TW201434546A - 一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法 - Google Patents

Abstract

本發明的目的是提供一種實現對於包括多房間的需清潔區域的遍歷、減少重複行進路線的清潔機器人的清潔方法。即一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，清潔機器人沿房間的牆體外壁行進，其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述牆體外壁向遠離所述牆體外壁的方向移動並清潔地面。在所述清潔機器人每次離開牆體外壁一定距離或者遇上障礙物後，先轉動一個預設角度，再行進一段預設距離，而後返回到所述牆體外壁，實現對需清潔區域的遍歷和清潔。

Description

一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔 方法

本發明涉及清潔機器人技術領域，具體涉及清潔機器人的行進控制。

隨著科技的發展，具備一定功能的清潔機器人已經逐漸走進家庭和辦公環境，減輕了人們的勞動負擔。這些清潔機器人以一定的運行模式在需清潔區移動時自動擦洗或者利用真空吸塵器清掃地板上的灰塵和污垢。在怎樣實現對於需清潔區域的清掃方面，目前比較常見的有：隨機方向清潔方法、利用多種路徑組合的清潔方法、基於建立柵格地圖的清潔方法、具有導航系統的清潔方法，等等。

隨機方向清潔方法，是指清潔機器人不採取路徑規劃，行走時遇到障礙物則隨機轉過一定角度繼續行走清掃。這種清掃方法控制簡單，且不需太多高精度的感測器，因此成本較低。但是基於其隨機方向行走的清掃模式很容易使得一些地方未被清掃到，而另一些地方則被重複清掃。雖然從理論上講在不限制時間的情況下可以達到對需要清潔區域的完全覆蓋，但由於其上電池電量的限制使 得對需要清潔區域的完全覆蓋很難實現。

多種路徑組合的清掃方法，是將等距螺旋線模式、沿牆行走模式和隨機模式，組合起來迴圈運行。這種清掃方法不需要較昂貴的感測器，且對定位控制等精度要求也不高，對比單一的隨機方向清潔方式而言也提高了清掃效率。但是，由於在幾種模式轉換方面並沒有較好的規則，其清潔路徑依舊具有一定的不確定性，使得清潔效率和效果並不理想。

纏繞式路徑結合沿邊方波路徑清潔方法是採用由內向外，或由外向內以一定的纏繞圖樣清掃房間；遇上障礙物則沿該障礙物外壁行進和執行清潔操作；當清潔機器人在沿所述障礙物行進並執行清潔操作的過程中達到所述纏繞圖樣確定的路徑時，沿著由所述纏繞圖樣確定的剩餘路徑行走並執行清潔操作。但是由於在按照纏繞圖樣進行清掃的過程中，清潔機器人是以包圍式的方式對房間主要區域進行遍歷和清潔，對定位精度和運動控制精度要求較高。並且，對於多個房間的清掃而言，其適應的能力較差，因為這種清掃方法不易找到房間的入口，很難將多個房間都遍歷清掃一遍。

基於建立環境柵格地圖的清掃方法是由清潔機器人首先沿牆或者靠牆障礙物行走獲取需清潔區域邊界的位置資料，再以預設方式首次遍歷該需清潔區域同時獲取該區域內障礙物輪廓位置資料，建立環境柵格地圖。在首次遍歷該區域的同時或者其後的時間裡對區域進行清掃， 並根據清潔機器人的行走方向和距離來記憶已經清掃的區域，比較所建柵格地圖和已清掃區域則得到未清掃區域，再對未清掃區域進行補掃。這種清掃方法較之前的隨機模式來說提高了效率，但是，對於較大較多的房間來說顯然存在許多不足。例如，首先需要對待清潔區域的邊界進行沿邊行走，以獲取邊界位置資料，然後再針對待清潔區域進行遍歷同時獲取障礙物輪廓資料，最後建立柵格地圖；其次，需要較大的記憶體來存儲柵格資訊。另一方面，隨著行走距離的增加，累計誤差會越來越大，導致所建地圖資訊和清潔機器人自身位置資訊有較大的失真，從而使清掃效果不理想，除非安裝更多的較昂貴的感測器來保證所測柵格地圖和清潔機器人自身位置的可靠性。

