一种清洁机器人的制作方法

本发明涉及一种自动清洁装置，尤其涉及一种清洁机器人。

背景技术：

清洁机器人是一种可以自动进行清洁工作而不需要人为实时操作的智能家电，其包括用于驱动清洁机器人在地面行走的驱动轮模块和动力系统、用于在行走时对地面进行清洁的清洁模块、用于控制机器人按内嵌程序进行清洁以及避开障碍物的控制系统以及用于探测工作环境的各种传感器。随着技术的进步，目前的清洁机器人的厚度已经可以钻到例如桌子底下，沙发底下或者床底下等这类低矮空间的区域进行清洁，然而这类低矮空间往往比一般的室内宽阔的空间灰尘和垃圾更多，藏污纳垢较多，并存在卫生死角，如果在清理这类低矮空间时像清洁一般室内宽阔空间一样处理，则清洁效果很不理想，目前的清洁机器人无法识别这类低矮空间并针对这类空间进行重点清洁。

技术实现要素：

针对背景技术存在的缺陷，本发明提供一种清洁机器人，所述清洁机器人能够识别低矮空间，并针对低矮空间进行有效清洁。本发明是这样是实现的。

一种清洁机器人，包括本体，所述本体上设有用于驱动其移动的移动装置、用于清洁地面的清洁装置和与所述移动装置和清洁装置连接的控制系统，所述控制系统通过内置的控制程序控制所述移动装置和清洁装置使得所述清洁机器人在地面移动并进行清洁作业，所述清洁机器人还包括设于所述本体上并与所述控制系统连接的用于测量所述清洁机器人上方的障碍物与所述清洁机器人之间的距离的测距装置，当所述测距装置测得所述清洁机器人上方的障碍物与所述清洁机器人之间的距离满足预设条件时，则所述清洁机器人确认其进入低矮空间，所述控制系统内置有响应于所述低矮空间的重点清洁模式的程序，当所述清洁机器人确定进入低矮空间后，则保持在该低矮空间内并以所述重点清洁模式对该低矮空间进行清洁，直至完成对所述低矮空间的清洁后退出所述低矮空间。

本发明所述的低矮空间是指例如床底下，沙发底下，桌子底下的空间等类似空间，所述预设条件可以根据具体的低矮空间的高度特征进行设定，例如，假设床底下的空间高度为40cm，而床架边缘由于有侧板，其下部的空间高度为20cm，则设定空间高度低于45cm（即预设条件）的空间则可认为是低矮空间，其他判断沙发底下或桌子底下低矮空间的预设条件与此类似。另一种思路是，通常在室内环境中，与低矮空间相对应的是空间高度为天花板至地面的距离的空间，本发明将这类与低矮空间相对应的空间称为宽阔空间，通常清洁机器人在宽阔空间内测得天花板的高度一般为250cm左右，因此预设条件只要能把宽阔空间排除掉即可，因此预设条件可以灵活设置。在低矮空间内，由于人工难以清洁，且容易被人忽略，因此往往灰尘和垃圾较多，且存在卫生死角，容易滋生细菌和寄生物和蟑螂等，本发明提供的清洁机器人通过检测清洁机器人上方的障碍物至所述清洁机器人之间的距离，判断所述清洁机器人是否进入所述低矮空间，并可在确定进入低矮空间后保持在该低矮空间内进行针对性的重点清洁，解决了现有技术存在的问题。

在一种实施例中，所述清洁机器人的清洁装置包括真空吸尘装置和/或毛刷清扫装置，真空吸尘装置主要通过真空吸力吸取地面的灰尘和碎屑，毛刷清扫装置主要通过电机带动毛刷旋转而对地面进行清扫，所述清洁机器人以重点清洁模式对所述低矮空间进行清洁时，所述清洁机器人增大吸尘装置的吸尘功率和/或增加毛刷清扫装置的输出功率。

在一种实施例中，所述清洁机器人在重点清洁模式下的吸尘功率为所述清洁机器人在进入低矮空间前的吸尘功率的1.5~2倍和/或所述清洁机器人在所述重点清扫模式下的毛刷清扫装置的输出功率为所述清洁机器人在进入低矮空间前毛刷清洁装置输出功率的1.5~2倍。

