纵倾、侧摆或侧倾中的一或多者的改变。
主体110的前向部分112可包含缓冲器130，所述缓冲器可包含机器人主体110的前向面/表面113。在一些实例中，缓冲器130是机器人主体110的部分且在其它实例中，缓冲器130是附接到机器人主体110的组合件。举例来说，在轮模块120a、120b推进机器人100跨越地板/支撑表面10时，缓冲器130检测(例如，经由一或多个传感器)机器人100的驱动路径中的一或多个事件。机器人100可通过以下操作而对由缓冲器130 检测到的事件(例如，障碍18、落差、壁24、橱柜及其悬突部25)做出响应：响应于事件而控制轮模块120a、120b以操纵机器人100(例如，远离障碍18)。尽管本文中将一些传感器描述为布置于缓冲器130上，但这些传感器可另外或替代地布置于机器人100 上的各种不同位置中的任一者处，包含但不限于机器人的底部侧116(例如，机械开关)。缓冲器130具有与机器人主体110的前向面113互补的形状。
主体110的顶部部分115可包含接收一或多个使用者命令及/或显示机器人100的状态的使用者介面140。使用者介面140与由机器人100携载的机器人控制器150通信，使得由使用者介面140接收的一或多个命令可起始由机器人100执行程序(例如，清洁程序)。控制器150包含与非暂时性存储器154(例如，硬盘、快闪存储器、随机存取存储器)通信的计算处理器152(例如，中央处理单元)。
机器人控制器150(执行控制系统)可执行致使机器人100采取行动(例如以壁沿循方式、地板擦洗方式操纵或在检测到障碍18(例如，椅子、桌子、沙发等)时改变其行进方向)的行为300。机器人控制器150可通过独立地控制每一轮模块120a、120b的旋转速度及方向而沿任何方向操纵机器人100跨越清洁表面。举例来说，机器人控制器150可沿前向F、反向(向后)A、右R及左L方向操纵机器人100。
参考图7A及7B，为实现可靠且稳健的自主移动，机器人100可包含具有数个不同类型的传感器520、530、535的传感器系统500，所述传感器可结合彼此使用以形成对机器人的环境的感知(局部感知空间)，其足以允许机器人100关于将在所述环境中采取的行动做出智能决策。传感器系统500可包含由机器人主体110支撑的一或多个类型的传感器520、530、535，所述传感器可包含障碍检测障碍规避(ODOA)传感器、通信传感器、导航传感器等。举例来说，这些传感器520、530、535可包含但不限于接近度传感器、接触传感器、相机(例如，体积点云成像、三维(3D)成像或深度图传感器、可见光相机及/或红外相机)、声呐、雷达、LIDAR(光检测与测距，此可需要测量所散射光的性质以得出遥远目标的范围及/或其它信息的光学远程感测)、LADAR(激光检测与测距)等。在一些实施方案中，传感器系统500包含测距声呐传感器530、接近度(例如，红外)落差传感器520、520a到520d、接触传感器540、激光扫描仪及/或成像声呐。
机器人100可包含用于清洁或处理地板表面10的清洁系统160。在一些实例中，自主机器人100可在横穿表面10时清洁所述表面10。机器人100可通过以下操作而从表面10移除碎屑：通过在表面10上面施加负压力(例如，部分真空)而搅动碎屑及/或从表面10提升碎屑，以及从表面10收集碎屑。清洁系统160可包含干式清洁系统160a及/ 或湿式清洁系统160b。干式清洁系统160可包含平行于横向轴线X延伸且由机器人主体110可旋转地支撑以接触地板表面的驱动辊刷162(例如，具有鬃毛及/或搅拌器折片)。驱动辊刷162将碎屑搅动脱离地板表面且将经搅动碎屑投掷或导引到收集箱163中。湿式清洁系统160b可包含沿着横向轴线X延伸且将清洁液体施配到表面上的流体施加器。
参考图3，在一些实例中，传感器系统500包含与控制器150通信以测量及监测机器人100相对于机器人100的整体重心CGR的惯性力矩的惯性测量单元(IMU)510。控制器150可监测来自IMU 510的反馈中的与对应于正常不受妨碍操作的阈值信号的任何偏差。举例来说，如果机器人100开始纵倾远离直立位置，那么其可“被布塞住(clothes lined)”或以其它方式被阻碍，或者某人可突然添加重的有效负荷。在这些例子中，采取紧急行动(包含但不限于避让操纵、重新校准及/或发布音频/视觉警告)以便确保机器人 100的安全操作是必要的。
当从停止加速时，控制器150可考量机器人100从其整体重心CGR的惯性力矩以防止机器人倾倒。控制器150可使用其姿态模型，包含其当前惯性力矩。当支撑有效负荷时，控制器150可测量对整体重心CGR的负荷冲击且监测机器人惯性力矩的移动。如果此为不可能的，那么控制器150可将测试扭矩命令施加到驱动系统120且使用IMU 510 测量机器人的实际线性加速度及角加速度，以便以实验方式确定安全限制。
