專利名稱：自移動地面處理機(jī)器人及其貼邊地面處理的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能機(jī)器人，具體地說，涉及一種自移動地面處理機(jī)器人及其貼 邊地面處理的控制方法。
背景技術(shù)：
智能機(jī)器人包括拖地機(jī)器人、吸塵機(jī)器人等，其融合了移動機(jī)器人和吸塵器技術(shù)， 是目前家用電器領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的熱門研發(fā)課題。從2000年后清掃機(jī)器人商用化產(chǎn)品接 連上市，成為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域中的一種新型高技術(shù)產(chǎn)品，具有可觀的市場前景。通常，在機(jī)器人的前部設(shè)有碰撞傳感器或探測傳感器，并且在機(jī)器人的側(cè)部也設(shè) 有傳感器，側(cè)部傳感器可以按需要僅設(shè)置在沿著機(jī)器人前進(jìn)方面的右側(cè)部，或設(shè)置在左右 兩個側(cè)部。當(dāng)機(jī)器人通過碰撞傳感器碰撞到障礙物，或通過側(cè)視傳感器感測到障礙物時，機(jī) 器人就可以判斷出其相應(yīng)方向是否有障礙物。目前，現(xiàn)有的清潔機(jī)器人大部分時間處于隨機(jī)清掃模式，即在工作表面邊隨意行 走邊清掃，清掃時可以采用主刷和邊刷配合工作，如遇到障礙物，繞過障礙物，再繼續(xù)清掃， 其不會刻意地沿著障礙物清掃。如果障礙物的底邊較小或不規(guī)則，如桌腿、凳腿等，在隨機(jī) 清掃模式中可以繞過去，不會影響清潔效果，但是，如果障礙物的底邊較大或較有規(guī)則，如 墻邊，由于在隨機(jī)清掃模式不會沿著障礙物清掃，則墻邊的區(qū)域沒有被很好地清掃。為了也 能將隨機(jī)清掃模式中不會觸及的障礙物底邊周圍區(qū)域徹底清掃，現(xiàn)有的清潔機(jī)器人通常還 包括貼邊清掃模式。在貼邊清掃模式時，改變機(jī)器人的行走路線，使機(jī)器人沿著障礙物底邊 邊緣邊行走邊清掃。其原理是，由側(cè)部傳感器對障礙物進(jìn)行感測，此時會得到一個具有一定 強(qiáng)度的信號感應(yīng)值，在機(jī)器人內(nèi)部預(yù)先設(shè)定一個數(shù)值，機(jī)器人會將即時感測的信號感應(yīng)值 與預(yù)存的數(shù)值進(jìn)行比較，如果即時感測的信號感應(yīng)值與預(yù)存的數(shù)值相等，即認(rèn)為此時機(jī)器 人離墻面的距離最佳，則機(jī)器人便沿著墻貼邊清掃，以期將隨機(jī)清掃模式中不會觸及的障 礙物底邊周圍區(qū)域徹底清掃。在機(jī)器人處于貼邊清掃模式時，障礙物周邊的區(qū)域在機(jī)器人 沒有退出貼邊清掃模式之前都可以進(jìn)行清掃。目前，在從隨機(jī)清掃模式轉(zhuǎn)入貼邊清掃模式可以有多種方式例如，1、可以預(yù)先設(shè) 定時間，到了設(shè)定時間，隨機(jī)清掃模式自動轉(zhuǎn)入貼邊清掃模式，即，機(jī)器人不再隨意行走并 清掃，而是直行，直到機(jī)器人側(cè)部的傳感器探測到有障礙物時，機(jī)器人則進(jìn)行貼邊清掃；2、 可以預(yù)先設(shè)定碰撞次數(shù)，當(dāng)在隨機(jī)清掃模式下進(jìn)行清掃時，機(jī)器人碰撞墻壁等障礙物到預(yù) 先設(shè)定次數(shù)時，機(jī)器人從隨機(jī)清掃模式自動轉(zhuǎn)入貼邊清掃模式。在貼邊清掃模式，用于判斷機(jī)器人與墻面等障礙物距離的方法是通過比較側(cè)部傳 感器感測的信號強(qiáng)度值與預(yù)存的一個固定數(shù)值進(jìn)行比較。然而，由于墻面介質(zhì)的反射率不 同，在同一距離下感測到的信號強(qiáng)度值也不一樣，而比較的另一數(shù)值是固定，因此，會發(fā)生 由于障礙物介質(zhì)不同，機(jī)器人得到貼邊清掃的距離也不同。如圖1所示，對于同一臺機(jī)器人 B，在貼邊清掃模式下，當(dāng)墻面的介質(zhì)的反射率高即墻面為高反射面102時，運(yùn)行貼邊模式 時機(jī)器人離墻面的距離大，當(dāng)墻面介質(zhì)的反射率低即墻面為低反射面101時，運(yùn)行貼邊模式時離墻面的距離小。因此可以看出貼邊清掃模式中機(jī)器人與墻面的距離受墻面介質(zhì)的影 響，不是真正意義上的貼邊?；谏鲜鰡栴}，期望提供一種實現(xiàn)對障礙物周圍進(jìn)行清掃的應(yīng)用于自移動地面處 理機(jī)器人的貼邊地面處理的控制方法，以及實現(xiàn)該功能的自移動地面處理機(jī)器人，從而在 貼邊清掃模式下更好地對墻附近及障礙物周圍進(jìn)行地面處理，達(dá)到更好的清潔效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實現(xiàn)對障礙物周圍進(jìn)行地面處理的應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人及其貼邊地面 處理控制方法，可以使所述自移動地面處理機(jī)器人有效地處理障礙物的邊緣區(qū)域。