在一种实施例中，所述清洁机器人以重点清洁模式对所述低矮空间进行清洁时，所述清洁机器人降低其移动速度。

在一种实施例中，所述清洁机器人在重点清洁模式下的移动速度为所述清洁机器人在进入低矮空间前的移动速度的0.5~0.8倍。

具体地，本发明所述测距装置可以为红外测距装置或超声波测距装置或激光测距装置中的其中一种。

在一种实施例中，所述清洁机器人顶部前方设有至少一个测距装置，当所述至少一个测距装置在预设时间段内和/或预定移动距离内，持续检测到所述清洁机器人上方障碍物与所述清洁机器人之间的距离满足预设条件时，则所述清洁机器人确认其进入低矮空间。

在另一种实施例中，所述清洁机器人主体上方设有三个测距装置，呈等腰三角形设置，当某一时刻所述三个测距装置同时检测到所述清洁机器人上方的障碍物至所述清洁机器人的距离满足预设条件时，所述清洁机器人确认其进入低矮空间。

进一步地，所述清洁机器人在低矮空间内进行清洁的过程中，所述测距装置持续对所述低矮空间进行检测，当所述清洁机器人的运动方向使其远离所述低矮空间时，所述清洁机器人的控制系统控制所述移动装置将其退回或回转至低矮空间内继续清洁作业。

进一步地，所述清洁机器人启动后，在任何情况下，当所述清洁机器人的剩余电量小于预设值时，则立即退出重点清洁模式，并退出低矮空间，移动至室内空间的显眼位置或回到充电座进行充电。

有益效果：本发明提供的清洁机器人能够识别低矮空间，并进入所述低矮空间内进行针对性地重点清洁，对低矮空间的清洁效果好。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的清洁机器人俯视角度的立体结构示意图；

图2所示为图1所示的清洁机器人底部平面结构示意图；

图3所示为本发明实施例提供的清洁机器人的工作流程框图；

图4所示为本发明实施例提供的清洁机器人通过测距装置识别低矮空间的示意图；

图5、图6和图7所示为图1所示的清洁机器人在低矮空间边缘处的移动路径示意图；

图8所示为图1所示的清洁机器人的在另一实施例中识别低矮空间的示意图；

图9所示为另一实施例提供的清洁机器人的俯视图的结构示意图；

图10和图11所示为图9所示的清洁机器人识别低矮空间的示意图；

图12所示为图9所示的清洁机器人循着低矮空间边缘移动的示意图；

图13所示为另一实施例提供的清洁机器人的俯视图的结构示意图；

图14所示为图13所示的清洁机器人识别低矮空间的示意图；

图15所示为图13所示的清洁机器人循着低矮空间边缘移动的示意图；

图16和图17所示为图13所示的清洁机器人在低矮空间边缘的移动路径示意图；

图18所示为另一实施例提供的清洁机器人的俯视图结构示意图；

图19所示为另一实施例提供的清洁机器人的俯视图结构示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示为本实施例提供的清洁机器人100的结构示意图，清洁机器人100包括本体101，所述本体101上设有用于驱动其移动的移动装置（本实施例中，移动装置为设于本体底部后方的驱动轮102，和设于本体底部前方的万向轮1021），和用于清洁地面的清洁装置（本实施例中，清洁装置为设于本体底部的清扫毛刷103），以及真空吸尘装置（图中示出了真空吸尘装置的吸尘口104），以及与所述移动装置和清洁装置连接的控制系统（图中未示出，但本领域技术人员应当能够理解，控制系统安装于本体101内部，并包括必要的电子元器件和控制程序，这是电子产品通常具有的特点，本实施例在此不做详细说明），所述控制系统通过内置的控制程序控制移动装置和清洁装置使得清洁机器人100在地面移动并进行清洁作业。所述清洁机器人100还包括设于所述本体101上并与所述控制系统连接的用于测量所述清洁机器人上方的障碍物与所述清洁机器人之间的距离的测距装置，本实施例中，测距装置为设于本体101顶部前方的红外测距装置105。本发明的测距装置除了本实施例提供的红外测距装置105外，还可以是超声波测距装置，或激光测距装置。由于红外测距装置、超声波测距装置、激光测距装置的测距原理和实现方法属于现有的成熟技术，本领域技术人员可以实现，且上述测距原理和方法不是本发明的重点，因此本发明不做详细说明。所述清洁机器人上还设有电池106（图中以虚线表示，电池106安装于两个清扫毛刷之间）和垃圾收集盒107（图中以虚线表示，垃圾收集盒107设于两个驱动轮102之间，并与所述吸尘口104连通）。所述控制系统内设有响应于所述低矮空间的重点清洁模式程序。具体地说，所述控制系统通过采集红外测距装置105的数据，当采集到的数据满足预设条件时，所述控制系统则确定所述清洁机器人100进入低矮空间，并控制所述清洁装置执行所述重点清洁模式，对所述低矮空间的地面进行清洁。