IMU 510可基于相对值测量及监测机器人100的惯性力矩。在一些实施方案中，且在一时间周期内，连续移动可致使IMU漂移。控制器150执行复位命令以重新校准IMU 510且将其复位到零。在复位IMU 510之前，控制器150确定机器人100是否倾斜且仅在机器人100在平坦表面上的情况下发布复位命令。
参考图7A，在一些实施方案中，机器人100包含导航系统200，所述导航系统经配置以允许机器人100导航地板表面10而不碰撞到障碍18或掉落阶梯且在清洁机器人100 的情形中智能辨识相对脏的地板区域以供清洁。此外，导航系统200可以确定性及伪随机模式操纵机器人100跨越地板表面10。导航系统200可为在机器人控制器150上存储及/或执行的基于行为的系统。导航系统200可与传感器系统500通信以确定驱动命令且将驱动命令发布到驱动系统120。导航系统200影响且配置机器人行为300，因此允许机器人100以系统预先计划的移动来表现。在一些实例中，导航系统200从传感器系统 500(例如，惯性测量单元510、红外传感器520、520a到520d及声呐传感器530、535) 接收数据且计划所要路径以供机器人100横穿。
参考图3及7B，在一些实施方案中，控制器150(例如，具有与非暂时性存储器154通信的一或多个计算处理器152的装置，所述非暂时性存储器能够存储可在计算处理器152上执行的指令)执行控制系统210，所述控制系统包含彼此通信的行为系统210a及控制仲裁系统210b。控制仲裁系统210b允许动态地向控制系统210添加及从控制系统210 移除机器人应用程序220且促进允许应用程序220各自控制机器人100而无需了解任何其它应用程序220。换句话说，控制仲裁系统210b提供应用程序220与机器人100的资源240之间的简单优先化控制机制。
应用程序220可存储于存储器中或被传递到机器人100以在机器人100上(例如，在处理器上)并行运行且同时控制机器人100。应用程序220可存取行为系统210a的行为 300。独立部署的应用程序220在运行时间动态地组合且用以共享机器人资源240(例如，驱动系统120及/或清洁系统160、160a、160b)。实施用于在运行时间在应用程序220 当中动态地共享机器人资源240的低级策略。所述策略确定哪一应用程序220具有对机器人资源240的控制，这是按照所述应用程序220的需要(例如，应用程序220当中的优先级分层)。应用程序220可动态地起始及停止且完全独立于彼此而运行。控制系统210 还允许可组合在一起以彼此辅助的复杂行为300。
控制仲裁系统210b包含与控制仲裁器260通信的一或多个应用程序220。控制仲裁系统210b可包含为应用程序220提供到控制仲裁系统210b的接口的组件。此类组件可抽象化并封装掉验证、分布式资源控制仲裁器、命令缓冲的复杂性，协调应用程序220 的优先化等等。控制仲裁器260从每个应用程序220接收命令、基于所述应用程序的优先级而产生单个命令并针对其相关联资源240公布所述单个命令。控制仲裁器260从其相关联资源240接收状态反馈且可将所述状态反馈发送回到应用程序220。机器人资源 240可为具有一或多个硬件控制器的功能模块(例如，致动器、驱动系统及其群组)的网络。控制仲裁器260的命令为资源240特有的以执行特定行动。可在控制器150上执行的动力学模型230经配置以计算机器人100的重心(CGR)、惯性力矩及各部分的惯性交叉乘积以用于评价当前机器人状态。
在一些实施方案中，行为300是提供分层全状态评估功能的插入式组件，所述分层全状态评估功能将来自多个源(例如传感器系统500)的感测反馈与先验限制及信息耦合成对机器人100的可允许行动的评估反馈。由于行为300可插入到应用程序220中(例如，驻存于应用程序220内部或外部)，因此所述行为可被移除及添加而不必修改应用程序 220或控制系统210的任何其它部分。每一行为300是独立策略。为使行为300较强大，将多个行为300的输出一起附接到另一行为的输入中使得可具有复杂组合功能是可能的。行为300打算实施机器人100的总体认知的可管理部分。
在所展示的实例中，行为系统210a包含用于基于由传感器系统500感知的障碍18(图9B)而确定响应性机器人行动(例如，转开、转向、在障碍18之前停止等)的障碍检测/障碍规避(ODOA)行为300a。另一行为300可包含用于邻近所检测到的壁24驱动(例如，以朝向及远离壁驱动的摆动模式)的壁沿循行为300b。其它行为300可包含污垢搜寻行为300c(其中传感器检测到地板表面上的污点且机器人100朝向所述点转向以进行清洁)、点清洁行为300d(例如，机器人沿循玉米条状(cornrow)图案以清洁特定点)、方向锁定行为300e、落差行为(例如，机器人检测到阶梯且规避从所述阶梯掉落)、停滞行为、防倾斜行为及防摄入行为、防轮卡住(jam)行为。
