一种扫地机及其防跌落方法与流程

本发明涉及扫地机器人领域，特别是指一种扫地机器人及其防跌落方法。

背景技术：

随着社会的发展和科技的进步，智能扫地机已经进入普通家庭，现有的智能扫地机，为了防止其从高处跌落，造成机器损坏，一般采用红外感应测距，在机器底部外侧安装多个红外感应测距传感器，通过传感器发射红外信号后，接收红外信号，根据接收的红外信号的变化判断机器是否处于跌落状态，但是这种检测方式只要检测到信号发生变化后就判定为跌落状态，这时遇到疑似跌落的情况比如小沟，小孔，或者很矮的台阶等都会判定为跌落，机器会进行防跌落保护一般为后退。

这种识别跌落的方式造成了在一些本该可以正常运行的状况时却执行了防跌落保护，造成机器频繁的回退或转向，大大降低了扫地机器人的工作效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种适应多种跌落状态且工作效率高的扫地机器人及其防跌落方法。

基于上述目的本发明提供的扫地机器人，包括本体和控制单元，所述本体的底部边缘设置防跌落检测单元，所述防跌落检测单元检测所述机器人处于不同的状态，包括正常、离地、悬架以及跌落状态；所述本体的底部设置行走单元和清洁单元；所述控制单元分别与所述防跌落检测单元、所述行走单元以及所述清洁单元相连，所述控制单元负责根据所述机器人处于不同的状态控制所述行走单元和清洁单元执行相应的工作模式。

进一步的，所述防跌落检测单元包括三个红外信号传感器，所述三个红外信号传感器分别设置于所述本体底部前进方向的前端以及左右两端；

所述红外信号传感器包括红外信号发射装置和相应的红外信号接收装置。

进一步的，所述行走单元包括两个驱动轮和一个平衡轮。

进一步的，所述清洁单元包括清洁扫刷和清洁滚刷。

优选的，所述平衡轮为万向轮。

优选的，所述清洁扫刷为两个，对称的设置在所述本体的底部两侧。

另一方面本发明还提供扫地机器人防跌落方法，包括：防跌落检测单元检测到所述机器人处于不同的状态，包括正常、离地、悬架以及跌落状态；

控制单元接收所述防跌落检测单元检测到的所述机器人处于不同的状态的信息，生成相应的不同的控制信息发送给行走单元和清洁单元；

所述行走单元和清洁单元根据所述不同的控制信息带动所述机器人执行相应的工作模式。

进一步的，所述防跌落检测单元包括在所述机器人底座的前进方向的前端以及左右两端三个位置分别成对设置红外发射装置和红外接收装置；

所述防跌落检测单元检测到所述机器人处于不同的状态的方法包括：

所述红外发射装置发射垂直地面的红外信号，所述红外接收装置接收由地面反射的所述红外信号，当所述红外接收装置接收信号突然消失或变化比较大时，将三个红外接收装置的接收信号数据发送给所述控制单元；

所述控制单元根据接收的所述三个红外接收装置的信号数据判断所述机器人处于正常、离地、悬架以及跌落状态包括：

当三个红外接收装置的信号数据同时保持相同的波形变化，判断所述机器人机器处于正常；

当三个红外接收装置的信号数据同时处于最大时，判断所述机器人机器处于离地状态；

当第一红外接收装置的信号数据在设定时间内一直大于其他两个信号数据，并且第一红外接收装置的信号数据已经达到最大值，判断机器人在所述第一红外接收装置一侧处于跌落状态；

当第二红外接收装置的信号数据在设定时间内一直大于其他两个信号数据，并且第二红外接收装置的信号数据有一定的波动幅度，判断机器人在所述第二红外接收装置一侧处于悬架状态；

