相关申请的交叉引用
本申请要求2015年3月31日提交的专利申请号为14/674858的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术：
已有能在环境中不考虑环境的形状或环境中障碍物的存在而穿行的机器人清洁设备。这些设备可能因在环境中穿行而不是根据设计多次通过指定环境中的各区域，直至其便携式电源耗尽，或直至经过某一预定时间段。这样的设备不会侧重于环境中的可能比其它区域需要更多清洁的特定区域。这样的设备也可以无目的地在环境中的不需要额外清洁的区域上多次通过。
还有能为设备自身所穿行的环境绘制地图并且随后有计划地在环境中穿行的机器人清洁设备。这样的设备可以仅通过环境一次，而不考虑该环境中是否存在比其它区域需要更多清洁的区域。这些设备可能比只是在便携式电源耗尽之前运行的设备更节能，但是所达到的清洁效果仍需改进。
在刚刚提及的两种情况下，都没有给特别脏的区域特别的注意。因此，本发明人已经确定需要提供一种特别注意这些区域的机器人清洁设备。
附图说明
图1描绘了机器人清洁设备穿行环境的一种运动方式。
图2描绘了机器人清洁设备穿行环境的另一种运动方式。
图3描绘了有障碍物的示例性环境(房间)。
图4描绘了图3的环境以及图1的穿行方式。
图5描绘了图3的环境以及图2的穿行方式。
图6描述了图4和图5的穿行方式的重叠。
图7描述了图4和图5的穿行方式的重叠应用于图3的环境中的一个区域。
图8描述了图6的重叠，但是在每种穿行方式之间具有连接。
图9是根据一实施例的机器人清洁设备的运行的一方面的流程图。
图10是根据一实施例的机器人清洁设备的运行的一方面的流程图。
图11是根据一实施例的机器人清洁设备的运行的一方面的流程图。
图12是根据一实施例的机器人清洁设备的运行的一方面的流程图。
图13是根据一实施例的机器人清洁设备的运行的一方面的流程图。
图14是机器人清洁设备和相关装置的高层次图。
具体实施方式
以下描述涉及一种机器人清洁设备，其能够高效地在环境内进行多次清洁通过，从而多次清洁整个环境，或先清洁整个环境、再聚焦于一个或多个特别脏的区域以提供强化清洁。机器人清洁设备可以在其清洁过程中识别这些区域，或者可以事先将这些区域记录为一贯比较脏并需要额外注意。识别脏区域可用本领域普通技术人员已知的其他方法。
在一方面，机器人清洁设备在穿行例如房间的环境时，会通过尽可能少地转弯来清洁环境。以这种方式进行的清洁被称为沿主方向的清洁。少转弯可以减少通过整个环境所需的时间。对于使用电池供电的设备，节省时间可意味着节约电池电量。
图1描绘了机器人清洁设备在环境或区域，例如房间中的穿行。房间可以有各种形状。为了便于讨论，仅作为示例，环境是矩形的。在这样的环境中，促使机器人清洁设备沿着房间的长边行进来通过整个环境会需要较少的转弯。因此，图1中的穿行100是沿主方向的穿行。
图2也描绘了机器人清洁设备在矩形环境中的穿行。在图2中，机器人清洁设备沿着房间的短边行进，因此通过整个环境需要更多的转弯。因此，图2中的穿行200是沿非主方向的穿行，本文中非主方向垂直于主方向。
可以理解，在待清洁的环境被铺上地毯的情况下，机器人清洁设备沿主方向穿行可以意味着顺着地毯绒头清洁。机器人清洁设备沿非主方向穿行可意味着横过地毯绒头的清洁。每种穿行方式对于除去灰尘均是有效的，而且每种穿行方式都有另一种穿行方式所无法达到的灰尘去除效果。
图3描绘了机器人清洁设备可以在其中运行的环境或房间300。各种障碍物位于房间内。当清洁时，机器人清洁设备可以以普通技术人员已知的几种方式中的任何一种来避开这些障碍物。一方面，在穿行房间之前，机器人清洁设备可以扫描房间并且制作待清洁区域的地图，从而注意到房间中的障碍物。在穿行房间时查阅地图可以使机器人清洁设备能够避开障碍物。