在将传感器520、530放置于机器人平台上时涉及数个挑战。第一，传感器520、530需要经放置使得其具有围绕机器人100的所关注区域的最大覆盖。第二，传感器520、 530可需要以使得机器人100本身导致对传感器的绝对最小遮蔽的方式来放置；本质上，传感器不能经放置使得其因机器人100本身而成为“盲的”。第三，传感器520、530 的放置及安装不应对平台的工业设计的其余部分具有侵入性。在美学方面，可假定具有不明显安装的传感器520、530、535的机器人100比具有明显安装的传感器的机器人更具“吸引力”。在效用方面，传感器520、530、535应以使得不干扰正常机器人操作(被障碍绊住等)的方式安装。
参考图3及8A到9B，在一些实施方案中，传感器系统500包含声呐系统530。声呐是声音导航与测距的缩写，且其为利用声音来在环境中导航的技术。声呐系统530使用声音传播来检测机器人100的路径中的障碍18a到18d。声呐可具有两种类型：有源声呐及无源声呐。无源声呐听取由其它障碍18发出的声音，而有源声呐发射声音脉冲且在所述脉冲从障碍18反射时听取所述脉冲产生的回波。声呐系统530是包含发射器 530e、接收器530r、换能器156及信号处理器158的有源声呐。从声呐发射器530e发射的电脉冲被换能器156转换成声波且以给定方向传播。可由于恒定及已知声速而测量从声呐发射器530e到物体18的距离。可测量所发射信号与其从物体18射回之后的所接收信号之间的时间间隔，此导致计算到产生所发射声波的射回的物体的距离。
在一些实施方案中，声呐系统530包含发射器阵列530e1到530e3及接收器阵列530r1到530r4。如图8A到8C中所展示，发射器阵列包含三个发射器530e且接收器阵列包含四个接收器530r。每一发射器530e安置于两个接收器530r之间。发射器530e及接收器 530r安置于机器人主体110的缓冲器130上或机器人主体110的前向面113上。发射器 530e及接收器530r沿着机器人主体110的前向外围面113彼此邻近而布置。在一些实例中，机器人100的缓冲器130或前向面113具有从机器人主体110的顶部部分115延伸到底部部分116的高度DT。在一些实例中，发射器530e及接收器530r的阵列邻近在前向面113的约一半高度处的纵向中间线L而布置。如果机器人主体110具有方形前部分，那么声呐系统530可以平行于横向轴线X的直线布置。发射器530e及接收器530r 可以直线布置于缓冲器高度DT的中间高度DM处(图8A)。中间高度DM是缓冲器高度 DT的一半。
参考图8B及8C，发射器530e及接收器530r可各自沿着横向轴线X及平行于横向轴线X间隔开而以直线布置，其中发射器530e及接收器530r分离达垂直距离DS。发射器530e处于距缓冲器130的中间高度DM的垂直距离DE处且接收器530r处于距缓冲器 130的高度DM的垂直距离DR处。发射器530e及接收器530r可彼此分离达垂直距离DS。在一些实例中，每一发射器530e1沿着前面113以距发射器阵列530e中的最近相邻发射器530e2的水平距离定位，且每一接收器530r3沿着前面113以距接收器阵列530r中的最近相邻接收器530r4的水平距离定位。在一些实例中，每一发射器530e2沿着所述前面以距最近相邻接收器530r3的水平距离定位。其它发射器530e及接收器530r布置也可为可能的。另外，发射器530e及接收器530r可安置于机器人主体110的其它部分上，例如机器人主体110的右侧及左侧上、机器人主体110的背侧或任何其它适当位置。
参考图9A及9B，声呐系统530可安置于缓冲器130的上部部分132上(参见图1) 及/或缓冲器130的前面113上。声呐系统530包含经布置以发射声波532的发射器530e 及经布置以在接收波场中接收所发射的声波532的反射的接收器530r。发射器530e及接收器530r沿着前向驱动方向F布置。所发射的声波532及所反射的声波534可各自具有介于约45°与约270°之间的角度β1、β2。此外，声呐系统530可相对于前向驱动方向F沿侧向及/或上下呈扇形展开方向发射声波。
在一些实例中，声呐系统530包含用于发射声波的不同序列。传感器系统500可同时发射来自声呐发射器530e1到530e3中的每一者的所发射的声波532且因此同时接收所反射的声波534。同时激发的声呐发射器530e1到530e3各自具有不同且可区分频率，使得由接收器530r1到530r3中的每一者测量的距离由沿着机器人100的前面113的纵向中间线L的发射器530e的位置接收及识别。在一些实例中，声呐系统530可从第一发射器530e发射声波532且在阈值持续时间(例如，1msec、2msec、3msec、…20msec) 之后，声呐系统530从第二发射器530e发射第二声波532。在一些实例中，控制系统 210执行具有将每一所发射声波分离的阈值持续时间(例如，1msec、2msec、3msec、...20 msec)的声呐发射循环。声呐发射循环是机器人主体110上的每一发射器530e发射声波532所需的时间。在一些实例中，从两个相邻发射器530e的发射之间的时间介于约5毫秒与约25毫秒之间。在一些实例中，从两个相邻发射器530e的发射之间的时间为约15 毫秒。此外，声呐发射循环可具有介于约30毫秒与约60毫秒之间的循环完成时间周期。在一些实例中，声呐发射循环具有45毫秒的完成时间周期。
