一種掃地機(jī)器人被困檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了提供一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，步驟1，在機(jī)身四周均勻設(shè)置四個(gè)超聲波傳感器和四個(gè)測距傳感器；步驟2，檢測到啟動信號，掃地機(jī)器人開始工作；步驟3，超聲波傳感器啟動，進(jìn)行障礙物檢測，得到障礙物信息；步驟4，前方是否有障礙物，若有障礙物，則依次檢測后、左、右三個(gè)方位是否有障礙物；步驟5，判斷障礙物與機(jī)身距離是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若未達(dá)到預(yù)設(shè)值，重新獲取機(jī)身與障礙物之間的距離；若達(dá)到預(yù)設(shè)值，則主電機(jī)驅(qū)動機(jī)身向無障礙物的方位移動，若四個(gè)方位均有障礙物，則執(zhí)行脫困步驟。本發(fā)明能夠使掃地機(jī)器人的工作時(shí)及時(shí)繞開障礙物，或在清掃死角時(shí)避免直接碰撞，并在掃地機(jī)器人機(jī)身被卡住時(shí)，通過圖像識別分析得到機(jī)身的運(yùn)動軌跡，幫助機(jī)身自動脫困。
【專利說明】
一種掃地機(jī)器人被困檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種掃地機(jī)器人被困檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]掃地機(jī)器人，又稱自動打掃機(jī)、智能吸塵、機(jī)器人吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內(nèi)完成地板清理工作。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進(jìn)入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。因?yàn)槠浜唵尾僮鞯墓δ芗氨憷?，現(xiàn)今已慢慢普及，成為上班族或是現(xiàn)代家庭的常用家電用品。機(jī)身為自動化技術(shù)的可移動裝置，與有集塵盒的真空吸塵裝置，配合機(jī)身設(shè)定控制路徑，在室內(nèi)反復(fù)行走，如:沿邊清掃、集中清掃、隨機(jī)清掃、直線清掃等路徑打掃，并輔以邊刷、中央主刷旋轉(zhuǎn)、抹布等方式，加強(qiáng)打掃效果，以完成擬人化居家清潔效果。
[0003]公開號為CN105011866的發(fā)明專利公開了一種掃地機(jī)器人，包括用于清掃和儲存垃圾的主清潔機(jī)，用于移動垃圾的子清潔機(jī)，子清潔機(jī)可分離地裝設(shè)于主清潔機(jī)上，子清潔機(jī)與主清潔機(jī)之間進(jìn)行無線通訊，該掃地機(jī)器人的主清潔機(jī)前方設(shè)有感應(yīng)器，可偵測障礙物，如遇到墻壁或其他障礙物，會自行轉(zhuǎn)彎，但僅在主清潔機(jī)前方設(shè)置感應(yīng)器用于偵測障礙物，若遇到主清潔機(jī)或子清潔機(jī)被卡住時(shí)，只能由用戶找到后人工解困，而一般情況下掃地機(jī)器人被卡住的地方可能是床、柜、沙發(fā)下不易進(jìn)入的地方，為用戶帶來了很多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，用以實(shí)現(xiàn)障礙物的實(shí)時(shí)檢測及機(jī)身被卡住時(shí)的自動脫困。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，包括如下步驟:
步驟1，在機(jī)身四周均勻設(shè)置四個(gè)超聲波傳感器和四個(gè)測距傳感器，所述超聲波傳感器用于檢測機(jī)身前、后、左、右四個(gè)方位的障礙物，所述測距傳感器用于機(jī)身與障礙物的距離檢測;在機(jī)身上設(shè)置CMOS模塊，用于采集圖像幀數(shù)據(jù)；
步驟2，檢測到啟動信號，掃地機(jī)器人開始工作；
步驟3，超聲波傳感器啟動，進(jìn)行障礙物檢測，得到障礙物信息；
步驟4，前方是否有障礙物，若無障礙物，則執(zhí)行步驟2;若有障礙物，則依次檢測后、左、右三個(gè)方位是否有障礙物，若所述后、左、右三個(gè)方位均無障礙物，則執(zhí)行步驟2，若所述后、左、右三個(gè)方位中的至少一個(gè)方位有障礙物，則啟動測距傳感器，獲取機(jī)身與障礙物之間的距離；
步驟5，判斷障礙物與機(jī)身距離是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若未達(dá)到預(yù)設(shè)值，則啟動測距傳感器，重新獲取機(jī)身與障礙物之間的距離;若達(dá)到預(yù)設(shè)值，則主電機(jī)驅(qū)動機(jī)身向無障礙物的方位移動，若四個(gè)方位均有障礙物，則執(zhí)行脫困步驟。