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人的貼邊地面 處理控制方法，方案一具體包括如下步驟步驟1，當(dāng)位于機(jī)器人側(cè)面的側(cè)視傳感器感測到機(jī)器人側(cè)面有障礙物時，測得第一 信號強(qiáng)度值，并測得與該第一信號強(qiáng)度值對應(yīng)的機(jī)器人與障礙物之間的距離；步驟2，根據(jù)第一信號強(qiáng)度值和與其對應(yīng)的機(jī)器人與障礙物之間的距離，在一預(yù)存 的第一數(shù)據(jù)表中得到障礙物類型；步驟3，根據(jù)障礙物類型，在一預(yù)存的第二數(shù)據(jù)表中查到與該障礙物類型相對應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度對應(yīng)于機(jī)器人與障礙物的最佳距離；步驟4，驅(qū)動機(jī)器人運(yùn)行，并在運(yùn)行過程中不斷比較當(dāng)前位置的即時信號強(qiáng)度與所 述的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度的差值，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行方向，以使得運(yùn)行過程中的所 述即時信號強(qiáng)度與所述的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度的差值在一預(yù)定范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，針對方案一，方案二還包括如下特征在上述方案一中，在步驟1中，與 該第一信號強(qiáng)度值對應(yīng)的機(jī)器人與障礙物之間的距離通過傳感器測得。在上述方案一中，方案三還包括如下特征在步驟1中，與該第一信號強(qiáng)度值對應(yīng) 的機(jī)器人與障礙物之間的距離通過如下步驟測得步驟11，驅(qū)動機(jī)器人的行走單元，使機(jī)器人與障礙物相碰撞，并且從機(jī)器人移動時 開始計時，到機(jī)器人碰到障礙物時計時結(jié)束，以此得到運(yùn)行時間；步驟12，根據(jù)機(jī)器人與障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對應(yīng) 關(guān)系及步驟11中得到的所述運(yùn)行時間，確定測得所述第一信號強(qiáng)度值時的機(jī)器人與障礙 物之間的距離。針對上述方案三，進(jìn)一步地，方案四還包括如下特征在所述步驟12中，機(jī)器人與 障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對應(yīng)關(guān)系以機(jī)器人驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動 輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度或任意組合為已知條件來確定。針對上述方案四，進(jìn)一步地，方案五還包括如下特征在步驟12中，根據(jù)機(jī)器人與 障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對應(yīng)關(guān)系和所述運(yùn)行時間，通過即時 計算得到機(jī)器人與障礙物之間的距離。針對上述方案四，進(jìn)一步地，方案六還包括如下特征在機(jī)器人內(nèi)部預(yù)先存儲有以 機(jī)器人驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度或任意組合為已知條件的時間與距離 的對應(yīng)數(shù)值表，在步驟12中，根據(jù)步驟11中得到的所述運(yùn)行時間，從所述數(shù)值表中查詢得到機(jī)器人與障礙物之間的距離。針對上述方案一，進(jìn)一步地，方案七還包括如下特征步驟2中所述的第一數(shù)據(jù)表 包括多個分界數(shù)值，每兩個分界數(shù)值之間的數(shù)值代表一種障礙物類型，其中，該數(shù)據(jù)表中的 每一個數(shù)值由一組機(jī)器人與障礙物的距離和與該距離相對應(yīng)的信號強(qiáng)度值確定。針對上述方案一，進(jìn)一步地，方案八還包括如下特征步驟3中所述的第二數(shù)據(jù)表 包括障礙物類型和與其相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度。針對上述方案一至方案八，進(jìn)一步地，方案九還包括如下特征在步驟1中，調(diào)整 機(jī)器人的行走方向，在所述機(jī)器人的行走方向與所述障礙物相平行時，測得所述第一信號 強(qiáng)度值。針對上述方案九，進(jìn)一步地，方案十還包括如下特征步驟1和步驟4中所述的調(diào) 整機(jī)器人的行走方向通過如下步驟來實現(xiàn)步驟41，控制機(jī)器人以直線方式行走；步驟42，在行走過程中比較相鄰兩次感測到的即時信號強(qiáng)度值的差值是否在預(yù)定 范圍內(nèi)，如果在所述預(yù)定范圍內(nèi)，則調(diào)整完畢；如果不在，控制機(jī)器人偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度，轉(zhuǎn)到 步驟41。針對上述方案十，進(jìn)一步地，方案十一還包括如下特征在步驟42中，如果當(dāng)前即 時信號強(qiáng)度值減去上一次即時信號強(qiáng)度值的差值為正數(shù)，且不在預(yù)定范圍內(nèi)，則驅(qū)動機(jī)器 人向遠(yuǎn)離所述障礙物的方向偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度。