图4示出了房间300中的穿行路径100。在一种运行方式中，机器人清洁设备在开始主方向穿行之前，可以沿着房间300的边界移动，从而沿着房间的墙壁进行清洁。
图5示出了房间300中的穿行路径200。在一种运行方式中，机器人清洁设备在开始非主方向穿行之前，可以沿着房间300的边界移动，从而沿着房间的墙壁进行清洁。
图6示出了穿行路径100和200彼此叠加所成的模式600。在运行的一方面，机器人清洁设备可以穿行房间至少两次，首先沿主方向，然后沿非主方向。
一方面，在清洁过程中，机器人清洁设备可以检测到房间300的特定区域有很多灰尘。完成这种检测可用普通技术人员熟知的各种方法。例如，机器人清洁设备可以具有灰尘传感器，其检测在机器人清洁设备的路径中灰尘或其他碎屑的存在。机器人清洁设备可以在其地图中记录特别脏的区域的位置，并且可以回到那些特别脏的区域再进行一次或多次的通过。在一方面，那些通过可以沿主方向、非主方向或两方向都有。
一方面，机器人清洁设备可以在其地图中记录已知的通行多或脏的区域。该设备可以在清洁程序开始时，或者作为设备的清洁程序本身，利用这样的记录信息直接去往已知的脏的区域并且进行多次通过，而不清洁环境的剩余区域。
图7描绘了在环境300中的图6所示的模式600。一方面，机器人清洁设备可以例如沿主方向清洁环境300，然后移动到环境300内的区域以便进行更加强化的清洁。一方面，该更加强化的清洁可能包括沿主方向通过该区域，随后沿非主方向再次通过该区域。
图8示出了在主方向和非主方向之间具有连接路径800的模式600。在图8中，连接路径被这样设置以使机器人清洁设备先沿非主方向、再沿主方向穿行该区域。该移动顺序说明机器人清洁设备是沿主方向还是沿非主方向开始其穿行并不重要。
图9-图13是描述机器人清洁设备在环境中或环境中的区域内提供更加强化的清洁的各种运行方式的流程图。在这些流程图中，对动作的特定顺序的描述并不意味着所描述的顺序是唯一可接受的顺序。特定流程图中的各种动作可以以不同的顺序执行，或者可以以比流程图中明确示出的次数更多次地重复。
现在看图9，一方面，机器人清洁设备可以开始清洁环境。该开始可能包括沿环境的周边或边界穿行。或者，该穿行可以在该设备的运行周期的稍后或者在该周期的后端发生。在任何情况下，这种清洁包括沿主方向或非主方向穿行环境，如图1和图2所示。
在所描述的方面中，在开始清洁环境之后，机器人清洁设备可以识别要进一步清洁的区域。识别这些领域可用普通技术人员已知的各种方法。作为非限制性示例，机器人清洁设备可以在如图1或图2所示通过环境的过程中识别特定区域。该设备可以记录这些区域的位置，以便于移动到这些要进一步清洁的区域。在通过环境一次之后，机器人清洁设备可以行进到这些区域中的一个或多个。作为另一个非限制性示例，机器人清洁设备可以将特定的区域预先存储在地图中。再次，在通过环境一次之后，机器人清洁设备可以行进到这些区域中的一个或多个。
在行进到需要进一步清洁的区域之后，机器人清洁设备可以沿主方向穿行该区域，随后沿非主方向穿行该区域。此穿行顺序并不重要，且可以反过来进行。
在通过所识别的区域两次后，机器人清洁设备可以检查是否存在需要进一步清洁的其它区域。如果有的话，该设备可以行进到下一待清洁区域并进行如前所述的进一步清洁。如果没有其他待清洁区域，机器人清洁设备可以结束其清洁周期，例如返回充电基座以使其电池充电。
图10中的流程图聚焦于图9中的进一步清洁步骤。在图10中，在识别要进一步清洁的一个或多个区域之后，机器人清洁设备检查其电池中是否具有足够的电量以使其能通过第一个识别的区域。如果有足够的电量，则机器人清洁设备继续进行在该区域的进一步清洁，如上文关于图9所述。如果没有足够的电量，则该设备结束其清洁周期，例如返回充电基座。一方面，可以要求机器人清洁设备在开始通过所识别的区域之前，剩余至少50％的电量。