具有導航系統的清潔方法，清潔機器人的導航方式包括電磁導航、測距、視覺導航、聲音等，這些導航感測器和裝置的採用，結合一定的路徑規劃，可使得清潔機器人較容易實現以下功能：高效清潔地面、避開障礙物和遍歷多個房間。但這些導航裝置往往價格昂貴，使得清潔機器人成本和售價很高，不易普及使用。

本發明的目的是提供一種實現對於包括多房間的需清潔區域的遍歷、減少重複行進路線的清潔機器人的清潔方法。

實現本發明目的而採用的技術方案是這樣的，一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，清潔機 器人沿房間的牆體外壁行進，其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述牆體外壁向遠離所述牆體外壁的方向移動並清潔地面。在所述清潔機器人每次離開牆體外壁一定距離或者遇上障礙物後，先轉動一個預設角度，再行進一段預設距離，而後返回到所述牆體外壁，實現對需清潔區域的遍歷和清潔。

當存在與所述牆體外壁緊埃的牆邊障礙物時，所述清潔機器人在行進時將所述牆邊障礙物的未與牆體外壁接觸的面視作牆體外壁。

依據本發明的技術，還提供一種從任意位置起始，且能有效識別房間內障礙物的清潔機器人控制方法，即一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，包括以下步驟：

1)所述清潔機器人初始時從房間內任意放置點出發，尋找牆體外壁。

2)當所述清潔機器人遇到障礙時停止，並將所遇到的障礙作為假定的牆體外壁。清潔機器人沿所述假定的牆體外壁行進。其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述牆體外壁向遠離所述牆體外壁的方向移動並清潔地面。在所述清潔機器人每次離開牆體外壁一定距離或者遇上障礙物後，先轉動一個預設角度，再行進一段預設距離，而後返回到所述牆體外壁，實現對需清潔區域的遍歷和清潔。

3)所述清潔機器人根據其運行的軌跡，判斷所 述假定的牆體外壁是牆體外壁還是房間內的障礙物。若所述假定的牆體外壁即是房間的牆體外壁則停止或跳轉到步驟2)。若所述假定的牆體外壁是房間內的障礙物，則背離所述房間內的障礙物行進，之後跳轉到步驟2)。

本發明對比已有技術具有以下顯著優點：

1.清潔機器人通過沿牆行進並離牆移動，能夠有效避免漏掃或重複清掃。

2.清潔機器人不僅提高較空曠的環境中的清掃效率，還能夠覆蓋障礙物較集中房間的地面面積。

3.清潔機器人採用始終沿著牆壁或牆邊障礙物移動和清掃，使得清潔機器人很容易找到房間的出入口，實現對每個房間的完全清掃，且具有極高的清掃效率。

D0‧‧‧清潔機器人出發位置

D1‧‧‧清潔機器人沿“假定的牆體”行進一周後所處的位置

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1為一個實施例中清潔機器人沿牆壁進入多房間的示意圖；圖2為一個實施例中清潔機器人從某點沿任意方向開始行進並遇上障礙物的運行示意圖；圖3為圖2中清潔機器人脫困的示意圖，即以圖2中障礙物為牆體行進一周後離開障礙物的示意圖；圖4為一個實施例中清潔機器人清掃餐廳時候的清潔示意圖；圖5為一個實施例中清潔機器人的工作流程圖；及 圖6為一個實施例中清潔機器人的工作流程圖。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但不應該理解為本發明上述主題範圍僅限於下述實施例。在不脫離本發明上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，作出各種替換和變更，均應包括在本發明範圍內。

實施例1：

一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，清潔機器人沿房間的牆體外壁行進。清潔機器人沿房間的牆體外壁行進。其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述牆體外壁向遠離所述牆體外壁的方向移動並清潔地面。在所述清潔機器人每次離開牆體外壁一定距離或者遇上障礙物後，先轉動一個預設的角度，再行進一段預設距離，而後返回到所述牆體外壁，實現對需清潔區域的遍歷和清潔。值得說明的是，本段所述預設距離和預設角度可以根據實際需要進行調整，為了與後文中清潔機器人返回到牆體後的移動相區別，本段所述預設距離和預設角度分別記作預設距離I和預設角度I。另外機器人每一次向牆體返回和離開牆體外壁時，均需要改變行進的方向，因此可以在此之前轉動一個預設角度。