針對上述方案十，進(jìn)一步地，方案十二還包括如下特征在步驟42中，如果當(dāng)前即 時信號強(qiáng)度值減去上一次即時信號強(qiáng)度值的差值為負(fù)數(shù)，且不在預(yù)定范圍內(nèi)，則驅(qū)動機(jī)器 人向靠近所述障礙物的方向偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度。針對上述方案十至十二，進(jìn)一步地，方案十三還包括如下特征所述調(diào)整角度為一 固定角度，或根據(jù)角度與當(dāng)前即時信號強(qiáng)度值與上一次即時信號強(qiáng)度值的差值的函數(shù)關(guān)系 而確定。針對上述方案十三，進(jìn)一步地，方案十四還包括如下特征所述調(diào)整角度為0 20°。針對上述方案十四，進(jìn)一步地，方案十五還包括如下特征所述的調(diào)整角度為0 10°。針對上述方案一至八，進(jìn)一步地，方案十六還包括如下特征還包括如下步驟機(jī)器人在運(yùn)行過程中，檢測是否達(dá)到預(yù)定時間，如果達(dá)到預(yù)定時間，則轉(zhuǎn)向步驟1， 如果沒有達(dá)到，則繼續(xù)當(dāng)前的運(yùn)行方式。本發(fā)明還提供了一種自移動地面處理機(jī)器人，所述機(jī)器人包括功能部件、行走單 元、驅(qū)動單元、位于機(jī)器人側(cè)面的側(cè)視傳感器、控制單元；所述側(cè)視傳感器用于探測機(jī)器人 的側(cè)面是否有障礙物，并將探測到的信息輸送給所述控制單元；所述控制單元分別與所述 功能部件和驅(qū)動單元相連接，驅(qū)動單元與所述的行走單元相連接，所述驅(qū)動單元接受控制 單元的指令，驅(qū)動所述行走單元按預(yù)定的路線行走，所述功能部件接受控制單元的指令按 預(yù)定的工作模式進(jìn)行地面處理；所述控制單元按前述的方法控制所述功能部件、驅(qū)動單元 工作。本發(fā)明中的機(jī)器人在貼邊運(yùn)行過程中，可使得機(jī)器人始終能沿著與障礙物的最佳距離進(jìn)行清掃，做到真正的貼邊處理，從而可有效地處理障礙物的邊緣區(qū)域。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中同一臺機(jī)器人在不同的障礙物的邊緣進(jìn)行清掃時的簡化示意 圖；圖2為本發(fā)明一具體實施例所述自移動清潔機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成框圖；圖3為本發(fā)明所述貼邊地面處理控制方法的一具體實施例的流程圖；圖4為本發(fā)明調(diào)整運(yùn)行方向的流程圖；圖5為本發(fā)明機(jī)器人與障礙物相碰撞的運(yùn)行時間與即時距離dx的示意圖；圖6為本發(fā)明中機(jī)器人與障礙物之間的距離、信號強(qiáng)度值和障礙物之間的關(guān)系 圖；圖7為本發(fā)明機(jī)器人行走時的狀態(tài)示意簡圖；圖8為本發(fā)明所述自移動清潔機(jī)器人一具體實施例的外觀結(jié)構(gòu)圖一；圖9為本發(fā)明所述自移動清潔機(jī)器人一具體實施例的外觀結(jié)構(gòu)圖二 ；圖10為本發(fā)明所述自移動清潔機(jī)器人一具體實施例的外觀結(jié)構(gòu)圖三；圖11為紅外傳感器用于測定距離的原理示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，為本發(fā)明自移動地面處理機(jī)器人的一實施例——自移動清掃機(jī)器人 的結(jié)構(gòu)組成框圖。所述自移動清掃機(jī)器人包括清掃部件1、行走單元2、驅(qū)動單元3、位于機(jī) 器人側(cè)面的側(cè)視傳感器4和控制單元5 ；側(cè)視傳感器4用于側(cè)視機(jī)器人的側(cè)面是否有障礙 物，并將側(cè)視到的信息輸送給控制單元5 ；控制單元5分別與清掃部件1和驅(qū)動單元3相連 接，驅(qū)動單元3與行走單元2相連接，驅(qū)動單元3接受控制單元5的指令，驅(qū)動行走單元2 按預(yù)定的路線行走，清掃部件1接受控制單元5的指令按預(yù)定的清掃模式進(jìn)行清掃。其中， 機(jī)器人的行走方式與運(yùn)行模式相關(guān)，如在隨機(jī)清掃模式和貼邊清掃模式中，行走的方式是 不一樣的。具體地，在貼邊清掃模式中，所述控制單元按圖3所示的步驟控制所述清掃部件、 驅(qū)動單元工作。步驟Sl 首先調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行方向，使機(jī)器人與障礙物相平行。如圖4所示，為 機(jī)器人調(diào)整運(yùn)行方向的流程圖，首先當(dāng)位于機(jī)器人側(cè)面的側(cè)視傳感器4感測到機(jī)器人側(cè)面 有障礙物時，Sll 機(jī)器人的驅(qū)動單元3控制機(jī)器人的行走單元2使機(jī)器人以直線方式行走， 如圖7所示，χ 1表示行走方向；S12 在行走過程中任意兩位置處測得即時信號強(qiáng)度為All 和A12 ；S13 比較信號強(qiáng)度值A(chǔ)ll和A12，判斷二者的差值Δ Al是否在預(yù)定范圍W內(nèi)；如果 在，則調(diào)整完畢，即認(rèn)為機(jī)器人的行走方向與障礙物相平行，此時通過側(cè)視傳感器4得到第 一信號強(qiáng)度值A(chǔ)x;如果不在，S14:則控制機(jī)器人偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度α ，X 2表示偏轉(zhuǎn)調(diào)整角 度α 1后的行走方向。