在完成所识别的区域的进一步清洁之后，机器人清洁设备可检查是否存在其他需要进一步清洁的区域。这一检查之后采取的动作可如上面结合图9所讨论的。这里再一次地，一方面，可以要求机器人清洁设备在开始通过任何另一识别区域之前，剩余至少50％的电池电量。
在图10中，机器人清洁设备仅在识别到要进一步清洁的区域之后才需要检查其电池电量。然而，机器人清洁设备可以更频繁地监控其电池电量，并且，在清洁过程中，可以在电量低到不能使机器人清洁设备返回到其基座进行充电之前，中断在特定区域中的特定的通行。在一方面，当机器人清洁设备具有电池满电量的15％或更少时，其可以返回基座。
图11描述了一种变体，其中，机器人清洁设备更加注重于需要进一步清洁的特定区域。在如结合图9所讨论的在该区域上进行进一步清洁之后，机器人清洁设备可以检查该区域是否仍需要进一步的清洁。可以采用例如普通技术人员所知的各种形式确定进一步清洁的需求。作为一个非限制性示例，机器人清洁设备可以实时地确定，在第一次穿行所识别的、需要再次通过的区域时是否已经捡起足够的灰尘。作为另一个非限制性示例，如果可能的话，机器人清洁设备中的存储器可以记录指示一个或多个受影响的区域需要多次通过以进一步清洁的信息。作为又一个非限制性示例，用户可以指示机器人清洁设备直接行进到一区域以提供强化清洁。用户的指令可以包括预先编程的或以其他方式预先设定的通过该区域的次数。或者，用户可以指示机器人清洁设备通过该区域特定次数。根据最后一个例子，机器人清洁设备可以通过直接前往所涉及的区域来开始清洁环境。
在图11所示的顺序中，在第一次通过该区域之后，如果机器人清洁设备确定需要进一步清洁该区域，或者如果该设备还没有完成指示的通过该区域的次数，则机器人清洁设备进行进一步清洁。如果不需要进一步清洁，或者该设备已经完成指示的通过次数，则机器人清洁设备结束其清洁周期，例如返回充电基座以使其电池充电。
图12中的流程图侧重于图11中的进一步清洁步骤。在图12中，在识别要进一步清洁的区域之后，机器人清洁设备检查其电池中是否具有足够的电量使其能够通过该区域。如果有足够的电量，则该设备如上面结合图11所述的继续在该区域中进行进一步清洁。如果没有足够的电量，则该设备结束其清洁周期，例如返回充电基座。
在完成该区域的进一步清洁之后，机器人清洁设备可检查该区域是否还需要进一步清洁。在此检查之后采取的动作如上面结合图11所讨论的。
在图12中，机器人清洁设备仅在识别到要进一步清洁的区域之后才需要检查其电池电量。然而，该设备可以更频繁地监控其电池电量，并且在清洁过程中，可以在电量低到不能使该设备返回到其基座进行充电之前，中断在特定区域中的特定的通行。
图13中的流程图侧重于图12中的进一步清洁步骤的变体。在图13中，在行进到所识别到的要进一步清洁的区域并第一次通过该区域之后，机器人清洁设备检查其电池是否有足够的电量来再次通过该区域。如果有足够的电量，则机器人清洁设备再次如上面结合图12所述的继续进行通过。如果没有足够的电量，则该设备结束其清洁周期，例如返回充电基座。
在图13中，通过区域以提供进一步清洁的次数受制于剩余的电池电量。
尽管未在图9-图13中具体示出，如前所述，机器人清洁设备可对整个环境进行强化清洁，而不是集中在该环境内的特定区域。机器人清洁设备中的电池电量可能限制该设备可以进行强化清洁的环境的大小，但是在任何情况下，使该设备能够在整个环境中以图6所示的穿行模式行进一次或多次被包含在本发明的范围之内。