请参阅图3和图4，图3示出了本发明清洁机器人100的工作流程图，清洁机器人100开始启动后，红外测距装置105测量其上方的障碍物到红外测距装置105的距离（由于红外测距装置105设于清洁机器人100的本体101上，因此红外测距装置105测出的距离也相当于是清洁机器人本体101到其上方障碍物的距离）。如图4，在没有进入低矮空间前，所述清洁机器人100测到的是房间天花板200到清洁机器人100本体101之间的距离S，显然，清洁机器人100当前所在的位置空间不属于本发明所述的低矮空间。将预设条件设为：当红外测距装置105测得的距离小于30cm时，则认为是低矮空间；显然，天花板200的距离不满足这个条件。清洁机器人100继续移动（虚线箭头表示清洁机器人100的移动方向），红外测距装置105持续测量清洁机器人100上方的障碍物的距离，当清洁机器人100钻入床300底下时，红外测距装置105测得上方障碍物的距离S1为18cm（本实施例中清洁机器人的厚度是10cm，床底的空间高度是28cm,因此红外测距装置测得的距离是28cm-10cm=18cm），满足预设条件，则清洁机器人100确认其进入低矮空间。当所述清洁机器人100确认其进入低矮空间后，则以重点清洁模式对该低矮空间进行清洁。

在对低矮空间进行清洁的过程中，所述清洁机器人100持续对其上方障碍物进行检测，当所述清洁机器人100的运动方向使其远离所述低矮空间时，所述清洁机器人的控制系统控制所述移动装置将其退回或回转至低矮空间内继续清洁作业。如图5所示（图中虚线箭头表示移动路径和方向），清洁机器人100从A点移动到B点时，移动方向使其远离低矮空间400，当红外测距装置105离开低矮空间时，其测得的上方障碍物的距离不满足预设条件，则清洁机器人100回转至C点，红外测距装置105测得清洁机器人上方的障碍物距离再次满足预设条件，清洁机器人100重新进入低矮空间400。本发明所述的回转，除了如图5所示的以圆弧形的路径进行回转外，还可以如图6所示的原地回转。图6中（图中虚线箭头表示移动路径和方向），清洁机器人100在B点进行原地回转（即原地自转），从而使得红外测距装置105重新进入低矮空间。

在别的实施例中，也可以如图7所示（图中虚线箭头所示为清洁机器人向右下方所示的箭头移动后又向左上方箭头方向后退移动，），一旦清洁机器人100的运动方向使其离开低矮空间400，则清洁机器人100原地后退（即驱动轮反转而向后退），沿着相反的方向退回到低矮空间400内继续进行清洁。

为了避免清洁机器人100在低矮空间内进行清洁时，因电池106（图2所示）电量不足而没有足够的动力离开低矮空间而停在低矮空间内，导致使用者无法发现清洁机器人100，或者难以将清洁机器人100从低矮空间弄出来，因此，当清洁机器人100启动后，在任何情况下，当清洁机器人100的电量低于预设值（例如电量低于15%）时，则离开低矮空间回到室内显眼的位置或自动回到充电座（未图示）进行充电。在离开低矮空间时，为了节约电量，最好停止清洁装置。

当清洁机器人100在以重点清洁模式对低矮空间内的地面进行清洁时，清洁机器人100增大吸尘装置的吸尘功率（即增加吸尘口104的吸力）和/或增加毛刷清扫装置的输出功率（即增加清扫毛刷103的转速或扭矩）。在本实施例中，清洁机器人100在未进入低矮空间前，其以一般清洁模式对室内地面进行清洁，所谓一般清洁模式，可以认为是现有技术中响应于一般室内地面（相对与本发明所述的低矮空间更开阔的室内地面宽阔空间）的清洁模式，在一般清洁模式下清洁机器人的清扫路径，吸尘功率和毛刷清扫装置的输出功率足以应付室内宽阔空间的地面清洁，但是无法应对灰尘和垃圾更多，难以清洁的低矮空间，因此当清洁机器人进入低矮空间后有必要增加吸尘功率和/或毛刷清扫装置的输出功率，以增加清洁能力，保证清洁效果，具体地，清洁机器人100在重点清扫模式下的吸尘功率为一般清洁模式的1.5~2倍和/或清洁机器人100在重点清扫模式下的毛刷清扫装置的输出功率为一般清洁模式的1.5~2倍。为了增加清洁机器人100对单位地面面积的清洁时间，以提高清洁效果，在别的实施例中，清洁机器人100以重点清洁模式对所述低矮空间进行清洁时，清洁机器人100降低其移动速度。具体地，清洁机器人100在重点清洁模式下的移动速度为清洁机器人100在进入低矮空间前的移动速度的0.5~0.8倍。

