扫地机的自动避障方法及智能扫地机与流程

本发明涉及智能机器人及智能设备控制方法领域，更具体地，涉及一种扫地机的自动避障方法及智能扫地机。

背景技术

智能扫地机是一种适用于硬质地面清洗同时吸干污水，并将污水带离现场的清洁机械，具有环保、节能、高效等优点。各个领域的使用已经非常普遍，特别是一些车站、码头、机场、车间、仓库、学校、医院、饭店、卖场等具有广阔硬质地面的场所，以机械代替人力的清洁理念已深入人心。但是现有的扫地机清洁刷头为单一样式，单一样式的清洁刷头无法适应多种地面，使扫地机的清洁效果不佳。同时现有的扫地机仍需人工操作驾驶，使用不方便，无人驾驶的扫地机容易与墙体或行人发生碰撞。

因此有必要研发一种能够更换刷头、清洁效果更佳、能够自主避障的扫地机的自动避障方法及智能扫地机。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种智能扫地机及扫地机的自动避障方法，该智能扫地机能够更换刷头、清洁效果更佳、能够自主避障。

根据本发明的一方面，提出了一种扫地机的自动避障方法。所述方法可以包括：根据激光测距仪获得的距离数据，获得距离函数；基于所述距离函数，计算距离的互相关函数，进而计算距离参数；基于所述距离参数，获取所述扫地机的自动避障策略。

优选地，所述距离的互相关函数为：

其中，r(l)表示距离的互相关函数，l表示路线长度，x(l)表示距离函数，l表示距离，△l表示距离调整量。

优选地，还包括：基于所述距离的互相关函数，设定互相关函数阈值，进而计算所述距离参数。

优选地，所述距离参数为：

其中，f(l)表示距离参数，m表示互相关函数阈值。

优选地，所述扫地机的自动避障策略：当距离参数为1时，所述扫地机向前直行；当距离参数为2时，所述扫地机停止或转弯。

根据本发明的另一方面提供了一种机器人本体，机器人本体底部设置有驱动轮及与所述驱动轮连接的驱动装置；

转换部，所述转换部包括圆盘、多个升降板及多个伸缩杆，所述圆盘设置在所述机器人本体底部，所述圆盘上设置有多个通孔，所述伸缩杆一端连接于所述机器人本体，另一端连接于设置在所述圆盘顶部的升降板；

清洁部，所述清洁部包括连接杆、清洁刷头及驱动电机，所述驱动电机设置在所述升降板上，所述连接杆一端连接于所述清洁刷头，另一端穿过所述通孔连接于所述驱动电机；

激光测距仪，所述激光测距仪设置在所述机器人本体的侧壁上，通信连接于所述控制单元；

控制单元，所述控制单元通信连接于所述驱动装置、所述伸缩杆及所述驱动电机；

避障策略控制单元，所述避障策略控制单元，根据自动避障策略，控制所述机器人本体避障。

优选地，所述清洁刷头为多个，多个所述清洁刷头相同或不同，所述清洁刷头通过连接杆连接于所述升降板，连接于同一个升降板的清洁刷头相同，与不同升降板连接的清洁刷头相同或不同。

优选地，还包括洁净度检测单元，所述洁净度检测单元包括蓄水槽、连接导管、液位仪、驱动电机转速检测传感器及计时器，所述液位仪及所述计时器通信连接于所述控制单元，所述液位仪设置在所述蓄水槽内，所述蓄水槽设置在所述机器人本体内，通过连接导管穿过所述连接杆连通至所述清洁刷头，所述驱动电机转速检测传感器用于测量所述驱动电机的转速。

优选地，还包括地面种类分析单元，所述地面种类分析单元包括深度传感器及色泽传感器，所述深度传感器及所述色泽传感器设置在所述清洁刷头与所述连接杆的连接处，通信连接于所述控制单元。

优选地，还包括清洁剂供给单元，所述清洁剂供给单元包括清洁剂存储罐、控制阀、导液管，所述清洁剂存储罐设置在所述升降板上，所述导液管的一端通过控制阀连通于所述清洁剂存储罐，另一端穿过所述连接杆连通至所述清洁刷头，所述控制阀通信连接于所述控制单元。