[0006]優(yōu)選的，所述脫困步驟包括: 步驟6，獲取CMOS模塊采集到的圖像幀；
步驟7，識別圖像，根據(jù)識別出的圖像中的物體位置，得到機(jī)身的運(yùn)動軌跡；
步驟8，主電機(jī)開啟最大速度，沿機(jī)身的運(yùn)動軌跡移動；
步驟9，判斷預(yù)設(shè)時(shí)間后，是否產(chǎn)生位移，且位移達(dá)到預(yù)設(shè)值，若是，則機(jī)身恢復(fù)正常速度，返回步驟2，若否，則掃地機(jī)器人停止工作;在收到啟動的觸發(fā)信號時(shí)，啟動聲光報(bào)警。
[0007]優(yōu)選的，所述超聲波傳感器和測距傳感器均設(shè)置在機(jī)身的側(cè)壁上，所述超聲波傳感器和四個(gè)測距傳感器上封裝有透明視窗。
[0008]優(yōu)選的，所述CMOS模塊設(shè)置在機(jī)身的側(cè)壁上，所述CMOS模塊外封裝有光學(xué)透鏡。
[0009]優(yōu)選的，所述超聲波傳感器和測距傳感器在垂直方向上平行設(shè)置。
[0010]優(yōu)選的，所述CMOS模塊四周均勻設(shè)置多個(gè)LED白光燈。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明采用超聲波傳感器與測距傳感器進(jìn)行障礙物的檢測與障礙物距離的判斷，使掃地機(jī)器人的工作時(shí)可及時(shí)繞開障礙物，或在清掃死角時(shí)避免直接碰撞。當(dāng)掃地機(jī)器人機(jī)身被卡住時(shí)，通過圖像識別分析得到機(jī)身的運(yùn)動軌跡，主電機(jī)開啟最大速度，幫助機(jī)身脫困。
[0012]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0014]圖2為本發(fā)明脫困步驟的流程圖。
[0015]圖3為本發(fā)明掃地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0017]如圖1、圖3所示，一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，包括如下步驟:
步驟1，在機(jī)身I四周均勻設(shè)置四個(gè)超聲波傳感器2和四個(gè)測距傳感器6，超聲波傳感器2用于檢測機(jī)身I前、后、左、右四個(gè)方位的障礙物，測距傳感器6用于機(jī)身I與障礙物的距離檢測;在機(jī)身I上設(shè)置CMOS模塊4，用于采集圖像幀數(shù)據(jù)；
步驟2，檢測到啟動信號，掃地機(jī)器人開始工作；
步驟3，超聲波傳感器啟動，進(jìn)行障礙物檢測，得到障礙物信息；
步驟4，前方是否有障礙物，若無障礙物，則執(zhí)行步驟2;若有障礙物，則依次檢測后、左、右三個(gè)方位是否有障礙物，若后、左、右三個(gè)方位均無障礙物，則執(zhí)行步驟2，若后、左、右三個(gè)方位中的至少一個(gè)方位有障礙物，則啟動測距傳感器，獲取機(jī)身與障礙物之間的距離；步驟5，判斷障礙物與機(jī)身距離是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若未達(dá)到預(yù)設(shè)值，則啟動測距傳感器，重新獲取機(jī)身與障礙物之間的距離;若達(dá)到預(yù)設(shè)值，則主電機(jī)驅(qū)動機(jī)身向無障礙物的方位移動，若四個(gè)方位均有障礙物，則執(zhí)行脫困步驟。
[0018]該實(shí)施例中，在機(jī)身I的側(cè)面均勻設(shè)置四個(gè)超聲波傳感器2和四個(gè)測距傳感器6，當(dāng)熱機(jī)機(jī)器人啟動，開始工作時(shí)，超聲波傳感器啟動，進(jìn)行障礙物檢測，當(dāng)超聲波傳感器檢測到前方有障礙物時(shí)，再依次判斷其它三個(gè)方位是否有障礙物，因?yàn)槿绻袃蓚€(gè)或兩個(gè)以上方位都有障礙物，當(dāng)機(jī)身與障礙物距離過近時(shí)，就有可能使得機(jī)身被卡住，進(jìn)而掃地機(jī)器人無法正常工作。因此，在障礙物與機(jī)身距離未達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，例如預(yù)設(shè)值為lcm，當(dāng)距離大于I cm時(shí)，掃地機(jī)器人繼續(xù)沿原來的方向移動，進(jìn)行清掃工作，若距離等于I cm時(shí)，掃地機(jī)器人的機(jī)身與障礙物距離較近，為防止機(jī)身被困，則主電機(jī)驅(qū)動機(jī)身向無障礙物的方位移動，這樣，即可保證掃地機(jī)器人在工作時(shí)能清掃干凈，不留死角，又可避免機(jī)身被卡住，影響正常工作，同時(shí)還可避免機(jī)身被磕碰、損壞。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，脫困步驟包括:
步驟6，獲取CMOS模塊4采集到的圖像幀；
步驟7，識別圖像，根據(jù)識別出的圖像中的物體位置，得到機(jī)身的運(yùn)動軌跡；
步驟8，主電機(jī)開啟最大速度，沿機(jī)身的運(yùn)動軌跡移動；
步驟9，判斷預(yù)設(shè)時(shí)間后，是否產(chǎn)生位移，且位移達(dá)到預(yù)設(shè)值，若是，則機(jī)身恢復(fù)正常速度，返回步驟2，若否，則掃地機(jī)器人停止工作;在收到啟動的觸發(fā)信號時(shí)，啟動聲光報(bào)警。
[0020]該實(shí)施例中，當(dāng)掃地機(jī)器人被困時(shí)，有兩種情況，第一種是可以機(jī)身被卡，可能自動脫困；第二種是機(jī)身落入相對較深的凹部，掃地機(jī)器人通過自身無法脫困。針對這兩種情況，該實(shí)施例中通過識別CMOS模塊4采集到的圖像幀，得到機(jī)身的運(yùn)動軌跡，主電機(jī)以最大速度驅(qū)動機(jī)身沿與之前運(yùn)動軌跡相反的方向移動，一般來說，根據(jù)運(yùn)動軌跡即可脫困，但是遇到上述第二種情況時(shí)，掃地機(jī)器人無法脫困。此時(shí)在預(yù)設(shè)時(shí)間后檢測位移判斷機(jī)身是否脫困，例如，在Imin后，若主電機(jī)開啟最大速度，此時(shí)機(jī)身必然產(chǎn)生相對較長的位移，根據(jù)主電機(jī)的最大速度結(jié)合運(yùn)動軌跡得到位移數(shù)據(jù)，因在脫困時(shí)可能會花費(fèi)少許時(shí)間，位移的預(yù)設(shè)值可選擇計(jì)算的位移數(shù)據(jù)的一半，若達(dá)到預(yù)設(shè)值，則認(rèn)定機(jī)身已脫困，恢復(fù)正常速度，掃地機(jī)器人正常工作。則未達(dá)到預(yù)設(shè)值，則掃地機(jī)器人遇到了上述第二種情形，機(jī)身無法自行脫困，需要人工解困，此時(shí)掃地機(jī)器人停止工作，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，在收到啟動的觸發(fā)信號，即開始掃地機(jī)器人工作的觸發(fā)信號時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，以便用戶及時(shí)找到被困的掃地機(jī)器人。在一般家庭使用場合，第二種情形較為少見，一般情況下掃地機(jī)器人均可自行脫困，而無需麻煩用戶去尋找被困的掃地機(jī)器人。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，超聲波傳感器2和測距傳感器6均設(shè)置在機(jī)身I的側(cè)壁上，超聲波傳感器2和四個(gè)測距傳感器6上封裝有透明視窗。
[0022]該實(shí)施例中，為了更好地發(fā)現(xiàn)機(jī)身四周的障礙物，本實(shí)施例中采用在機(jī)身側(cè)壁四周均勻設(shè)置四個(gè)超聲波傳感器，可以檢測四個(gè)方位的障礙物，更有利于判斷掃地機(jī)器人機(jī)身附近的障礙物情況。在發(fā)現(xiàn)障礙物后，為了進(jìn)一步判斷機(jī)身距離障礙物的遠(yuǎn)近距離，通過在機(jī)身側(cè)壁四周均勻設(shè)置四個(gè)測距傳感器，可檢測機(jī)身距離四周障礙物的距離，判斷是否需要執(zhí)行下一步動作。
[0023]由于掃地機(jī)器人在工作時(shí)或在使用完畢放置時(shí)，機(jī)身比較容易出現(xiàn)磕碰情況，為了使得超聲波傳感器和測距傳感器更好地工作，降低傳感器被磕碰出現(xiàn)故障，因此將兩種傳感器均設(shè)置在機(jī)身側(cè)壁內(nèi)，并為了不影響傳感器的正常工作，在傳感器外的機(jī)身側(cè)壁上封裝透明視窗。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，CMOS模塊4設(shè)置在機(jī)身I的側(cè)壁上，CMOS模塊5外封裝有光學(xué)透鏡3。
[0025]該實(shí)施例中，將CMOS模塊設(shè)置在機(jī)身的側(cè)壁上用于圖像采集，在機(jī)身的側(cè)壁上更有利于采集機(jī)身四周的圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)為了避免磕碰損壞CMOS模塊，本發(fā)明在CMOS模塊外的機(jī)身側(cè)壁上封裝光學(xué)透鏡。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，超聲波傳感器2和測距傳感器6在垂直方向上平行設(shè)置。