之后再重復(fù)上述步驟Sll直至差值A(chǔ)Ai(i = 1,2,3……)在預(yù)定范 圍W內(nèi)，即機(jī)器人的行走方向與障礙物相平行為止。在上述過程的調(diào)整中，每次調(diào)整的調(diào)整 角度可以相同，即為一固定設(shè)定值，如0 20°，以0 10°為宜，也可是根據(jù)角度與當(dāng)前 即時信號強(qiáng)度值與上一次即時信號強(qiáng)度值的差值的函數(shù)關(guān)系而確定。例如，可使該差值與角度為一線性關(guān)系。當(dāng)該差值越大，說明行走方向與障礙物的平行度越差，則需要大角度來 調(diào)整，因而實際上用來調(diào)整行走方向的調(diào)整整角度也越大。則在得知前后兩次即時信號強(qiáng) 度值的差值后，還需要通過計算或查表來確定調(diào)整角度的步驟。步驟S2 在機(jī)器人的行走方向與障礙物相平行之后，測得第一信號強(qiáng)度值A(chǔ)x，同 時，驅(qū)動單元3驅(qū)動行走單元2使機(jī)器人與障礙物相碰撞，并且從機(jī)器人移動時開始計時， 到機(jī)器人碰到障礙物時計時結(jié)束，以此得到運(yùn)行時間tx，機(jī)器人與障礙物相碰撞時的運(yùn)行 時間與即時距離的關(guān)系如圖5所示。其中，該運(yùn)行時間tx是從測得第一信號強(qiáng)度值A(chǔ)x時 開始，機(jī)器人運(yùn)行到障礙物這一段距離所需要的時間。步驟S3 根據(jù)機(jī)器人與障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對 應(yīng)關(guān)系和前述的運(yùn)行時間tx，通過查表或即時計算的方式得到測得障礙物的第一信號強(qiáng)度 值A(chǔ)x時的機(jī)器人與障礙物之間的即時距離dx，也就是說該即時距離dx是機(jī)器人調(diào)整完行 走方向后機(jī)器人與障礙物之間的距離。其中，機(jī)器人與障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對應(yīng)關(guān)系可 以有多種，簡單地只是一組數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，即一個時間值對應(yīng)一個距離值。另外一種即是時 間與距離具有一定的函數(shù)關(guān)系，一旦函數(shù)關(guān)系式確定，當(dāng)?shù)弥藭r間，便可以得到距離。其 中一個例子是，以機(jī)器人驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度或任意組合為已知條 件(即確定了該函數(shù)關(guān)系中對時間的影響因素及影響關(guān)系)來確定。當(dāng)?shù)弥藱C(jī)器人驅(qū) 動輪直徑、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度等這些關(guān)系式中的條件，在得知了時間后，根據(jù) 時間與距離的函數(shù)關(guān)系式使可以通過運(yùn)算可以得到此時機(jī)器人到障礙物的距離dx。當(dāng)然， 為了節(jié)省時間，也可以預(yù)先計算出驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度、時間與距 離的對應(yīng)值，存成一個表，即在機(jī)器人內(nèi)部預(yù)先存儲有以機(jī)器人驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速和 /或轉(zhuǎn)過的角度為已知條件，時間與距離的對應(yīng)數(shù)值表，當(dāng)?shù)弥藭r間與轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)過的 角度等條件時，通過查表的方式獲得距離。其中，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)過的角度可以根據(jù)當(dāng)時運(yùn)行情況 通過傳感器直接測得，也可以根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算得到，由于以驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動輪 轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度或上述各參數(shù)的任意合理組合為已知條件，已知時間來求距離為 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉的常規(guī)技術(shù)，因此，在此不再贅述。步驟S4:根據(jù)第一信號強(qiáng)度值A(chǔ)x和機(jī)器人與障礙物的即時距離dx，在預(yù)存的第一 數(shù)據(jù)表中得出障礙物類型Bx。該數(shù)據(jù)表可由圖6表示。