在聚焦于整个环境而非该环境内的特定区域上时，在开始清洁之前，机器人清洁设备可以确定待清洁的环境足够小，以致可以多次通过该区域。该设备可以通过查阅先前的环境地图并记录大小来做出该确定，或者该设备可以在开始清洁之前扫描环境，并且可以由该扫描确定环境的大小。一方面，4m×4m或更小的环境可被视为足够小以使机器人清洁设备以该运行方式运行。一方面，可以基于沿主方向和非主方向通过环境所需的电池电量预估来进行环境大小的确定。
如前所述，图9-图13描述的特定的动作顺序不是必需的。电池电量监测可发生在不同的时间点。穿行区域或环境可以从非主方向开始，而不是从主方向开始。其他变形对普通技术人员来说是显而易见的。
而且，作为监视电池电量的替代方式，机器人清洁设备可以运行预定的时间，并且可以以该预定的时间所允许的尽可能多的次数通过该区域或环境。作为另一种替代方式，该设备可以在该预定时间的运行中监视电池电量的状态，并且在确定该设备的电池电量将变得低到不能使其返回到基座时中断清洁。在一方面，该时间限制可以是15分钟。
一方面，与常规清洁相比，更加强化的清洁可能需要更多的电池电力。因此，作为处于更加强化的清洁模式的条件之一，机器人清洁设备可以被编程为，与机器人清洁设备处于常规清洁模式的情况相比，可更频繁地例如返回底座并且充电。
一方面，机器人清洁设备在常规清洁模式和更加强化的清洁模式可以查阅相同的地图。或者，对于更加强化的清扫模式，可能会有机器人清洁设备可以查阅的特殊地图。例如，识别需要更加强化的清洁的区域的地图可能是针对强化清洁模式的。
机器人清洁设备所进行的清洁的类型对本发明来说不是关键的。该设备可以进行真空吸尘(vacuum)；可以用洗涤剂进行清洁(shampoo)；可以进行抛光；或者可以进行其他清洁操作。在清洁中涉及分配清洁材料的情况下，监视剩余的清洁材料的量将用于确定机器人清洁设备可以进行多少次用于进一步清洁的通过，或者用于确定机器人清洁设备可以在其中进行进一步清洁的被识别区域的个数。作为替代，可以基于最大电池容量或期望的清洁周期持续时间来设定机器人清洁设备的清洁材料容量。
图14示出了根据本发明的实施例的机器人清洁设备可以与之交互的装置的高层次图。在图14中，机器人清洁设备1400包括机器人装置1410，其可以自主地、半自主地或在另一实体的控制下运行，如普通技术人员所知。处理器1420执行指令以控制机器人装置1410以及清洁装置1440，清洁装置1440可以以本文提到的任何方式、以本领域普通技术人员已知的方式进行清洁。设备1400可接收来自远程控制件1480的用户操作指令。用户指令可以包括之前结合图11描述的运行模式的一种或多种，以及本领域普通技术人员公知的其他运行模式，包括但不限于参考图9-图13中任一者所述的运行模式。远程控制件1480可以是分离的设备，或者可以被实现为智能手机、平板电脑或类似设备上的app。远程控制件也可以通过更实体的装置，例如笔记本或台式计算机或者服务器，来实现。设备1400可以经由适当的无线通信，包括但不限于红外(ir)、
当设备启动清洁程序时，处理器1420生成机器人清洁设备的环境的地图。处理器1420可以包括足够的存储空间，以存储机器人清洁设备1400在其中运行的环境的地图。或者，处理器1420可以访问存储地图的附加存储器1430。设备1400还可以与存储地图的计算装置1450进行通信。机器人清洁设备1400可以经由局域网或外部网络1475，例如因特网(也被称为云)上的无线通信与计算装置1450进行通信以访问地图。
尽管已经用针对结构特征和/或方法步骤的语言描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的具体特征或步骤。相反，具体特征和步骤被公开为实现本发明的优选形式，其由权利要求限定。