實施例中，可以控制所述清潔機器人何時對地面進行清潔，何時停止對地面進行清潔。而所述清潔機器人進行清潔操作時，其底面所覆蓋的範圍不一定是其實際 清潔的範圍。本實施例中，定義所述清潔機器人進行清潔操作時，其行進路徑寬度方向的清潔範圍的最小寬度為w，其取值範圍同市售清潔機器人，通常為300mm左右。

通常，所述清潔機器人從開始到結束需要沿所述牆體外壁行進至少一周時才停止。因此，清潔機器人需沿著牆體外壁在房間的地面發生位移，而發生該位移的時機可以在所述清潔機器人每一次回到所述牆體外壁時，也可以在所述清潔機器人每一次離開所述牆體外壁並到達最遠點時，也可以在離開/返回途中，或者兼而有之。從這個角度來說，不管所述清潔機器人如何離開牆體外壁，又如何回到所述牆體外壁，最終都能夠實現繞牆體外壁行進一周。需要說明的是，由於所述清潔機器人是在房間地面進行清潔工作，為了便於描述與理解，牆體外壁或者靠牆障礙物均視作牆體和靠牆障礙物在房間地面的俯視投影線。

更為具體的是：

方式一：所述清潔機器人每一次返回到(回到)所述牆體外壁後，先轉動一個預設角度，再沿牆體外壁行進一段預設距離，而後離開牆體外壁。本段落中，所述預設角度和預設距離分別記作預設距離Ⅱ和預設角度Ⅱ。本實施例中，預設距離I和預設距離Ⅱ可以相等，通常為w或比w更小的值。所述預設角度I和預設角度Ⅱ也可以相等，通常為90°。理所當然的是，所述清潔機器人沿牆體外壁行進方向是牆體外壁向前延伸的方向，當其遇到轉角時，自動轉向即可。

方式二：需要判斷所述清潔機器人到達最遠點時的情況，即當所述清潔機器人每一次離開所述牆體外壁並到達最遠點時，分兩種情況和應對措施：A)轉動一個預設角度後行進一段預設距離，再返回到最後離開的那一段牆體外壁；或B)轉動一個預設角度，行進小於預設距離且遇上障礙物後，再返回到最後離開的那一段牆體外壁。

採用方式一和二兼而有之是較好的實施方式，最能夠實現房間的遍歷。實施例中，由於所採用的清潔機器人的清潔範圍不是中心對稱圖形，或所採用的清潔機器人不便於多個方向行走。為了克服上述情況，所述清潔機器人每一次回到所述牆體外壁時和/或到達最遠點時，所轉動的預設角度通常為90°，再繼續行進。

本實施例所公開的方法可以適用於多房間的情形。因為，當房門打開時，多個房間的牆體外壁是連續的，所述清潔機器人是沿房間的牆體外壁行進的，其間週期性地往返，最終遍歷了多個房間。

實施例2：

本實施例基本情形同實施例1，只是提供一種“向中擴展”的方式。即向中擴展時分三種情況：所述最遠點與牆體外壁之間的距離至少為房間寬度的1/2，或所述最遠點為清潔機器人行進時因遇到障礙物而停止的點，或所述最遠點與牆體外壁之間的距離為預設值。

進一步地，所述最遠點與牆體外壁之間的距離可由使用者設定，或者通過設置在清潔機器人上的感測器 對房間寬度進行實測。最好是，該距離不小於所離開邊界與其對面邊界之間在清潔機器人行進路徑上距離的一半，以保證覆蓋需清潔區域。

當然，若是房間內有障礙物，則所述清潔機器人是不能通過走直線到達預設的最遠點。此時，通常可以讓清潔機器人未到達預設的最遠點即轉動一個預設角度，並行進一段預設距離後就返回，也可以理解為此時所述最遠點為清潔機器人行進時因遇到障礙物而停止的點。