在一些实施方案中，声呐系统530包含三个发射器530e1到530e3及四个接收器530r1到530r4，如图9A及9B中所展示。四个接收器530r彼此水平等距地安置于缓冲器130 上且通过安置于两个接收器530r之间的中间处的发射器530e分离。传感器系统530每 15毫秒发射声波532；因此，完整声呐发射循环花费45毫秒以供所有发射器530e发送声波532。图9B展示从发射器530e发射的声波碰击障碍18且接收器530r接收所反射声波。当接收器530r接收到所反射的声波534时，信号处理器158处理所反射的声波534。
具有方形前面或平坦前向面113(例如，图1到5)的机器人100无法简单地如圆的机器人那样在无碰撞的情况下在原位转向以移动远离障碍18(例如壁)。圆的机器人100 (例如，图6A及6B)的外围边缘在沿着机器人的圆周的每个位置处到机器人100的中心 C皆为等距的。然而，方形前部机器人100的前向面113延伸超出以机器人100的中心 C为中心且部分地沿着机器人100的圆的后向部分114追踪的轮廓圆105(在图2中以虚线展示)。在前向面113的拐角113a、113b不与障碍(例如壁24)碰撞的情况下在原位转向可需要知晓机器人100的前面113距障碍18的距离及接近角α。轮廓105具有设定直径尺寸及从中心C到前向面113的拐角113a、113b中的每一者的设定拐角距离DFC。
在机器人100的前向面113上具有声呐传感器530结合侧面传感器535提供给方形前部机器人优雅导航优点：遇到壁24及其它障碍18而不必与障碍18重复碰撞来致动缓冲器130的撞击传感器540。声呐传感器530结合侧面传感器535使得方形前部机器人100能够在无碰撞的情况下围绕障碍18或一系列障碍18导航。另外，声呐传感器530 使得方形前部机器人100能够在不进行接触的情况下与壁对准且在无碰撞的情况下邻近壁24行进。此机器人100移动远离壁24或与壁24对准以用于与壁24并排地进行壁沿循所需转向的量取决于机器人100的接近角α，所述接近角α可依据由前向面113上的声呐传感器阵列530进行的测量确定。
参考图10A及10B，在一些实施方案中，当机器人100迎头接近壁24且从发射器530e1到530e3发射信号(声波532)时，接收器530r1到530r4登记由每一声波532检测到的到壁24的最短距离Dmin。在图10A的迎头接近中，Dmin对于发射器530e1到530e3中的每一者是相等的，且机器人100优雅地转向壁24或从壁24后退(此取决于前面113 到壁的距离WD是大于还是小于阈值转向距离WT)以规避碰撞。如果声呐传感器530登记发射器530e1到530e3的最短距离Dmin作为沿着前面113的长度的低于阈值距离WT的距离测量WD，那么机器人100太靠近于壁24而无法在不与壁24碰撞的情况下转向。机器人100使用由声呐传感器530测量的距离WD来确定要达到阈值转向距离WT的反向方向距离。机器人100在转向之前从壁24后退达到阈值转向距离WT以防止前面113 的拐角113a、113b与壁24碰撞。由于声呐传感器530提供距离测量且机器人100具有已知尺寸(其中声呐传感器530放置于机器人主体110上的已知位置中)，因此机器人100 仅倒退远到其所需的距离以在不与所检测障碍18、24碰撞的情况下转向。
在一些实例中，机器人100具有邻近前面113的前拐角113a、113b安置的前落差检测器520a、520b(例如，红外传感器)及定位于轮120b、120a后面的后落差检测器520c、 520d(例如，红外传感器)。当机器人100倒退时，后落差检测器520c、520d可检测到机器人100后方或机器人100任一侧处的落差。控制器150可基于从落差检测器520a 到d接收的信号而执行规避行为300，因此防止机器人100掉下落差。当机器人100执行转向T时，前落差检测器520a、520b中的一或多者及/或后落差检测器520c、520d 中的一或多者可检测到机器人100后方或机器人100任一侧处的落差。
机器人100可执行转向T，仅反向旋转外轮120a、120b及/或以不同速率反向旋转轮120a、120b，使得机器人100倒退到其中前面113与壁24成角度的位置。在一些实例中，前面113可相对于壁24以45度的角度α成角度，如图10C中所展示。在机器人 100倒退且从壁24转开同时，发射器530e1到530e3继续发射声波532，且机器人100 计算发射器530e1到530e3距壁24的距离Dmin、Dmax。机器人100能够确定在不倒退超过用于规避碰撞的阈值距离WT的情况下继续倒退及转向多少。
