具有地板类型检测的移动地面清扫机器人的制作方法_4

文档序号:10181460阅读:来源:国知局
轮110、112,所命令的滚轮速度与所测量的滚轮速度)结合由积分器524考虑。例如,运动信号528可以包括用于操作驱动轮电机158、160的驱动命令。在一些示例中,基于运动信号528以限制地板类型变化的误报确定和/或基于清扫头状态529,积分器524激起地板类型分类器520变化。例如,当运动信号528表示机器人100在原地转动或逐渐转向跟踪曲线路径时或者如果滚轮110和112停转,地板类型分类器520可改变得越来越保守。如一示例,地板类型分类器520的置信界限可以增加,其与由运动信号528表示的机器人的转动半径成比例,更短的转动半径对应于更高的置信界限,反之亦然。如另一示例,如果机器人100旋转到位,控制器电路可以安全地假设机器人100保持原位并且尚未移动到不同的地板类型。在实施方式中,当转动半径低于预定转动界限时,地面类型分类可以暂时暂停。用于暂停分类的阈值是基于机器人100的速度动态地计算的。为了避免在(306毫米/秒)的最高速度暂停分类,机器人100转向更紧密(例如,每秒2-8度并且优选地每秒5度)。在其它实施方式中,如果机器人的移动更慢,在不暂停地面类型分类的情况下,机器人100可以逐渐转动。
[0059]—旦积分器524接收原始地板类型种类522、地面交界信号526、运动信号528,和清扫头状态529,基于如由頂U164检测的机器人100的运动、机器人100的清扫头状态和/或门槛或地面间断的任何迹象,积分器524通过调整地面类型变化的概率来进行最终地板类型确定530。如果积分器524已经确定地板类型已变化,例如,从硬地面变成软地面,控制器电路128将增加清扫箱116中的风扇114的电机,从而增加真空抽吸用于从地毯绒毛中更有效地提取碎肩。如果积分器524已经确定地板类型已变化,例如,从纹理或易变形的地板表面变成固体地板表面,控制器电路128将减小风扇114中的电机,平息机器人100并减少电池的使用率,因为从硬面类型移除碎肩比从地毯、特别是致密和/或高绒毛地毯的纤维中提取碎肩需要更少的抽吸。
[0060]图7A和图7B示出了依照一个或多个地面类型检测技术的用于操作移动清扫机器人100的示例性过程700a、700b。该过程700a、700b可以由例如图3中控制器电路128的机载计算设备来执行。因此,为了说明的目的,该过程700a、700b将被描述为由控制器电路128和机器人100的各种其它部件来执行。
[0061]根据过程700a,控制器监测(702)多个传感器信号和功率信号以确定地面类型变化,包括来自頂U164的信号。頂U信号可包括描述机器人100相对于竖直轴线(诸如,可以由六轴頂U的陀螺传感器产生的)的角速度或俯仰的数据、描述机器人100沿竖直轴线(诸如,由六轴MU的加速度计所产生的)的线性加速度的数据,或者数据的组合。随后,积分器524考虑该IMU信号,并部分地基于表示机器人100俯仰和/或倾斜同时在地面的间断或门槛上驱动的MU信号,确定(704)地板类型是否已经变化。因此,在一些示例中,控制器接收来自积分器524的确定,如果頂U信号反映垂直运动的大小(例如,向上或向下的俯仰,和/或由一个驱动轮比另一个下降的更低而引起的侧壁倾斜)大于表示地板类型改变的高概率的预定值,那么已经有地板类型的变化。在一些示例中,控制器电路128执行基于IMU信号的分类程序(例如,贝叶斯过滤器),以确定机器人100已经横穿地面门槛,或地面间断的概率。在一些示例中,控制器电路128还监测来自前缓冲器的触觉传感器的信号,以确定机器人100是否已横穿地面门槛或地面的间断,或地面类型之间凸起的地面交界(例如,硬、低绒毛与软、高绒毛之间的交界)。尤其是,在与前缓冲器106处的障碍物没有对应的传感接触情况下,机器人所检测的俯仰变化可以作为表示地面类型可能变化的地面交界横穿的可靠的信号。
[0062]一旦积分器524进行地板类型确定,控制器电路128确定(704)地面类型是否已经变化,并且是否改变(706)机器人100的清扫特性。改变清扫特性可以包括改变给侧刷122供电的侧刷电机速度和/或改变给清扫箱中的真空风扇114供电的抽吸风扇电机的速度。在一些示例中,当地板类型从硬表面到软表面变化时,控制器电路128可以改变机器人100的清扫特性以增加清扫功率(例如,增加侧刷122的电机速度和/或增加真空风扇114的速度),并且当地板类型从软或易变形的表面到硬或固体表面变化时,减小清扫功率(例如,通过减小侧刷122的电机速度和/或增加真空风扇114的速度)。在软或易变形的表面上通过选择性地增加清扫功率,因为陷入和卷入长纤维和/或纹理裂缝中的碎肩,这可能比硬或固体表面更加难于清扫,并且在硬表面上降低功率,控制器电路128可以优化机器人100的电池消耗以增加充电时间之间的清扫任务的长度。作为另一优点,当机器人100横穿固体表面时,降低清扫功率可以防止损坏精致的地面材料(例如,榻榻米地板表面)和/或在表面清扫期间减小由机器人100产生的噪音。