另外，如果所述清潔機器人在返回到所述牆體外壁途中遇到障礙物，則清潔機器人沿該障礙物繞行避開該障礙物後回到所述牆體外壁。

實施例3：

本實施例基本情形同實施例2，只是進一步公開應對房間內障礙物佈置較為複雜的情況。

參見圖1，圖中所示即為安放有若干障礙物的兩個房間。實施例中，當存在與所述牆體外壁緊埃的牆邊障礙物時，所述清潔機器人在行進時將所述牆邊障礙物的未與牆體外壁接觸的面視作牆體外壁(如圖1中第一房間正下方位置的障礙物)。本實施例中，清潔機器人從第一房間中“清潔起始點”開始沿牆邊行進。由於其過程中不斷離開牆邊又不斷返回，很容易走到房間的出入口，以實現對多個房間的清掃。圖1中D點處，清潔機器人從第一房間順利地進入了第二房間。同理，當所述清潔機器人對第二房間進行清掃後，也會順利地回到第一房間，並對未清潔 的區域進行清掃。

實施例中，清潔機器人記錄下所經過的路徑。當清潔機器人行進至未經過的路徑時，執行清潔操作；當清潔機器人行進至已經過的路徑時，可以不進行清潔的操作。另外，所述清潔機器人在行進過程中，隨時判斷所經過的區域單位面積上灰塵量；當所述單位面積上灰塵量大於閾值時，所述清潔機器人沿已經行進過的路徑反復執行清潔操作，而後繼續行進。圖4示意了一種較為複雜的情形，圖4中心位置的圓圈示意了餐廳內餐桌的底部(污垢較多)，清潔機器人在此進行了反復的清掃操作。

實施例4：

本實施例公開一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，主要是所述清潔機器人從房間內任意位置出發，主動識別房間內的障礙物，實現房間遍歷。具體地，包括以下步驟：

1)所述清潔機器人初始時從房間內任意放置點出發，尋找牆體外壁；

2)當所述清潔機器人遇到障礙時停止，並將所遇到的障礙作為假定的牆體外壁。清潔機器人沿所述假定的牆體外壁行進。其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述牆體外壁向遠離所述牆體外壁的方向移動並清潔地面。在所述清潔機器人每次離開牆體外壁一定距離或者遇上障礙物後，先轉動一個預設角度，再行進一段預設距離，而後返回到所述牆體外壁，實現對需清潔區域的遍歷和清 潔。本步驟中，所述假定的牆體外壁可能是真實的牆體外壁，那麼所述清潔機器人就如同實施例1~3那樣工作。但如果所述假定的牆體外壁是房間內障礙物的話，若按照實施例1~3的方式工作的話，則難以脫困，因此需要進一步判斷。

3)所述清潔機器人根據其運行的軌跡，判斷所述假定的牆體外壁是牆體外壁還是房間內的障礙物(一般通過判斷是否進入其內部來確定)。值得說明的是，一般來說清潔機器人需要沿述假定的牆體外壁運行一周後才能準確判斷所圍繞的是真實的牆體外壁還是房間中的障礙物。

本步驟中，若所述假定的牆體外壁即是房間的牆體外壁則跳轉到步驟2)或停止。換句話說，清潔機器人這時是直接尋到了牆體外壁，可以按實施例1~3的方案實施，既可停止工作又可繼續沿所述牆體外壁作清掃。

本步驟中，若所述假定的牆體外壁是房間內的障礙物，則清潔機器人背離所述房間內的障礙物行進，之後跳轉到步驟2)，其目的是避免機器人一直繞障礙物行進而不能脫困。當然，清潔機器人背離本步驟中遇到的房間內的障礙物行進後，也可能再次遇到房間內其他障礙物，此時迴圈到步驟2)，並記錄下所經歷的路徑，直到機器人到達實際的牆體外壁時，執行同實施例1~3類似的操作以完成對房間的清掃。