本发明的有益效果在于：

1)本申请的智能扫地机通过多个清洁刷头分别连接于多个升降板，升降板可以带动清洁刷头升起或落下，进而可以使智能扫地机通过不同的清洁刷头清理不同种类的地面，清洁效果更佳。

2)本申请的智能扫地机通过激光测距仪的设置实现自主避障。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的扫地机的自动避障方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的智能扫地机的示意性结构图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的转换部的俯视图。

附图标记说明

1、机器人本体；2、驱动轮；3、圆盘；4、升降板；5、伸缩杆；6、通孔；7、清洁部；8、连接杆；9、清洁刷头；10、刷头存储仓；11、机械抓手；12、洁净度检测单元；13、蓄水槽；14、连接导管；15、液位仪；16、激光测距仪。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的扫地机的自动避障方法的步骤的流程图。

在该实施例中，根据本发明的扫地机的自动避障方法可以包括：步骤101，根据激光测距仪获得的距离数据，获得距离函数；步骤102，基于距离函数，计算距离的互相关函数，进而计算距离参数；步骤103，基于距离参数，获取扫地机的自动避障策略。

在一个示例中，距离的互相关函数为：

其中，r(l)表示距离的互相关函数，l表示路线长度，x(l)表示距离函数，l表示距离，△l表示距离调整量。

在一个示例中，还包括：基于距离的互相关函数，设定互相关函数阈值，进而计算距离参数。

在一个示例中，距离参数为：

其中，f(l)表示距离参数，m表示互相关函数阈值。

在一个示例中，扫地机的自动避障策略：当距离参数为1时，扫地机向前直行；当距离参数为2时，扫地机停止或转弯。

具体地，根据本发明的扫地机的自动避障方法可以包括：根据激光测距仪获得的距离数据，获得距离函数；基于距离函数，计算距离的互相关函数为公式(1)，设定互相关函数阈值，进而计算距离参数为公式(2)；当距离参数为1时，扫地机向前直行；当距离参数为2时，扫地机停止或转弯，通过扫地机所处位置的侧面距离来判定扫地机是否转弯以及转弯的方向。

根据本发明的一方面提供了一种智能扫地机，所述智能扫地机包括：

机器人本体，机器人本体底部设置有驱动轮及与所述驱动轮连接的驱动装置；

转换部，所述转换部包括圆盘、多个升降板及多个伸缩杆，所述圆盘设置在所述机器人本体底部，所述圆盘上设置有多个通孔，所述伸缩杆一端连接于所述机器人本体，另一端连接于设置在所述圆盘顶部的升降板；

清洁部，所述清洁部包括连接杆、清洁刷头及驱动电机，所述驱动电机设置在所述升降板上，所述连接杆一端连接于所述清洁刷头，另一端穿过所述通孔连接于所述驱动电机；

激光测距仪，所述激光测距仪设置在所述机器人本体的侧壁上，通信连接于所述控制单元；

控制单元，所述控制单元通信连接于所述驱动装置、所述伸缩杆及所述驱动电机；

避障策略控制单元，所述避障策略控制单元，根据自动避障策略，控制所述机器人本体避障。

具体地，清洁部设置有多个清洁刷头，多个清洁刷头分别连接于升降板，升降板可以通过伸缩杆的拉伸与收缩，带动清洁刷头提升或降落，在智能扫地机使用时，根据地面种类的不同，控制单元控制升降板的提升与降落，选择适宜当前应用场景的清洁刷头对地面进行清洁，清洁效果更佳，提升了清洁效率，选择适宜的清洁刷头能够防止清洁刷头对地面造成磨损破坏。

具体地，所述避障策略控制单元，根据自动避障策略，控制所述机器人本体避障包括根据激光测距仪获得的距离数据，获得距离函数；基于距离函数，计算距离的互相关函数为公式(1)，设定互相关函数阈值，进而计算距离参数为公式(2)；当距离参数为1时，扫地机向前直行；当距离参数为2时，扫地机停止或转弯，通过扫地机所处位置的侧面距离来判定扫地机是否转弯以及转弯的方向。

具体地，清洁刷头根据清洁地面种类的不同，清洁刷头可以为软毛刷头、尼龙刷头、硬毛刷头及针座刷头，地面可以为理石地面、地毯地面、地砖地面及地板地面，根据地面种类不同选择不同的刷头是本领域的现有技术，在此不再赘述。