[0027]該實(shí)施例中，在超聲波傳感器檢測到某個(gè)方位有障礙物時(shí)，為了更好測距，將測距傳感器設(shè)置在超聲波傳感器的正上方或正下方，這樣得到的測距數(shù)據(jù)更加精確。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，CMOS模塊4四周均勻設(shè)置多個(gè)LED白光燈5。
[0029]該實(shí)施例中，目前白色LED發(fā)光效率已經(jīng)突破120LM/W，是白熾燈15LM/W的8倍，是熒光燈50LM/W的2倍多。LED的光譜中沒有紫外線和紅外線成分，所以不會發(fā)熱，不產(chǎn)生有害輻射。而且LED的光通量半衰期大于5萬小時(shí)，可以正常使用20年，器件壽命一般都在10萬小時(shí)以上，是熒光燈壽命的10倍，是白熾燈的100倍，所以基本不會損壞，這種燈具具有非常好的節(jié)能長壽命特性。該實(shí)施例中，在CMOS模塊四周設(shè)置多個(gè)LED白光燈，在掃地機(jī)器人工作時(shí)，自動檢測環(huán)境光對比度，當(dāng)環(huán)境光線過暗時(shí)會影響CMOS模塊采集到的圖像質(zhì)量，此時(shí)根據(jù)環(huán)境光線的亮度，控制需要開啟的LED白光燈的數(shù)量，開啟一部分或全部LED白光燈，以達(dá)到最佳的圖像采集質(zhì)量。
[0030]說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I，在機(jī)身四周均勻設(shè)置四個(gè)超聲波傳感器和四個(gè)測距傳感器，所述超聲波傳感器用于檢測機(jī)身前、后、左、右四個(gè)方位的障礙物，所述測距傳感器用于機(jī)身與障礙物的距離檢測;在機(jī)身上設(shè)置CMOS模塊，用于采集圖像幀數(shù)據(jù)； 步驟2，檢測到啟動信號，掃地機(jī)器人開始工作； 步驟3，超聲波傳感器啟動，進(jìn)行障礙物檢測，得到障礙物信息； 步驟4，前方是否有障礙物，若無障礙物，則執(zhí)行步驟2;若有障礙物，則依次檢測后、左、右三個(gè)方位是否有障礙物，若所述后、左、右三個(gè)方位均無障礙物，則執(zhí)行步驟2，若所述后、左、右三個(gè)方位中的至少一個(gè)方位有障礙物，則啟動測距傳感器，獲取機(jī)身與障礙物之間的距離； 步驟5，判斷障礙物與機(jī)身距離是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若未達(dá)到預(yù)設(shè)值，則啟動測距傳感器，重新獲取機(jī)身與障礙物之間的距離;若達(dá)到預(yù)設(shè)值，則主電機(jī)驅(qū)動機(jī)身向無障礙物的方位移動，若四個(gè)方位均有障礙物，則執(zhí)行脫困步驟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，其特征在于:所述脫困步驟包括: 步驟6，獲取CMOS模塊采集到的圖像幀； 步驟7，識別圖像，根據(jù)識別出的圖像中的物體位置，得到機(jī)身的運(yùn)動軌跡； 步驟8，主電機(jī)開啟最大速度，沿機(jī)身的運(yùn)動軌跡移動； 步驟9，判斷預(yù)設(shè)時(shí)間后，是否產(chǎn)生位移，且位移達(dá)到預(yù)設(shè)值，若是，則機(jī)身恢復(fù)正常速度，返回步驟2，若否，則掃地機(jī)器人停止工作;在收到啟動的觸發(fā)信號時(shí)，啟動聲光報(bào)警。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，其特征在于:所述超聲波傳感器和測距傳感器均設(shè)置在機(jī)身的側(cè)壁上，所述超聲波傳感器和四個(gè)測距傳感器上封裝有透明視窗。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，其特征在于:所述CMOS模塊設(shè)置在機(jī)身的側(cè)壁上，所述CMOS模塊外封裝有光學(xué)透鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，其特征在于:所述超聲波傳感器和測距傳感器在垂直方向上平行設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種掃地機(jī)器人被困檢測方法，其特征在于:所述CMOS模塊四周均勻設(shè)置多個(gè)LED白光燈。
【文檔編號】G01S15/02GK106093948SQ201610392003
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月3日 公開號201610392003.3, CN 106093948 A, CN 106093948A, CN 201610392003, CN-A-106093948, CN106093948 A, CN106093948A, CN201610392003, CN201610392003.3
【發(fā)明人】劉尚爭, 劉群坡, 王澤生, 楊旭, 朱清慧, 翟天嵩
【申請人】南陽中衡智能科技有限公司