[0063]根据过程700b,控制器电路128监测(752)数个电机传感器信号。电机传感器信号可以包括对应于滚轮电机的电机电流、电池电压和控制信号的数据。随后,基于电机传感器信号,控制器电路128计算(754)功率信号,并且基于功率信号,确定(756)地板类型是否已变化。在一些示例中,通过将功率信号与一组预定的功率信号范围相比,控制器确定地板类型已变化。在该示例中,当功率信号落在对应于与当前地面类型不同的地板类型的范围中时,控制器能积极地识别地板变化。在一些示例中,基于功率信号,控制器执行分类程序(例如,贝叶斯过滤器)以确定地板已经变化的概率。如果控制器确定(756)没有发生地板类型变化,重新开始监测(752)电机传感器信号。如果控制器确定(756)地板类型已经变化,其适当地改变(758)机器人的清扫特性(如上所述),随后重新开始监测(752)电机传感器信号。
[0064]图8还示出依照地板类型检测技术的用于操作移动清扫机器人的另一示例性过程800。该过程800可以通过例如图3中控制器电路128的车载计算设备来执行。因此,为了说明的目的,过程800将被描述为由控制器电路1285和机器人100的各种其它部件来执行。
[0065]根据过程800,控制器同时地监测(802)数个输入。控制器电路128监测数个电机传感器信号(804),其可包括对应于滚轮电机的电机电流、电池电压和控制信号的数据。随后,基于电机传感器信号,控制器计算(806)功率信号,基于功率信号,过滤(808)滚轮电机的功率信号并且确定(810)原始地板类型种类。如上所述,控制器电流128可以通过执行概率分类程序(例如,贝叶斯过滤器)来确定原始地板类型种类以计算当前地板类型(例如,硬地板或软地板)或滚轮状况(不足状况或过度状况)的后验概率。
[0066]控制器电路还监测(812) —个或多个运动信号并且计算(814)机器人100执行表示无地板类型变化的运动命令的概率,诸如原地转动运动或紧凑的弧形转动。控制器电路还监测(816)清扫头状态并且基于除了地板类型变化之外的原因,例如,滚轮电机停转或者与命令的速度不匹配的实际测量的滚轮速度,计算(818)清扫头状态表示功率信号变化的概率。
[0067]控制器电路128还监测(820)来自頂U164的信号。该IMU信号可以包括描述机器人100相对于竖直轴线(诸如,可以由检测机器人100的俯仰变化的陀螺传感器来产生)的角速度的数据、描述机器人100沿竖直轴线(诸如由加速计产生)的线性加速度的数据,或者数据的组合。随后,控制器电路128计算(822)机器人100横穿地面门槛或凸起的地面交界(例如,硬、低绒毛地毯与软、高绒毛地毯之间的交界)的概率。如上所述,基于MU信号,控制器可以执行概率分类程序(例如,贝叶斯过滤器)以计算机器人100横穿地面门槛或凸起的地面交界的概率。
[0068]在一实施方式中,如果控制器电路128确定(810)机器人横穿地面门槛或凸起的地面交界,积分器(524)考虑该确定是否地板类型已经变化并且控制器电路128是否需要改变(812)地板类型分类程序。例如,控制器电路128可以改变地板类型分类程序以降低程序的保守性,使得分类器对于变化更少抵抗。在另一实施方式中,控制器同时地集成(824)来自确定地板类型是否已变化以及控制器电路128是否需要改变地板类型分类和机器人100的清扫特性的每个所监测的输入的一个或多个的数据。在一实施方式中,控制器电路128同时地集成(824)原始地板类型确定、机器人100执行表示无地面类型变化的运动命令的所计算的概率、基于除了地板类型变化之外的原因,清扫头状态表示滚轮电机功率信号变化的所计算的概率,以及机器人100横穿门槛/凸起的地面交界的所计算的概率。在其它实施方式中,控制器电路128监视侧刷122的电流消耗和/或滚轮电机的电流消耗,并且把数据比作所学习的概率分布,其将这些电流消耗与特定的地面类型相关联。控制器电路128进行(826)最终地板类型确定并且给予集成的数据,考虑(828)是否已经有地板类型分类变化。如果控制器电路128确定没有地板类型变化,控制器电路128重新开始监测(802)输入。如果控制器电路128确定已经有地板类型变化,它适当地改变(830)机器人100的清洗特性(如上所述),随后重新开始(832)监测(802)电机传感器信号。
[0069]返回至图3,在一些示例中,控制器电路128被配置成操作无线通信模块137以将描述机器人100状态的信息通信至适合的远程移动设备,诸如由用户操作的设备。例如,控制器电路128可以操作无线通信模块137,以通知操作移动设备的用户清扫滚轮110、112发生故障(例如,滚轮子可能磨损或被缠住)。如上所述,基于对应于滚轮电机113的功率消耗的信号,控制器电路128可确定滚轮110、112的状况。例如,基于功率消耗信号,当控制器检测到过度状况时,其可以确定滚轮已经被缠住;并且当控制器检测到不足状况时,其可以确定滚轮被磨损或损坏。合适的移动设备可以是任何类型的移动计算设备(例如,移动电话、智能电话、PDA、平板计算机,或其它便携式设备),并且除其它部件外,可以包括一个或多个处理器、存储软件应用程序的计算机可读介质、输入设备(例如,键盘、触摸屏、麦克风等)、输出设备(例如,显示屏、扬声器等),以及通信接口。
[0070]在图9A-图9B所描绘的示例中,移动设备900以智能电话的形式提供。如图所示,移动装置900被操作以执行软件应用程序,其在显示屏幕
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