接接触，因此可以在不与障碍物发生碰撞的情况下判断障碍物的位置，避免损伤机器人。此外，红外传感器有灵敏度高，反应快等优点，因此可以提高障碍物检测的速度。在替代的实施例中，障碍物检测传感器也可以采用超声波传感器、接触式传感器等。
[0037]角度传感器6安装在清扫装置的从动轮上，用于在清扫装置避开障碍物时记录清扫装置的旋转角度。进入直行模式时角度清零，遇到障碍物开始记录转动角度并将记录的角度信息传输到处理单元2，用于后续的行进控制。若转动恰好90°，说明清扫装置遇到墙角或者在墙壁处掉头，此时，将角度传感器记录的角度清零。
[0038]图4是示出根据本实用新型的清扫装置的控制单元的控制电路的示意图。如图4所示，清扫装置的控制单元2包括控制芯片、传感器接口电路、执行单元接口电路和串口电平转换芯片。具体地，可以采用低成本的芯片STM32F103R8T6作为控制芯片41，并采用ADXL335芯片作为角度传感器芯片42。此外，采用四路电磁传感器接口作为障碍物检测传感器4的接口电路43，并采用MAX3232芯片作为串口电平转换芯片。
[0039]以下将参照附图来对根据本实用新型的各个实施例进行详细描述。
[0040]图5是清扫装置的清扫流程图，如图5所示，在利用根据本实用新型的清扫装置进行清扫时，首先对装置进行初始化(SOl)，初始化包括起点/终点检测以及障碍物检测。起点/终点检测包括分别检测起点9和终点10的位置。障碍物检测包括确定初始位置处是否有障碍物以及障碍物的位置。检测清扫行迹的起点9和终点10的方法以及障碍物检测方法与根据本实用新型的清扫装置中描述的方法一样，因此不再详细描述。
[0041]此后，根据SOl检测的起点位置9和障碍物位置判断行进方向(S02)。并按照判断出的行进方向行进到起点9，并且在此过程中不进行清扫。在一个具体的实施例中，也可以不在初始化过程中检测终点10位置，而是行进到起点9位置后，再检测终点10位置。在行进到起点9后，再次检测是否到达起点9，即进行起点检测(S03)。此后，检测清扫装置是否离开起点9 (S04)，在判断出装置没有离开起点9的情况下，再次回到S03 ;在判断出装置离开起点9的情况下，进入直行模式(S05)。
[0042]此后，装置在以直行模式进行清扫的同时，会通过传感器单元I的障碍物检测传感器4中的多个传感器12-18判断是否有障碍物(S06)，在检测到有障碍物存在的情况下，切换到避障模式(S07)继续清扫工作同时避开障碍物，并且在避开障碍物后，切换回直行模式(S05);在检测出没有障碍物存在的情况下，继续以直行模式清扫。此外，在以直行模式进行清扫时，检测装置是否到达终点10，即进行终点检测(S07)，在检测出装置未到达终点10的情况下，回到S05进行终点检测；在检测出装置到达终点10的情况下，结束清扫工作。
[0043]图6是清扫装置在清扫区域内没有障碍物的情况下的行迹示意图。图7是清扫装置在清扫区域内有贴墙障碍物的情况下的行迹示意图。图8是清扫装置在清扫区域内有尺寸小于装置清扫宽度的障碍物的情况下的行迹示意图。图9是示出图8中的障碍物所在位置的局部放大图。图10是清扫装置在避开尺寸大于装置清扫宽度的障碍物的行迹示意图。以下将结合图6至图10对清扫流程进行详细描述。
[0044]如图6所示，清扫区域为长方形并且没有障碍物时，以直行模式进行清扫。此时，总前进方向是沿着长度方向逐步推进的方向(图8中带虚线的箭头所指示的方向)。例如，在初始化清扫装置时，可以将起点9和终点10分别设置在该矩形区域的两端(例如，沿着长度方向的两端)的中间位置，如图6所示。在清扫时，检测起点位置并确定行进方向。例如，向上方行进到长方形清扫区域的左上角，此时，传感器15、16、13、12、14均能检测到障碍。此时，控制单元2根据传感器单元I传输的信号可以判断出清扫装置已经靠近上方边缘，控制单元2指示执行单元3向右(即总前进方向)侧行进一段距离d后沿相反的方向向下运动。按照这种方式螺旋式推进直到清扫装置到达终点10。其中，距离d应当等于或小于清扫宽度W，清扫宽度W指清扫装置在行进过程中单次清扫的宽度。此外，行进方向可以与宽度方向平行，也可以与宽度方向成一定角度。另外，初始的行进方向还可以向下行进到清扫区域的左下角，如图7所示。
[0045]如图7所示，当清扫区域中有贴墙的障碍物时，通过传感器12-18可以判断存在贴墙的障碍物。例如，传感器12、13、14同时检测到障碍，则认为前方障碍物是靠墙的。此时，把障碍物当作墙的一部分，按直行模式行进，在有障碍物的地方提前切换方向，避开障碍物。
[0046]当清扫区域中有不贴墙的障碍物时，跟据障碍物的尺寸与清扫机器人的清扫宽度W来确定清扫路径。