在圖6中，橫坐標(biāo)表示機(jī)器人與障 礙物之間的即時距離dx，縱坐標(biāo)表示與即時距離dx相對應(yīng)的即時信號強(qiáng)度值A(chǔ)x，在橫坐標(biāo) dx與縱坐標(biāo)Ax圍成的二維空間內(nèi)，橫坐標(biāo)d0與縱坐標(biāo)AO圍成的大致呈三角形區(qū)域表示一 種障礙物類型B0，例如黑色障礙物；橫坐標(biāo)d0和dl與縱坐標(biāo)AO和Al圍成的大致呈四邊 形區(qū)域表示障礙物類型Bi，例如棕色障礙物；橫坐標(biāo)dl和d2與縱坐標(biāo)Al和A2圍成的大 致呈四邊形區(qū)域表示障礙物類型B2，例如灰色障礙物；橫坐標(biāo)d2與縱坐標(biāo)A2及以外的空 間圍成的區(qū)域表示障礙物類型B3，例如白色障礙物。需要注意的是，本發(fā)明的障礙物類型不 限于上述列舉的顏色，還可以是其它材質(zhì)的障礙物。步驟S5 根據(jù)障礙物的類型BO B3，在預(yù)存的第二數(shù)據(jù)表(如表1所示)中查找 與該障礙物類型BO B3相對的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度ΔΑ0 ΔΑ3，其中，標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度ΔΑ0 ΔΑ3均對應(yīng)于機(jī)器人與障礙物的最佳距離Ad。其中，機(jī)器人與障礙物的最佳距離△(!由 機(jī)器人內(nèi)部預(yù)先設(shè)定，當(dāng)該距離和傳感器確定了，則對應(yīng)的信號強(qiáng)度值也就確定了，反過來說，當(dāng)?shù)弥藰?biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度，也就確定了機(jī)器人與障礙物的最佳距離。表 1黑色棕色灰色白色信號強(qiáng)度值Δ AOΔΑ1ΔΑ2Δ A3步驟S6 機(jī)器人在運(yùn)行過程中，不斷比較當(dāng)前位置的即時信號強(qiáng)度Axi與標(biāo)準(zhǔn)信 號強(qiáng)度ΔΑ(ΔΑ0 ΔΑ3)，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行方向，以使得運(yùn)行過程中的即 時信號強(qiáng)度Axi (i = 1,2,3...)與標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度ΔΑ(ΔΑ0 ΔΑ3)的差值在一預(yù)定范圍 W內(nèi)。如果當(dāng)前即時信號強(qiáng)度值A(chǔ)xi減去上一次即時信號強(qiáng)度值A(chǔ)xi-I的差值為負(fù)數(shù)，且 不在預(yù)定范圍W內(nèi)，則驅(qū)動機(jī)器人向靠近所述障礙物的方向偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度α 。其中，比 較、調(diào)整的過程為不斷重復(fù)的過程，即不斷地進(jìn)行這種重復(fù)過程，重復(fù)的時間間隔可以是固 定的，如10秒、30秒或1分鐘、2分鐘，也可以按實際運(yùn)行的狀況而靈活決定，如剛開始的幾 次(例如3次、5次等)時間間隔較短，隨著運(yùn)行時間的增長，間隔的時間也增長。這樣可以 在保證準(zhǔn)確的貼邊運(yùn)行時能夠節(jié)約內(nèi)部資源，免去一些不必要的計算等處理。通過上述過程可見，機(jī)器人在貼邊運(yùn)行過程中，在檢測是否與墻平行時始終與標(biāo) 準(zhǔn)信號強(qiáng)度△ A進(jìn)行比較，當(dāng)障礙物的介質(zhì)沒有發(fā)生變化或即使發(fā)生了變化但對傳感器的 信號強(qiáng)度的影響不大、可忽略不計時，可使得機(jī)器人在貼邊運(yùn)行過程中始終能沿著與障礙 物的最佳距離進(jìn)行清掃，從而做到真正的貼邊處理。有些障礙物，由于其介質(zhì)對傳感器感測的信號強(qiáng)度影響很大，對應(yīng)于最佳距離，不 同介質(zhì)的障礙物對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度ΔΑ不同。為了防止在障礙物的介質(zhì)發(fā)生變化、且傳 感器的信號強(qiáng)度的影響不能忽略時，如由白色的墻變到灰色的墻，由于用于參照的標(biāo)準(zhǔn)信 號強(qiáng)度沒有變化，從而發(fā)生不能做到以最佳的距離貼邊處理的情況，本發(fā)明還包括對機(jī)器 人的工作時間進(jìn)行檢測的步驟，即設(shè)定預(yù)定時間Τ，在上述運(yùn)行步驟中，在開始進(jìn)行貼邊模 式時開始計時，在上述貼邊運(yùn)行過程中不斷檢測是否達(dá)到預(yù)定時間Τ，如果達(dá)到預(yù)定時間 Τ，則轉(zhuǎn)向步驟1，重新開始剛剛進(jìn)入貼邊模式的過程，也就是重新要測定一次標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度 Δ A ；如果沒有達(dá)到預(yù)定檢測時間Τ，則繼續(xù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。因此，通過上述步驟，使得本發(fā)明還可以在不同障礙物介質(zhì)的情況下，仍然能實現(xiàn) 真正的貼邊處理，有效地提高了機(jī)器人的清掃效率，從而達(dá)到更好的地面處理效果。