进一步的，所述机器人处于不同的状态还包括跨越间隙或圆孔状态；

所述防跌落检测单元检测到所述机器人处于不同的状态的方法还包括：所述控制单元根据接收的所述三个红外接收装置的信号数据判断所述机器人处于跨越间隙或圆孔状态：

当第三红外信号传感器的信号数据发生变化，且变化时间小于设定最小值，判断所述第三红外信号传感器的一侧处于跨越间隙或圆孔状态。

进一步的，所述行走单元和清洁单元根据所述不同的控制信息带动所述机器人执行相应的工作模式包括：

当判断处于正常述机器人处于正常以及跨越间隙或圆孔状态，所述机器人执行正常模式，所述行走单元正常行走，所述清洁单元正常清扫；

当判断所述述机器人处于离地状态，所述机器人启动报警程序发出报警信号，所述行走单元停止行走，所述清洁单元停止清扫；

当判断所述机器人其中一侧处于悬架状态，所述机器人启动自动脱困模式，所述行走单元转向行走，所述清洁单元正常清扫；

当判断所述机器人其中一侧处于跌落状态，所述机器人启动退回模式，所述行走单元向相反方向行走一段时间后转向行走，所述清洁单元停止清扫在转向行走后正常清扫。

由此可见本发明提供的扫地机器人通过设置所述防跌落检测单元，用于检测所述机器人处于不同的状态，包括正常、离地、悬架以及跌落状态，从而机器人根据不同的执行相应的不同工作模式，避免了机器人在遇到各种不同的跌落状况只会进行后退的情况发生，使得本发明提供的机器人具有根据不同跌落状况做出最恰当的反应的功能，避免由于频繁的后退工作效率低，从而提高了扫地机器人的工作效率。

附图说明

图1为本发明提供的扫地机器人的实施例示意图；

图2为本发明提供的扫地机器人的实施例仰视图；

图3为本发明提供的扫地机器人防跌落方法的实施例示意图；

图4为本发明提供的红外发射装置发射的信号波形实施例示意图；

图5为本发明提供的扫地机器人处于正常状态时红外接收装置接收波形实施例示意图；

图6为本发明提供的扫地机器人处于离地状态时红外接收装置接收波形实施例示意图；

图7为本发明提供的扫地机器人处于一侧跌落状态时红外接收装置接收波形实施例示意图，

图8为本发明提供的扫地机器人处于一侧悬架状态时红外接收装置接收波形实施例示意图；

图9为本发明提供的扫地机器人处于一侧切换地面材质状态时红外接收装置接收波形实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本发明提供的扫地机器人，包括本体1和控制单元(未在文中标示)，本体1的底部边缘设置防跌落检测单元2，防跌落检测单元2检测所述机器人处于不同的状态，包括正常、离地、悬架以及跌落状态；本体1的底部设置行走单元3和清洁单元4；所述控制单元分别与防跌落检测单元2、行走单元3以及清洁单元4相连，所述控制单元负责根据所述机器人处于不同的状态控制所述机器人本体1执行相应的不同工作模式。

所述动力单元2为智能扫地机本体1的运行提供能量。优选的，本发明动力单元2提供的能量为可充电电池的电能。

进一步的防跌落检测单元2包括三个红外信号传感器201、202、203，三个红外信号传感器分别设置于本体1底部前进方向的前端以及左右两端；三个红外信号传感器均包含包括红外信号发射装置和相应的红外信号接收装置。

进一步的，行走单元3包括两个驱动轮301和一个平衡轮302；优选的，平衡轮302为万向轮。

进一步的，清洁单元4包括清洁扫刷401和清洁滚刷402；优选的，清洁扫刷401为两个，对称的设置在本体1的底部两侧。

现有的机器人设置防跌落系统，当遇到任何疑似跌落的状况时都会执行相同的防跌落指示，一般是后退。可见本发明提供的扫地机器人通过设置防跌落检测单元2，用于检测所述机器人处于不同的状态，包括正常、离地、悬架以及跌落状态，从而机器人根据不同的执行相应的不同工作模式，避免了机器人在遇到各种不同的跌落状况只会进行后退的情况发生，使得本发明提供的机器人具有根据不同跌落状况做出最恰当的反应的功能，避免由于频繁的后退反应造成的工作效率低。

本发明进一步通过设置三个红外信号传感器，可以分别连接到三个检测端口，从而可以分辨单个方向的跌落装状况，进而控制机机器人遇到各种情况做出相对应的处理对策。

另一方面，本发明还提供扫地机器人防跌落方法，如图3所示为本发明提供的扫地机器人防跌落方法的实施例示意图，该方法包括：

步骤501，防跌落检测单元检测2到所述机器人处于不同的状态，包括正常、离地、悬架以及跌落状态；

步骤502，控制单元接收防跌落检测单元2检测到的所述机器人处于不同的状态的信息，生成相应的不同的控制信息发送给行走单元3和清洁单元4；

步骤503，行走单元3和清洁单元4根据所述不同的控制信息带动所述机器人执行相应的工作模式。

进一步的，防跌落检测单元2包括在所述机器人本体1底部的前进方向的前端以及左右两端三个位置分别红外信号传感器201、202、203，红外信号传感器包括成对设置红外发射装置和红外接收装置。