在一些实施方案中，机器人100计算来自发射器530e1到530e3中的两者的声波532的两个所测量最短距离Dmin之间的差及沿着前面113的所述两个发射器530e之间的已知距离以计算前面113相对于壁24的角度α。图10D是图10C的简化表示，其中为清晰起见而移除一些元件编号。在此实例中，第一发射器530e1及第三发射器530e3测量到壁24的相应最小距离Dmin1、Dmin3。第一发射器530e1及第三发射器530e3沿着前面 113的纵向中间线L以已知发射器分离距离安置。由于发射器530e及接收器530r安置于沿着前面113的已知位置处，因此机器人100使用三角学来计算前面113相对于壁 24的角度α。由于前面113具有已知尺寸(例如，长度l)，因此机器人100基于所计算角度α以及接收器530r及/或发射器530e到拐角113a、113b的已知拐角距离计算拐角113a、113b到壁24的距离。当移动机器人100的前拐角113a到达处于阈值转向距离WT或约阈值转向距离WT的距壁24距离时，机器人100转向以规避碰撞。
此相同计算使得具有方形前部的机器人100能够在机器人100以角度α接近壁24时(如图10C中所描绘)确定在不倒退的情况下需要转向多大角度。在此实例中，机器人100在不倒退的情况下在原位转向，此乃因前面113到壁24的距离WD不小于阈值距离 WT。基于发射器530e中的两者的至少两个所测量距离Dmin，机器人100知晓其到壁24 的接近角α及前面113的内侧拐角113a距壁24多远。
如图10E所描绘，一旦机器人100将其前向行进方向F对准为与壁24平行，侧面传感器535便沿着壁24进行顺序测量以将机器人100维持处于阈值壁沿循距离WF处。在一些实例中，侧面传感器535是具有一个发射器535e及一个接收器535r的声呐传感器。在其它实例中，侧面传感器535是具有一个发射器535e及一个接收器535r的红外 (IF)传感器。在一些实例中，侧面传感器535可为具有一个以上发射器535e及/或一个以上接收器535r的IR或声呐传感器。侧面传感器535可为任何类型的测距传感器(举例来说，例如IR、激光、3D体积点云或声呐)。使用由侧面传感器535接收的信号，机器人 100执行壁沿循行为300b，在行进期间进行顺序测量以维持壁沿循距离WF，使得机器人100在无碰撞的情况下沿着壁24行进。在一些实例中，将壁沿循距离WF设定为使得延伸超出机器人100的周界的侧面刷128能够接触壁24的值。在机器人100执行壁沿循行为300b时，机器人100可从沿着前面113的声呐传感器530继续发射声波532以便检测占据行进路径的任何障碍18、24且要求机器人100在不与障碍18、24进行接触的情况下转向及规避障碍18、24。
声呐传感器阵列530使得机器人100能够减缓的一个特定挑战是沿着橱柜悬突部或踢脚线(toe kick)的壁沿循。参考图11A到11C，在一些实例中，机器人100横穿地板10 且接近具有悬突部25的壁24，所述悬突部从下部凹入壁部分24b偏移达悬突距离Wo的上部最外壁部分24a。此悬突部的实例是通常构建到橱柜基座中以防止在接近橱柜时使脚趾碰踢的厨房或浴室“踢脚线”。通常，踢脚线具有至少约3英寸的深度及至少约 31/2英寸的高度，此意指下部凹入壁部分24b为约31/2英寸高且从上部最外壁部分24a退回约3英寸的悬突距离Wo。控制系统210必须执行具有大于悬突距离Wo的壁沿循距离WF的壁沿循行为300b。壁沿循距离WF是机器人主体110与壁24的凹入部分24b(即，下部部分)之间的距离(平行于地板10而测量)。悬突距离Wo是最外壁部分24a与凹入壁部分24b之间的距离(平行于地板10而测量)。
在此类悬突部25存在于机器人的环境中的情况下，机器人100无法使用静态阈值距离来沿循壁24，此乃因预定通用壁沿循距离WF可短于悬突距离WO。针对上文所描述的样本悬突部尺寸，如果机器人100具有用以适应悬突部的设定静态壁沿循距离WF，那么机器人100将总是以大于3英寸的距离WF进行壁沿循(即使在悬突部25不存在的情况下)，因此无法靠近于不具有悬突部25的壁24进行清洁。由于机器人100无法依赖于通用阈值设定来沿着悬突部25进行壁沿循，因此机器人100对其它传感器输入做出响应以确定壁悬突部25的存在且在不重复转向到最外壁部分24a中且与其进行接触(此将阻碍移动机器人100的前进)的情况下沿着所述最外壁部分有效地进行沿循。
在图11B中所展示的实例中，机器人100使用接触传感器(例如，缓冲器130)来确定其何时尽可能靠近于壁24的上部最外部分24a。此时，声呐传感器530检测到下部凹入壁24b处于距离Wo处，但缓冲器130与最外上部壁部分24a的碰撞和由声呐传感器 530测量的距离相矛盾。此传感器信号组合触发上文参考图10A到10D所描述的倒退、转向、对准程序。机器人100倒退阈值距离以实现转向及将其侧面测距传感器535(例如，声呐传感器及/或IR传感器)与壁24b对准。在机器人100转向同时，其动态地校准距壁的凹入部分24b的距离且选择阈值壁沿循距离WF以在不撞上壁的上部最外部分24a的情况下尽可能靠近于所述壁的上部最外部分行进。此阈值壁沿循距离WF在机器人沿着悬突部25行进的情况下比在所述机器人沿着不具有悬突部25a的平坦壁24行进的情况下大。在壁沿循行为300b的执行期间，到所述壁的距离WD是机器人的主体110与壁 24b的最近部分之间的距离加上通过应用确定的偏移(例如，以确保侧面刷128刚好接触平坦壁24)。当机器人100沿着平坦壁24行进时(如图10E中)，壁沿循距离WF等于主体110与壁24之间的所要壁距离WD(例如，以确保延伸超出机器人100的周界的侧面刷128刚好接触平坦壁24)。