[0047]如图8所示，清扫区域中有不贴墙的障碍物，并且障碍物的尺寸小于清扫机器人的清扫宽度W，则只在清扫时绕过障碍物，而不改变清扫的总体路径。具体地，如图9所示，当遇到障碍物时按清扫装置按逆时针方向绕过障碍物。此时，角度传感器记录从动轮与直行方向所夹的角度α。绕过障碍物后，再调整轮子，将主动轮按逆时针方向回转角度α重新回到直行方向。在一个实施例中，也可以是先按顺时针绕过障碍物，然后再回到直行方向。
[0048]如图10所示，当障碍物22尺寸大于清扫宽度W时，将障碍物22上方和下方的区域划分为的两个清扫区域，并对这两个清扫区域规划清扫路径。通过左侧的两个传感器15、16以及右侧的两个传感器17、18可以确定左侧或右侧有障碍物。例如，传感器15和16的返回值不同可以判断左侧可能有障碍物，传感器17和18的返回值不同可以判断右侧可能有障碍物。例如，在图10中，当清扫装置行进到箭头23所在的位置时，传感器17和18的返回值不同，可以判断此处有一个障碍物。行进到箭头24所在的位置时，传感器17和18的返回值再次不相同且与箭头23处的返回值相反，由此可以确定已经行进到障碍物22上方区域，于是向右转90度对上方区域进行清扫。当行进到25所在位置时，可以确定障碍物22上方的区域的清扫宽度。此时，按直行模式清扫障碍物上方区域。
[0049]此后，以与以上所述的方法相同的方法判断障碍物22下方的区域，并以直行模式清扫障碍物22下方区域。此后，按直行模式清扫剩余的清扫区域。
[0050]需要说明的是，对本领域技术人员来说，显然可以将各种情况结合起来以处理障碍物更加复杂的情况下的清扫工作。
[0051]尽管前面公开的内容示出了本实用新型的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本实用新型的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。
【主权项】
1.一种清扫装置，包括: 传感器单元，所述传感器单元包括起点检测传感器、终点检测传感器、障碍物检测传感器和角度传感器； 控制单元，所述控制单元包括控制芯片，并且所述控制单元与所述传感器单元通信连接；以及 执行单元，所述执行单元包括驱动电机，并且所述执行单元与所述控制单元通信连接， 其特征在于，起点检测传感器、终点检测传感器、障碍物检测传感器和角度传感器分别通过数据线/信号线电连接到所述控制芯片，所述控制芯片通过数据线/信号线电连接到所述驱动电机。
2.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述起点检测传感器和所述终点检测传感器中的至少一个为RFID传感器。
3.根据权利要求2所述的清扫装置，其特征在于，对应于RFID传感器的起点和终点中的至少一个设置有射频地标。
4.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述起点检测传感器和所述终点检测传感器中的至少一个为电磁传感器。
5.根据权利要求4所述的清扫装置，其特征在于，对应于电磁传感器的起点和终点中的至少一个设置有电磁地标。
6.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述传感器单元包括七个障碍物检测传感器，在所述清扫装置的正前方、左前方和右前方分别布置一个，并且在所述清扫装置的左侧和右侧分别布置两个。
7.根据权利要求6所述的清扫装置，其特征在于，所述障碍物检测传感器为红外传感器或超声波传感器。
8.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述角度传感器设置在所述清扫装置的从动轮上。
9.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述执行单元与所述清扫装置的主动轮电连接。
【专利摘要】本实用新型提供了一种清扫装置，包括：传感器单元，所述传感器单元包括起点检测传感器、终点检测传感器、障碍物检测传感器和角度传感器；控制单元，所述控制单元包括控制芯片，并且所述控制单元与所述传感器单元通信连接；以及执行单元，所述执行单元包括驱动电机，并且所述执行单元与所述控制单元通信连接，其特征在于，起点检测传感器、终点检测传感器、障碍物检测传感器和角度传感器分别通过数据线/信号线电连接到所述控制芯片，所述控制芯片通过数据线/信号线电连接到所述驱动电机。
【IPC分类】G05D1-02
【公开号】CN204557213
【申请号】CN201520216601
【发明人】孙碧晴, 董悦, 王晓鹏, 梁宗林, 田云飞, 崔炜
【申请人】长春理工大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月10日