在别的实施例中，清洁机器人在进入低矮空间前，也可以不对地面进行清洁，即清洁机器人只针对低矮空间进行清洁。

作为本发明实施例的进一步改进，如图8所示（虚线箭头表示清洁机器人的移动路径和方向），清洁机器人100的红外测距装置105在检测到上方的障碍物离本体101的距离小于预设值后（没有立即确认进入低矮空间），继续向前移动预定距离（例如20cm），在这过程中，若所述清洁机器人100可以持续地检测到本体101上方的障碍物离本体101的距离满足预设条件，则清洁机器人100确定进入低矮空间。这样设计的好处是为了避免出现其他情况导致清洁机器人100的误判，例如当清洁机器人100钻过宠物狗身体下方或人的两腿之间，或者人的手或者风吹起的窗帘末端正好位于测距装置上方并满足预设条件时，会导致清洁机器人100误判自身已进入低矮空间。

清洁机器人100误判只会导致机器人100误操作，使其进入重点清洁模式，但随着测距装置的持续检测，当检测到清洁机器人100上方的障碍物距离不满足预设条件后，清洁机器人100会自动修正误判，退出重点清洁模式，继续寻找低矮空间。因此上述误判情形不会导致严重的后果，也不会终止或中止清洁机器人100对低矮空间的地面进行清洁的任务，只是会影响清洁机器人100的清洁效率，耽误清洁时间以及在清洁模式切换过程中消耗能量。

在别的实施例中，为了降低清洁机器人100误判的情况，也可以设定当清洁机器人100的本体101上的红外测距装置105在检测到其上方的障碍物的距离满足预设条件时，继续向前移动几秒钟（例如3秒），若在移动过程中持续检测到上方障碍物的距离均满足预设条件时，则清洁机器人确认其进入低矮空间内。

清洁机器人之所以会误判是因为非低矮空间的特征因素的偶然事件使得红外测距装置正好检测到其上方有满足预设条件的障碍物。如果增加预设条件的约束（包括增加测距装置的数量），即可降低误判率。增加测距装置，还可以给控制系统增加采集数据的参考点，对于控制系统优化清洁路径有好处，使得清洁机器人更加智能，功能更多，体验更好。但是增加测距装置也会增加成本，在优化实施例中，两个或三个测距装置，即可基本排除误判，并能使控制系统优化清洁路径，达到理想的清洁效果。

在一种优化的实施例中，如图9所示的清洁机器人100的俯视图（上方为清洁机器人的前部，下方为清洁机器人的后部），可以在清洁机器人的本体101上设置两个红外测距装置1051和1052，两个红外测距装置位于清洁机器人的纵轴线上，红外测距装置1051位于本体顶部前方（以清洁机器人前进方向为前方）靠近边缘处，红外测距装置1052位于本体101顶部后方靠近边缘处。当红外测距装置1051和1052同时检测到清洁机器人上方的障碍物离清洁机器人本体101的距离满足预设条件时，则清洁机器人100确认进入低矮空间，这样设计的好处是可以降低清洁机器人100的误判率。此外，如图10和图11所示（虚线箭头表示清洁机器人的移动路径和方向），清洁机器人100进入低矮空间时，红外测距装置1052先检测到满足预设条件的障碍物，而后红外测距装置1052才检测到符合预设条件的障碍物，因此红外测距装置1052检测到符合预设条件的障碍物的位置，即是低矮空间的边缘401所在。当红外测距装置1051检测到满足预设条件的障碍物而红外测距装置1052没有检测到满足预设条件的障碍物时，如图11所示，清洁机器人100可以判断出低矮空间400的边缘401位于红外测距装置1051和1052之间（图10所示）。如图12所示（箭头方向表示清洁机器人的移动方向），清洁机器人100可以通过两个红外测距装置1051和1052检测满足预设条件的障碍物，当两个红外测距装置同时检测到低矮空间，且清洁机器人100稍微移动，则红外测距装置1051和/或1052就检测不到满足条件的障碍物（即红外测距装置的检测状态变化很快），则红外测距装置1051和1052的连线即可认为是与低矮空间400的边缘401重合，清洁机器人100可以保持这样的状态，循着低矮空间400的边缘401移动，并在移动中不断调整移动方向，使红外测距装置1051和1052的检测状态保持快速变化的状态。因此通过设置两个红外测距装置可以寻找低矮空间的边缘，便于清洁机器人规划其清洁路径从而优化清扫路径，提高清洁效率。