其中，為防止機(jī)器人在行進(jìn)過程中，離障礙物太近，而出現(xiàn)不斷調(diào)姿或是碰撞障礙 物的現(xiàn)象，在優(yōu)選方案中，還可以對機(jī)器人在行進(jìn)過程中出現(xiàn)的所探測到信號強(qiáng)度增強(qiáng)的 情況加以探測、比較。具體為如果側(cè)視傳感器離障礙物越近，得到的信號強(qiáng)度越大的話，那 么，如果當(dāng)前即時信號強(qiáng)度值減去上一次即時信號強(qiáng)度值的差值為正數(shù)，且不在預(yù)定范圍 內(nèi)，則說明機(jī)器人的行走方向在逐漸向障礙物靠近，此時應(yīng)調(diào)整驅(qū)動機(jī)器人向遠(yuǎn)離所述障 礙物的方向偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度。在上述過程的調(diào)整中，每次調(diào)整的調(diào)整角度可以相同，即為一固定設(shè)定值，如0 20°或0 10°，也可是根據(jù)角度與當(dāng)前即時信號強(qiáng)度值與上一次即時信號強(qiáng)度值的差值 的函數(shù)關(guān)系而確定。例如，可使該差值與角度為一線性關(guān)系。當(dāng)該差值越大，說明行走方向與障礙物的平行度越差，則需要大角度來調(diào)整，因而實際上用來調(diào)整行走方向的調(diào)整整角 度也越大。則在得知前后兩次即時信號強(qiáng)度值的差值后，還需要通過計算或查表來確定調(diào) 整角度的步驟。為了進(jìn)行計時，如兩次測得信號強(qiáng)度值的時間間隔，在確定機(jī)器人與障礙物之間 的距離時的過行時間tx，在本發(fā)明中還包括計時器。為了能對本發(fā)明中涉及到的參數(shù)進(jìn)行 設(shè)定，如調(diào)整角度α 1的具體數(shù)值、重復(fù)進(jìn)行測定標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度的預(yù)定時間、相鄰兩次測得 信號強(qiáng)度值的時間間隔等參數(shù)，本發(fā)明中還包括操作面板，通過各種設(shè)定鍵來進(jìn)行設(shè)定。從 而使得本發(fā)明可以人為進(jìn)行調(diào)整。在本發(fā)明中，上述過程通過控制單元來控制清掃部件1、行走單元2、驅(qū)動單元3來 共同完成。在本發(fā)明的一個具體實施例中，其外觀結(jié)構(gòu)如圖8-10所示。該清潔機(jī)器人包括本 體6，在該本體6的前部設(shè)有撞板61。在一個具體實施例中，側(cè)視傳感器4可以是紅外傳感 器，其包括發(fā)射部件和接收部件，均設(shè)置在機(jī)器人的前側(cè)部，發(fā)射部件發(fā)射紅外光，接收部 件接收被測物體的反射回來的光，從接收部件是否接收到反射光而判斷機(jī)器人側(cè)部是否有 障礙物，反射光的強(qiáng)弱與接收到的信號強(qiáng)度相關(guān)，該信號強(qiáng)度最終以電壓方式來表現(xiàn)出來。 驅(qū)動單元3為設(shè)置在本體內(nèi)部的電動機(jī)，行走單元2為圖中所述的驅(qū)動輪21，清掃部件1包 括主刷11和邊刷12，在本體的頂部還設(shè)有操作面板7，在本體的側(cè)面設(shè)有側(cè)視傳感器4。機(jī)器人的行走狀態(tài)，如行走方向、速度均由控制單元向電動機(jī)發(fā)送控制指令，電動 機(jī)根據(jù)控制指令驅(qū)動驅(qū)動輪21轉(zhuǎn)動，從而使機(jī)器人行走。在一具體實施例中，驅(qū)動輪21為 兩個，分別由一電動機(jī)來控制，當(dāng)兩個驅(qū)動輪21的轉(zhuǎn)速等參數(shù)相同時，機(jī)器人可以直線行 走，如果要轉(zhuǎn)彎，即偏離原來的行走方向，則控制兩個驅(qū)動輪不等速轉(zhuǎn)動，則機(jī)器人轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn) 速慢的驅(qū)動輪所在的方向。在圖8-10中示出了清掃部件1包括主刷11和邊刷12，當(dāng)然，還可以包括其他的清 潔部件，如內(nèi)設(shè)有真空吸塵器。在清潔過程中，這些清潔部件可配合工作，如在本發(fā)明的貼 邊模式下，邊刷12可以將障礙物邊上的灰塵垃圾掃出來，將灰塵垃圾掃到位于機(jī)器人底部 的進(jìn)灰口 62。真空吸塵器及主刷11也可配合邊刷的工作。本發(fā)明不受障礙物介質(zhì)的影響，可使機(jī)器人能夠真正實現(xiàn)貼邊清掃。除了本實施所描述的自移動機(jī)器人具有清掃功能之外，該自移動機(jī)器人還可以是 打蠟機(jī)器人，通過機(jī)器人外側(cè)伸出的打蠟裝置(即功能部件)，使得自移動機(jī)器人在貼邊移 動時，也可將貼邊的地面進(jìn)行打蠟，該側(cè)部的打蠟裝置可以是固定伸出于機(jī)器人外側(cè)，也可 以呈伸縮狀。本發(fā)明中所述的自移動地面處理機(jī)器人，可以根據(jù)實際的功能需要，在地面處 理機(jī)器人內(nèi)設(shè)有不同的功能部件，諸如清掃單元、打蠟單元、磨光單元等等，從而實現(xiàn)對地 面不同工作處理的需要。在上述實施例中，機(jī)器人與障礙物之間的即時距離dx是通過計算、查表的方式得 到，當(dāng)然也可以使用具有測量距離功能的傳感器來得到，例如，使用紅外傳感器。如圖11所 示，紅外傳感器包括紅外線發(fā)射器Id和CXD檢測器2d，在CXD檢測器2d前設(shè)有濾鏡3d，其 基于三角測量原理進(jìn)行測量該傳感器與物體的距離。