具体地，通过激光测距仪的设置，测量机器人本体与其周围障碍物的距离，防止机器人本体碰撞墙面或行人。

作为优选方案，所述清洁刷头为多个，多个所述清洁刷头相同或不同，所述清洁刷头通过连接杆连接于所述升降板，连接于同一个升降板的清洁刷头相同，与不同升降板连接的清洁刷头相同或不同。

更优选地，与同一个升降板连接的清洁刷头相同，与不同升降板连接的清洁刷头不同，使智能扫地机能够适用于多种地面的清洁，对不同的地面使用不同的清洁刷头，防止清洁刷头磨损地面，使清洁效果更佳。

作为优选方案，还包括洁净度检测单元，所述洁净度检测单元包括蓄水槽、连接导管、液位仪、驱动电机转速检测传感器及计时器，所述液位仪及所述计时器通信连接于所述控制单元，所述液位仪设置在所述蓄水槽内，所述蓄水槽设置在所述机器人本体内，通过连接导管穿过所述连接杆连通至所述清洁刷头，所述驱动电机转速检测传感器用于测量所述驱动电机的转速。

具体地，通过液位仪及计时器的设置，控制单元检测单位时间内蓄水槽内液体的下降速度；通过驱动电机转速检测传感器检测驱动电机空转转速，随后伸缩杆控制清洁刷头与地面接触，检测驱动电机负载转速；当液体的单位时间内下降速度变低，驱动电机负载转速降低时，判断该清洁刷头洁净度低，需要更换清洁刷头。

作为优选方案，还包括地面种类分析单元，所述地面种类分析单元包括深度传感器及色泽传感器，所述深度传感器及所述色泽传感器设置在所述清洁刷头与所述连接杆的连接处，通信连接于所述控制单元。

具体地，根据地面种类的不同，控制单元控制升降板下降，使用于当前地面相适应的清洁刷头完成清洁，通过地面种类分析单元的设置，控制单元可以获知当前需要清理的地面种类，通过深度传感器的设置，检测清洁地面是否存在高度差；通过色泽传感器的设置，检测随着机器人本体的行走地面颜色的变化速率及是否存在色泽变化周期；当地面存在高度差、颜色变化速率高且不存在色泽变化周期时，处理单元判断当前地面为理石地面；当地面存在高度差，色泽颜色变化速率低且存在色泽变化周期且色泽变化周期短时，判定当前地面为地板地面；当地面存在高度差，色泽颜色变化速率低且存在色泽变化周期且色泽变化周期长时，判定当前地面为地砖地面；当当地面不存在高度差时，判定当前地面为地毯地面。

作为优选方案，还包括清洁剂供给单元，所述清洁剂供给单元包括清洁剂存储罐、控制阀、导液管，所述清洁剂存储罐设置在所述升降板上，所述导液管的一端通过控制阀连通于所述清洁剂存储罐，另一端穿过所述连接杆连通至所述清洁刷头，所述控制阀通信连接于所述控制单元。

具体地，控制单元控制控制阀的开启及其开启幅度，进而控制清洁剂的供给及其供给量。

更优选地，还包括清洁刷头存储区，所述清洁刷头存储区的外周设置有定位标签，所述定位标签通信连接于所述控制单元，所述清洁刷头存储区内存放有备用刷头。

具体地，控制单元获知定位标签的位置信息，当刷头存储仓内配备的清洁刷头全部使用后，控制单元控制机器人本体行进至清洁刷头存储区，重新装配清洁刷头，机器人本体也可以在清洁刷头存储区更换清洁刷头。

更优选地，还包括刷头存储仓，所述刷头存储仓设置在所述机器人本体的侧壁上，用于存储所述清洁刷头。

具体地，通过刷头存储仓的设置，智能扫地机自身配备多个洁净的清洁刷头，在智能扫地机使用过程中清洁刷头破损或洁净度降低时，可以就地更换清洁刷头，提高清洁效率。

更优选地，还包括机械抓手，所述清洁刷头内设置有定位标签，所述机械抓手设置在所述机器人本体的侧壁上，能够抓取所述刷头存储仓内的清洁刷头。

具体地，在清洁刷头洁净度降低或损坏的情况下，控制单元控制机械抓手抓取刷头存储仓内的清洁刷头，将其放置在地面上，驱动电机带动连接杆反向选择卸载需要更换的清洁刷头，随后带动连接杆正向旋转，连接至洁净度高的、可正常使用的清洁刷头，完成清洁刷头的更换，最后控制单元控制机械抓手抓取换下的清洁刷头，将其存放至刷头存储仓。