参考图12A到12D，机器人主体110可具有近似圆形外围或部分矩形外围(如所展示)。在一些实施方案中，主体110的前向部分112具有矩形外围且主体110的后向部分 114具有圆形外围。主体110的矩形前向部分112促进接达拐角，且在机器人100于拐角26内进行转向时，圆形后向部分114促进清洁壁拐角26。具有部分矩形外围的机器人主体110面临数个挑战，包含从分离达小于外接直径(外接于机器人100且包含前拐角 113a、113b的圆107的直径DFC)的距离的障碍逃离。并非圆的机器人100无法在原位转向以逃离所有障碍配置。当机器人100接近拐角壁26时，所述机器人无法在原位转向以逃离拐角26。如果机器人100在原位转向(如图12A及12B中)，那么机器人100可被卡住。在一些实施方案中，机器人100可在进行转向(如图12D中所展示)之前沿后向方向R退出拐角26(如图12C中所展示)。机器人100可进行右前转向FR或左前转向。在此拐角条件中，如本文中的实例中所描述的具有声呐传感器530的机器人100可采用关于图10A到10D所描述的倒退、转向及对准程序。
在一些实施方案中，机器人100碰击在其右侧R的障碍18a且转向到其左边L以规避障碍18a。在一些实例中，机器人100接着碰击在其左侧L的另一障碍18b。为规避在这些障碍18a、18b之间来回行走，机器人100在沿原始方向(左)转向之后继续沿着一轨迹行进达设定距离。此方向锁定命令越权控制反应性行为系统210a。当处于方向锁定越权控制模式中时，控制系统210无论如何维持沿新方向的前进方向，直到机器人100 行进阈值距离为止。由于机器人100的声呐传感器530实现无接触障碍检测与规避，因此在一些实例中，响应于对机器人100并未与其碰撞的障碍18的检测，机器人100具有维持新前进方向的方向锁定命令。
在一些实施方案中，如果声呐传感器530在阈值行进距离内检测到两个障碍，那么机器人100执行方向锁定行为越权控制300e。方向锁定行为越权控制300e维持转向方向，而不管障碍侧(机器人110的其中存在障碍18的侧)如何，直到机器人100行进阈值距离为止。方向锁定行为越权控制300e允许机器人100逃离局限区域(例如内侧拐角26)。
声呐传感器530使得机器人100能够在壁24与其它障碍18(例如图9B中所描绘的椅子腿18a到18b)之间进行区分。当声呐传感器530将声波532发射于壁24上时，返回信号的数目及接收时序的比率是一致的。当声呐传感器530将声波532发射于椅子腿 18a到18d上时，返回信号的数目及接收时序的比率是不一致的。在将椅子腿18a到18d 与壁24区分开之后，机器人100围绕及/或穿过椅子腿18a到18d导航且以规避机器人行进前进方向之间的突然猛移的方式规避与椅子腿18a、18b碰撞。当声呐传感器530 发射声波532时，机器人100通过围绕所检测的最近目标障碍(此处为椅子腿18a)转向而规避椅子腿18a且仅在新障碍18b与第一所检测物体18a相比显著较靠近的情况下再次切换方向。在一些实例中，使用滞后作用，机器人100在其第二次改变方向以围绕新障碍18b转向时继续规避第一所检测障碍18a。以此方式，具有沿着前面113安置的声呐传感器530的机器人100可平稳地规避椅子腿18a到18d及其它非壁柱状障碍集合。机器人100将声呐传感器530用于无接触障碍规避与检测而无所述机器人行进时的前进方向之间的猛移且不可能行进到所述机器人无法从其抽出自身的障碍场18，此乃因障碍 18分离达小于外接直径(外接于机器人100且包含前拐角113a、113b的圆107的直径) 的距离。
图14提供沿着路径60操作机器人100跨越地板表面10的方法1400。方法1400包含1410从安置于机器人主体110上的发射器530e发射声波532。方法1400包含在控制器150上(例如，计算处理器上)上执行1420行为系统210a(例如，ODOA(障碍检测/障碍规避)行为300a、壁沿循行为300b、污垢搜寻行为300c、点清洁行为300d、方向锁定行为300e)。行为系统210a从安置于机器人主体110上的接收器530r接收传感器信号且基于所述传感器信号执行至少一个行为300。传感器信号指示由接收器530r接收的声波反射。如果机器人100正操纵跨越表面10，那么行为系统300执行1430具有将每一所发射声波分离的阈值持续时间的声呐发射循环。阈值持续时间可为1msec、2msec、3 msec、…20msec。声呐发射循环可具有45毫秒的循环完成时间周期。