圖2~3示意了上述過程：參見圖2，清潔機器人從D₀點開始出發，向任 意方向開始行進(圖中機器人向房間中央行進)。之後，清潔機器人遇到房間中央的孤立障礙物(所有面均不靠牆)。此時，清潔機器人將房間中央孤立的障礙物誤認為牆體，即“假定的牆體”，並執行既定的清潔操作。圖2中D1點處，即是清潔機器人沿“假定的牆體”行進一周後所處的位置。

圖3是圖2的延續，D₀點和D1點均與圖2相同。圖3中，清潔機器人在D1處根據所經歷的路徑判斷出“假定的牆體”是房間中央的孤立障礙物，即表明房間的大部分區域是沒有被清掃的。此時，清潔機器人需要背離孤立障礙物行進去尋找到真實的牆體，之後執行既定操作即可完成對房間的遍歷和清掃。

D₀‧‧‧清潔機器人出發位置

D1‧‧‧清潔機器人沿“假定的牆體”行進一周後所處的位置

Claims (9)

1. 一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：清潔機器人沿房間的牆體外壁行進；其過程中所述清潔機器人若干次離開所述牆體外壁向遠離所述牆體外壁的方向移動並清潔地面；在所述清潔機器人每次離開牆體外壁一定距離或者遇上障礙物後，先轉動一個預設角度，再行進一段預設距離，而後返回到所述牆體外壁，實現對需清潔區域的遍歷和清潔。
2. 根據請求項1所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：所述清潔機器人每一次返回到所述牆體外壁後，先轉動一個預設角度，再沿牆體外壁行進一段預設距離，而後離開牆體外壁。
3. 根據請求項2所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：當所述清潔機器人每一次離開所述牆體外壁並到達最遠點時：A)轉動一個預設角度後行進一段預設距離，再返回到最後離開的那一段牆體外壁；或B)轉動一個預設角度，行進小於預設距離且遇上障礙物後，再返回到最後離開的那一段牆體外壁。
4. 根據請求項3所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：所述最遠點與牆體外壁之間的距離至少為房間寬度的1/2，或所述最遠點為清潔機器人行進時因遇到障礙物而停止的點，或所述最遠點與牆體外壁之間的距離為預設值。
5. 根據請求項1~4中任一項所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：當存在與所述牆體外壁緊埃的牆邊障礙物時，所述清潔機器人在行進時將所述牆邊障礙物的未與牆體外壁接觸的面視作牆體外壁。
6. 根據請求項1~4中任一項所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：所述清潔機器人在行進時，記錄下所經過的路徑；當清潔機器人行進至未經過的路徑時，執行清潔操作；當清潔機器人行進至已經過的路徑時，不進行清潔操作。
7. 根據請求項1~4中任一項所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：所述清潔機器人在行進過程中，判斷所經過的區域單位面積上灰塵量；當所述單位面積上灰塵量大於閾值時，所述清潔機器人沿已經行進過的路徑反復執行清潔操作。
8. 根據請求項1~4中任一項所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於：如果所述清潔機器人在返回到所述牆體外壁途中遇到障礙物，則沿該障礙物繞行避開該障礙物後回到所述牆體外壁。
9. 一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特徵在於，包括以下步驟：1)所述清潔機器人初始時從房間內任意放置點出發，尋找牆體外壁；2)當所述清潔機器人遇到障礙時停止，並將所遇到的 障礙作為假定的牆體外壁；清潔機器人沿所述假定的牆體外壁行進；其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述牆體外壁向遠離所述牆體外壁的方向移動並清潔地面；在所述清潔機器人每次離開牆體外壁一定距離或者遇上障礙物後，先轉動一個預設角度，再行進一段預設距離，而後返回到所述牆體外壁，實現對需清潔區域的遍歷和清潔；及3)所述清潔機器人根據其運行的軌跡，判斷所述假定的牆體外壁是牆體外壁還是房間內的障礙物；若所述假定的牆體外壁即是房間的牆體外壁則停止或跳轉到步驟2)；若所述假定的牆體外壁是房間內的障礙物，則背離所述房間內的障礙物行進，之後跳轉到步驟2)。