其原理具體為紅外線發(fā)射器Id按照 一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束會反射回來，如圖11所示。反射回來的紅 外光線被CCD檢測器檢測到以后，會獲得一個偏移值L，利用三角關(guān)系，在知道了發(fā)射角度α，偏移距L，中心矩X，以及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關(guān) 系計算出來了。其中，該傳感器到物體的距離D在本發(fā)明中即為機(jī)器人與障礙物之間的即 時距離dx。 最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，盡管參照較佳實施 例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和 范圍的前提下對本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng) 中。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人的貼邊地面處理控制方法，其特征在于，具體包 括如下步驟步驟1，當(dāng)位于機(jī)器人側(cè)面的側(cè)視傳感器感測到機(jī)器人側(cè)面有障礙物時，測得第一信號 強(qiáng)度值，并測得與該第一信號強(qiáng)度值對應(yīng)的機(jī)器人與障礙物之間的距離；步驟2，根據(jù)第一信號強(qiáng)度值和與其對應(yīng)的機(jī)器人與障礙物之間的距離，在一預(yù)存的第 一數(shù)據(jù)表中得到障礙物類型；步驟3，根據(jù)障礙物類型，在一預(yù)存的第二數(shù)據(jù)表中查到與該障礙物類型相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 信號強(qiáng)度，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度對應(yīng)于機(jī)器人與障礙物的最佳距離；步驟4，驅(qū)動機(jī)器人運(yùn)行，并在運(yùn)行過程中不斷比較當(dāng)前位置的即時信號強(qiáng)度與所述的 標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度的差值，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行方向，以使得運(yùn)行過程中的所述即 時信號強(qiáng)度與所述的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度的差值在一預(yù)定范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人的貼邊地面處理控制方法，其特 征在于，在步驟1中，與該第一信號強(qiáng)度值對應(yīng)的機(jī)器人與障礙物之間的距離通過傳感器 測得；或者，在步驟1中，與該第一信號強(qiáng)度值對應(yīng)的機(jī)器人與障礙物之間的距離通過如下 步驟測得步驟11，驅(qū)動機(jī)器人的行走單元，使機(jī)器人與障礙物相碰撞，并且從機(jī)器人移動時開始 計時，到機(jī)器人碰到障礙物時計時結(jié)束，以此得到運(yùn)行時間；步驟12，根據(jù)機(jī)器人與障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對應(yīng)關(guān)系 及步驟11中得到的所述運(yùn)行時間，確定測得所述第一信號強(qiáng)度值時的機(jī)器人與障礙物之 間的距離。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人的貼邊地面處理控制方法，其特 征在于，所述步驟12中，機(jī)器人與障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對 應(yīng)關(guān)系以機(jī)器人驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度或任意組合為已知條件來確 定；在步驟12中，根據(jù)機(jī)器人與障礙物之間的距離和機(jī)器人在該距離內(nèi)的運(yùn)行時間的對 應(yīng)關(guān)系和所述運(yùn)行時間，通過即時計算得到機(jī)器人與障礙物之間的距離；在機(jī)器人內(nèi)部預(yù)先存儲有以機(jī)器人驅(qū)動輪直徑、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速、驅(qū)動輪轉(zhuǎn)過的角度或任 意組合為已知條件的時間與距離的對應(yīng)數(shù)值表，在步驟12中，根據(jù)步驟11中得到的所述運(yùn) 行時間，從所述數(shù)值表中查詢得到機(jī)器人與障礙物之間的距離。