步骤501，防跌落检测单元2检测到所述机器人处于不同的状态的方法包括：

步骤501a，所述红外发射装置发射垂直地面的红外信号，所述红外接收装置接收由地面反射的所述红外信号，当所述红外接收装置接收信号突然消失或变化比较大时，将三个红外接收装置的接收信号数据发送给所述控制单元；

步骤501b，所述控制单元根据接收的所述三个红外接收装置的信号数据判断所述机器人处于正常、离地、悬架以及跌落状态包括：

如图4所示，为本发明提供的红外发射装置发射的信号波形实施例示意图，所述红外发射装置发射的信号波形为方波。

通过调试治具(固定离地高度、白色地面)矫正后，使所属机器人的三个红外接收装置在同一地面接收到的数据保持一致，先将异常的数据进行滤波处理(即固定频率下发射红外导通和关闭对接收红外灯的数据分别记忆处理)。

如图5所示，为本发明提供的扫地机器人处于正常状态时红外接收装置接收波形实施例示意图。当所述三个红外接收装置的信号数据同时保持相同的波形变化，即呈现与所述红外发射装置发射的信号数据波形相对应的波形，判断所述机器人机器处于正常状态；

如图6所示，为本发明提供的扫地机器人处于离地状态时红外接收装置接收波形实施例示意图，当三个红外接收装置201、202、203的信号数据511、512、513同时处于最大时，判断所述机器人机器处于离地状态；

如图7所示，为本发明提供的扫地机器人处于一侧跌落状态时红外接收装置接收波形实施例示意图，例如当红外接收装置202的信号数据512在设定时间内一直大于其他两个信号数据511和513，并且红外接收装置202的信号数据512已经达到最大值，判断机器人在红外接收装置202，即前方一侧处于跌落状态；同理可推出左右侧的跌落状态。

如图8所示，为本发明提供的扫地机器人处于一侧悬架状态时红外接收装置接收波形实施例示意图，当红外接收装置202的信号数据512在设定时间内一直大于其他两个信号数据511和513，并且红外接收装置202的信号数据512有一定的波动幅度，判断机器人在红外接收装置202，即前方一侧处于悬架状态；同理可推出左右侧的跌落状态。

进一步的，步骤501，防跌落检测单元检测2到所述机器人处于不同的状态还包括切换地面材质状态，和跨越间隙或圆孔状态；

如图9所示，是本发明提供的扫地机器人处于一侧切换地面材质状态时红外接收装置接收波形实施例示意图，当切换到不同材质地面时，颜色越深的地面接收的红外信号越弱，反之越强。

当第三红外信号传感器的信号数据发生变化，且变化时间小于设定最小值(例如小于72毫秒)，判断所述第三红外信号传感器的一侧处于跨越间隙或圆孔状态。

进一步的，步骤503，行走单元3和清洁单元4根据所述不同的控制信息带动所述机器人执行相应的工作模式，包括：

当判断处于正常述机器人处于正常以及跨越间隙或圆孔状态，所述机器人执行正常模式，所述行走单元正常行走，所述清洁单元正常清扫；

当判断所述述机器人处于离地状态，所述机器人启动报警程序发出报警信号，所述行走单元停止行走，所述清洁单元停止清扫；

当判断所述机器人其中一侧处于悬架状态，所述机器人启动自动脱困模式，所述行走单元转向行走，所述清洁单元正常清扫；

当判断所述机器人其中一侧处于跌落状态，所述机器人启动退回模式，所述行走单元向相反方向行走一段时间后转向行走，所述清洁单元停止清扫在转向行走后正常清扫。

当判断处于正常述机器人处于切换地面状态，所述机器人执行切换清扫模式，所述行走单元正常行走，所述清洁单元切换清扫模式，例如从地板切换到地砖切换为强力清扫模式。

可见本发明提供的扫地机防跌落方法，通过设置防跌落检测单元2，用于检测所述机器人处于不同的状态，包括正常、离地、悬架以及跌落状态，从而机器人根据不同的执行相应的不同工作模式，避免了机器人在遇到各种不同的跌落状况只会进行后退的情况发生，使得本发明提供的机器人具有根据不同跌落状况做出最恰当的反应的功能，避免由于频繁的后退反应造成的工作效率低；进一步通过设置三个红外信号传感器，可以分别连接到三个检测端口，从而可以分辨单个方向的跌落装状况，进而控制机机器人遇到各种情况做出相对应的处理对策，提高了扫地机的工作效率。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。