除了图9、图10、图11和图12所示的方式设置两个测距装置外，还可以如图13、图14和图15所示的方式设置两个红外测距装置。图13所示为另一实施例中清洁机器人的俯视结构示意图（上方为清洁机器人的前部，下方为清洁机器人的后部），清洁机器人100上设有两个红外测距装置1051’和1052’， 两个红外测距装置1051’和1052’以清洁机器人100的中轴线为对称轴对称设置，大体上位于清洁机器人100的边缘位置处。如图14所示（箭头所示为清洁机器人的移动路径和方向），红外测距装置1051’和1052’同时检测到清洁机器人上方存在满足预设条件的障碍物时，清洁机器人100确认进入低矮空间。如图15所示（箭头表示清洁机器人的前进方向），清洁机器人100可以保持其中一个红外测距装置（图中所示是红外测距装置1051’）检测到满足预设条件的障碍物（即位于低矮空间内），另一个（图中所示是红外测距装置1052’）检测不到满足条件的障碍物（即不在低矮空间内），以这样的状态来循着低矮空间400的边缘401移动（低矮空间的边缘401位于两个红外测距装置之间）。这样的方式相对于图12所示的方式来说，优点是移动方向修正的次数比较少，移动路径比较简单，耗能少。

如图16所示（虚线箭头表示清洁机器人先向下移动而后再后退回低矮空间），清洁机器人100在低矮空间400进行清洁的过程中，当清洁机器人100的运动方向使其远离低矮空间400，若两个红外测距装置几乎同时或在很短的时间差内检测不到有满足预设条件的障碍物（即不在低矮空间内），则说明清洁机器人100以大体上与低矮空间400的边缘401垂直的方向离开低矮空间400，则，清洁机器人100可以原地后退回低矮空间（相对于以运动路径回转到低矮空间来说，原地后退更加方便快捷）。如果清洁机器人100远离低矮空间400时，清洁机器人100的移动方向与低矮空间400的边缘401成一定角度，则势必会有一个红外测距装置先离开低矮空间，另一个红外测距装置后离开低矮空间，因此通过两个红外测距装置离开低矮空间的先后顺序，可以判断出清洁机器人100的移动方向与低矮空间边缘401的大概角度。如图17所示，清洁机器人100以一定角度斜向右侧远离低矮空间400，则红外测距装置1052’先离开低矮空间，此时，清洁机器人100可以改变运动方向，斜向右上方移动，回到低矮空间400内。

在另一个优化实施例中，如图18所示（清洁机器人的俯视结构示意图），清洁机器人100设有三个红外测距装置1053，1054，1055，其中，红外测距装置1053位于清洁机器人100顶部前方靠近边缘的位置，并位于清洁机器人100的纵轴线上，红外测距装置1054和1055位于清洁机器人100两侧靠近边缘处，并与红外测距装置1053呈等腰三角形设置。根据图1和图13所示的清洁机器人的测距装置的分布位置，可知图18所示的清洁机器人的测距装置分布位置可以认为是图1和图13所示的红外测距装置的结合，因此图18所示的清洁机器人具有图1和图13所示的清洁机器人的优点。可参考上文关于图1和图13所示的清洁机器人的实施例的描述。本实施例在此不做更多说明。

在上一个实施例的基础上，很容易想到另一个优化实施例，如图19所示的清洁机器人俯视结构示意图，其具有上文描述的所有实施例提供的清洁机器人的优点，可参考上文提供的清洁机器人实施例的描述。本实施例在此不做更多说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限定本发明，本领域技术人员还可以根据以上实施例的描述做出若干演变；凡在本发明的构思内所做的修改、改进、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围内。