更优选地，所述驱动轮为两个，设置于所述机器人本体底部两侧，所述转换部设置于两个驱动轮之间。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体实施例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

实施例

图2示出了根据本发明的一个实施例的智能扫地机的示意性结构图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的转换部的俯视图。

如图2-图3所示，该智能扫地机包括：

机器人本体1，机器人本体1底部设置有驱动轮2及与所述驱动轮连接的驱动装置；

转换部，所述转换部包括圆盘3、多个升降板4及多个伸缩杆5，所述圆盘3设置在所述机器人本体1底部，所述圆盘3上设置有多个通孔6，所述伸缩杆5一端连接于所述机器人本体1，另一端连接于设置在所述圆盘3顶部的升降板4；

清洁部7，所述清洁部7包括连接杆8、清洁刷头9及驱动电机，所述驱动电机设置在所述升降板5上，所述连接杆8一端连接于所述清洁刷头9，另一端穿过所述通孔6连接于所述驱动电机；

控制单元，所述控制单元通信连接于所述驱动装置、所述伸缩杆5及所述驱动电机；

避障策略控制单元，所述避障策略控制单元，根据自动避障策略，控制所述机器人本体避障。

其中，所述清洁刷头9为多个，多个所述清洁刷头9相同或不同，所述清洁刷头9通过连接杆8连接于所述升降板4，连接于同一个升降板4的清洁刷头9相同，与不同升降板4连接的清洁刷头9相同或不同。

其中，还包括清洁刷头存储区(未示出)，所述清洁刷头存储区的外周设置有定位标签，所述定位标签通信连接于所述控制单元，所述清洁刷头存储区内存放有备用刷头。

其中，还包括洁净度检测单元12，所述洁净度检测单元12包括蓄水槽13、连接导管14、液位仪15、驱动电机转速检测传感器及计时器，所述液位仪15及所述计时器通信连接于所述控制单元，所述液位仪15设置在所述蓄水槽13内，所述蓄水槽13设置在所述机器人本体1内，通过连接导管14穿过所述连接杆8连通至所述清洁刷头9，所述驱动电机转速检测传感器用于测量所述驱动电机的转速。

其中，还包括地面种类分析单元(未示出)，所述地面种类分析单元包括深度传感器及色泽传感器，所述深度传感器及所述色泽传感器设置在所述清洁刷头与所述连接杆的连接处，通信连接于所述控制单元。

其中，清洁剂供给单元(未示出)，所述清洁剂供给单元包括清洁剂存储罐、控制阀、导液管，所述清洁剂存储罐设置在所述升降板4上，所述导液管的一端通过控制阀连通于所述清洁剂存储罐，另一端穿过所述连接杆连8通至所述清洁刷头9，所述控制阀通信连接于所述控制单元。

其中，还包括刷头存储仓10，所述刷头存储仓10设置在所述机器人本体1的侧壁上，用于存储所述清洁刷头9。

其中，还包括机械抓手11，所述清洁刷头9内设置有定位标签，所述机械抓手设11置在所述机器人本体1的侧壁上，能够抓取所述刷头存储仓内10的清洁刷头。

其中，还包括激光测距仪16，所述激光测距仪16设置在所述机器人本体1的侧壁上，通信连接于所述控制单元。

其中，所述驱动轮2为两个，设置于所述机器人本体1底部两侧，所述转换部设置于两个驱动轮2之间。

根据本发明的扫地机的自动避障方法包括：根据激光测距仪获得的距离数据，获得距离函数；基于距离函数，计算距离的互相关函数为公式(1)，设定互相关函数阈值，进而计算距离参数为公式(2)；当距离参数为1时，扫地机向前直行；当距离参数为2时，扫地机停止或转弯，通过扫地机所处位置的侧面距离来判定扫地机是否转弯以及转弯的方向。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。