方法1400可进一步包含在机器人100接收到指示壁24的存在的传感器信号的情况下执行具有大于悬突距离WO的壁沿循距离WF的壁沿循行为300b。壁沿循距离WF是机器人主体110与壁24的所感测部分(例如，壁24的下部部分24b)之间的水平距离，且悬突距离Wo是壁24的上部最外部分24a与壁24的下部凹入部分24b之间的水平距离。壁距离WD是机器人的主体110与壁24b的最近部分之间的距离加上通过应用确定的偏移(例如，以确保延伸超出机器人主体110的周界的侧面刷128刚好接触平坦壁24)。在壁沿循行为300b的执行期间，机器人100可以远离壁24的阈值距离驱动。机器人100 使用侧面测距传感器535来维持以阈值距离的行进。
在一些实施方案中，方法1400进一步包含在控制器150于阈值行进距离内接触两个障碍18的情况下执行方向锁定行为越权控制300e。方向锁定行为越权控制300e维持转向方向，而不管机器人100的障碍侧如何，直到机器人100行进阈值距离为止。方向锁定行为越权控制300e允许机器人逃离局限区域(例如内侧拐角26)。
在一些实施方案中，可在控制器150上(例如，计算处理器上)执行的推理或控制软件使用算法组合，所述算法使用由传感器系统500产生的各种数据类型执行。推理软件处理从传感器系统500收集的数据且输出数据以用于做出(举例来说)机器人100可根据其而在不与障碍18碰撞的情况下移动的导航决策。
参考图15，在一些实施方案中，机器人100使用声呐系统530来在壁24与非壁18(例如，家具、地板上的物体等)之间进行区分。图6A及6B中所描绘的圆的机器人100 包含沿着其弯曲前向表面113安置的声呐发射器阵列530e及声呐接收器阵列530r。弯曲前向表面113沿前向驱动方向F的右边R及左边L的方向引导声呐发射器530e及接收器530r，从而允许声呐系统530的与在平坦前向表面113(其大体上沿着前向驱动方向F 引导声呐发射器530e及接收器530r)上相比相对宽的整体视野。在矩形前部机器人100 上，声呐发射器530e及接收器530r可安置于机器人主体110的右侧R及左侧L上以实现声呐系统530的较宽视野。
控制系统210可基于声呐回波的强度辨别所检测物体18、24的类型。举例来说，所发射的声波532将以对硬壁24的响亮回波及对丝绒或织物家具(非壁障碍)18的软回波返回。控制系统210可测量所发射的声波532用以返回的时间以用于确定到物体18、 24的距离，在硬物体对软物体18、24之间进行区分，且基于哪一声呐接收器530r接收回波信号或最响亮(最强)回波信号而确定物体18、24相对于机器人100的位置。举例来说，此可允许机器人100识别软绳堆叠。知晓物体的位置还帮助机器人100确定最近目标及从所述最近目标转开的角度。在所展示的实例中，机器人100基于由声呐接收器530r 接收的硬(强)声呐回波信号而辨别对壁24的检测。此外，机器人100基于在最左边声呐接收器530r上接收到最响亮回波而确定壁24位于其左侧L上。机器人100还辨别对非壁障碍18(在此情形中，椅子)的检测。机器人100还通过接收到大体上均匀跨越声呐接收器530r的相对软回波信号(即，回波信号在左侧L或右侧R皆非较强)而确定非壁障碍 18位于沿着所述机器人的前向驱动方向F笔直向前。响应于检测到壁24在其左侧L上且非壁障碍18为笔直向前，机器人100(经由控制系统210)通过操纵到其右侧R而操纵以规避所检测障碍18、24。使用声呐系统530，机器人100可确定所检测障碍18、24 相对于机器人100(例如，相对于声呐接收器530r的已知位置)的距离及位置且可操纵以规避与所述障碍18、24的碰撞。
本说明书中所描述的标的物及功能性操作的实施方案可实施于包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物的数字电子电路或计算机软件、固件或硬件中或者实施于其中的一或多者的组合中。此外，本说明书中所描述的标的物可实施为一或多个计算机程序产品，即，编码于计算机可读媒体上的计算机程序指令的一个或多个模块，以供数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作。
尽管本说明书含有许多具体细节，但不应将这些具体细节视为对本实用新型或可主张的范围的限制，而是应将其视为本实用新型特定实施方案所特有的特征的描述。还可将本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征以组合实施于单个实施方案中。相反地，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可单独地或以任何适合子组合实施于多个实施方案中。此外，虽然上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初主张如此，但来自所主张组合的一个或一个以上特征在一些情形中可从所述组合去除，且所述所主张组合可针对于子组合或子组合的变化形式。