4.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人的貼邊地面處理控制方法，其特 征在于，步驟2中所述的第一數(shù)據(jù)表包括多個分界數(shù)值，每兩個分界數(shù)值之間的數(shù)值代表 一種障礙物類型，其中，該數(shù)據(jù)表中的每一個數(shù)值由一組機(jī)器人與障礙物的距離和與該距 離相對應(yīng)的信號強(qiáng)度值確定；步驟3中所述的第二數(shù)據(jù)表包括障礙物類型和與其相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度； 在步驟1中，調(diào)整機(jī)器人的行走方向，在所述機(jī)器人的行走方向與所述障礙物相平行 時，測得所述第一信號強(qiáng)度值；其中，步驟1和步驟4中所述的調(diào)整機(jī)器人的行走方向通過如下步驟來實現(xiàn) 步驟41，控制機(jī)器人以直線方式行走；步驟42，在行走過程中比較相鄰兩次感測到的即時信號強(qiáng)度值的差值是否在預(yù)定范圍內(nèi)，如果在所述預(yù)定范圍內(nèi)，則調(diào)整完畢；如果不在，控制機(jī)器人偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度，轉(zhuǎn)到步驟 41。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人的貼邊地面處理控制方法，其 特征在于，在步驟42中，如果當(dāng)前即時信號強(qiáng)度值減去上一次即時信號強(qiáng)度值的差值為正 數(shù)，且不在預(yù)定范圍內(nèi)，則驅(qū)動機(jī)器人向遠(yuǎn)離所述障礙物的方向偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度；在步驟42中，如果當(dāng)前即時信號強(qiáng)度值減去上一次即時信號強(qiáng)度值的差值為負(fù)數(shù)，且 不在預(yù)定范圍內(nèi)，則驅(qū)動機(jī)器人向靠近所述障礙物的方向偏轉(zhuǎn)一調(diào)整角度；所述調(diào)整角度為一固定角度，或根據(jù)角度與當(dāng)前即時信號強(qiáng)度值與上一次即時信號強(qiáng) 度值的差值的函數(shù)關(guān)系而確定；所述調(diào)整角度為0 20°或為0 10°。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的應(yīng)用于自移動地面處理機(jī)器人的貼邊地面處理控制方 法，其特征在于，還包括如下步驟機(jī)器人在運(yùn)行過程中，檢測是否達(dá)到預(yù)定時間，如果達(dá)到預(yù)定時間，則轉(zhuǎn)向步驟1，如果 沒有達(dá)到，則繼續(xù)當(dāng)前的運(yùn)行方式。
7.一種自移動地面處理機(jī)器人，所述機(jī)器人包括功能部件、行走單元、驅(qū)動單元、位 于機(jī)器人側(cè)面的側(cè)視傳感器和控制單元；所述側(cè)視傳感器用于探測機(jī)器人的側(cè)面是否有障礙物，并將探測到的信息輸送給所述 控制單元；所述控制單元分別與所述功能部件和驅(qū)動單元相連接，驅(qū)動單元與所述的行走單元相 連接，所述驅(qū)動單元接受控制單元的指令，驅(qū)動所述行走單元按預(yù)定的路線行走，所述功能 部件接受控制單元的指令按預(yù)定的工作模式進(jìn)行地面處理；其特征在于，所述控制單元按權(quán)利要求1所述的方法控制所述功能部件、驅(qū)動單元工作。
8.如權(quán)利要求7所述的自移動地面處理機(jī)器人，其特征在于，所述位于機(jī)器人側(cè)面的 側(cè)視傳感器為紅外傳感器；所述的功能部件為清掃部件、打蠟部件或/和磨光部件。
9.如權(quán)利要求7所述的自移動地面處理機(jī)器人，其特征在于，還包括用于計時運(yùn)行時 間的計時器。
10.如權(quán)利要求7所述的自移動地面處理機(jī)器人，其特征在于，還包括操作面板，所述 操作面板包括參數(shù)設(shè)定按鍵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自移動地面處理機(jī)器人及其貼邊地面處理的控制方法，所述方法包括以下步驟當(dāng)位于機(jī)器人側(cè)面的側(cè)視傳感器感測到機(jī)器人側(cè)面有障礙物時，測得第一信號強(qiáng)度值、機(jī)器人與障礙物之間的距離；根據(jù)第一信號強(qiáng)度值和機(jī)器人與障礙物之間的距離，在一第一數(shù)據(jù)表中得到障礙物類型；根據(jù)障礙物類型，在一第二數(shù)據(jù)表中查到與該障礙物類型相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度；驅(qū)動機(jī)器人運(yùn)行，并在運(yùn)行過程中不斷比較當(dāng)前位置的即時信號強(qiáng)度與所述的標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度的差值，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行方向，以使得運(yùn)行過程中的即時信號強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)信號強(qiáng)度的差值在一預(yù)定范圍內(nèi)。本發(fā)明能實現(xiàn)真正的貼邊處理，有效提高機(jī)器人的清掃效率，從而達(dá)到更好的地面處理效果。
文檔編號A47L11/24GK102038470SQ200910178128
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
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