类似地，尽管在图式中以特定次序描绘操作，但不应将此理解为需要以所展示的特定次序或按顺序次序执行此类操作，或执行所有所图解说明的操作以实现期望结果。在某些情况中，多任务及并行处理可为有利的。此外，不应将在上文所描述的实施例中的各种系统组件的分离理解为在所有实施例中需要此分离，且应理解，通常可将所描述的程序组件及系统一起集成于单个软件产品中或封装到多个软件产品中。
已描述若干个实施方案。然而，将理解，可在不背离本实用新型的精神及范围的情况下做出各种修改。因此，其它实施方案也在所附权利要求书的范围内。举例来说，权利要求书中所引用的行动可以不同次序来执行且仍可实现期望结果。

Claims (10)

1.一种自主移动机器人，其特征在于，所述自主移动机器人包括：
机器人主体，
其界定前向驱动方向且
具有相对于所述前向驱动方向的前向及后向部分，
所述前向部分具有由沿着所述机器人主体的外接直径定位的拐角定界的大体上笔直前向表面；
驱动系统，
其支撑所述机器人主体且
经配置以操纵所述机器人跨越地板表面；
声呐系统，其安置于所述机器人主体上，
所述声呐系统包括
声呐发射器阵列及
声呐接收器阵列，所述声呐发射器阵列及所述声呐接收器阵列沿着所述前向表面的长度布置，
每一发射器邻近一接收器安置且发射声波，
每一接收器能够接收声波反射，且
每一发射器与接收器对测量从所述前向表面到一壁的距离；
光学侧面测距传感器，其安置于所述机器人主体的一侧上且邻近所述前向表面的至少一个拐角定位；及
控制系统，其由所述机器人主体支撑且与所述驱动系统、所述声呐系统及所述侧面测距传感器通信，所述控制系统：
基于从所述声呐接收器阵列接收的传感器信号而确定所述前向表面到所述壁的接近角；
确定到所述壁的最近拐角距离，所述拐角距离测量为从所述前向表面的拐角到所述壁的最短距离；且
致使所述驱动系统使所述机器人主体转向以规避与所述壁的碰撞且将所述前向驱动方向对准为平行于所述壁，其中所述机器人主体以阈值壁沿循距离邻近所述壁行进。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述声呐发射器阵列包含三个声呐发射器且所述声呐接收器阵列包含四个声呐接收器，所述声呐发射器及所述声呐接收器以交替模式布置。
3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述控制系统执行具有将每一所发射声波分离的阈值持续时间的声呐发射循环。
4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述阈值持续时间为15毫秒或所述声呐发射循环具有45毫秒的循环完成时间周期。
5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人进一步包括安置于所述机器人主体的所述前向部分上且与控制器通信的撞击传感器，所述撞击传感器的致动指示由所述声呐系统感测到与所述壁的凹入部分相比较靠近于所述机器人主体的壁的悬突部的存在。
6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述控制系统校准对应于从所述机器人主体到所述壁的所述凹入部分的凹入壁沿循距离的信号值阈值，此允许所述机器人以等于所述阈值壁沿循距离的距离邻近所述壁的所述较靠近悬突部部分行进。
7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，当所述声呐系统检测到最近障碍时，所述控制系统执行方向锁定驱动越权控制命令，所述方向锁定驱动越权控制命令维持转向方向直到所述机器人行进阈值距离为止，而不管所述最近所检测障碍相对于所述机器人的位置如何。
8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人进一步包括邻近所述前向表面的所述拐角中的一者而安置于所述机器人主体上且延伸超出所述机器人主体的周界的侧面刷。
9.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人的所述前向部分具有大体上矩形形状且所述机器人的所述后向部分具有大体上圆形形状。
10.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人进一步包括安置于所述机器人主体上且经布置以测量到所述机器人下方的地板的距离的落差传感器，所述控制系统响应于从所述落差传感器接收到所感测落差的指示而致使所述驱动系统反向驱动所述机器人主体或使所述机器人主体转向。
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