一种扫地机器人、智能扫地机器人系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种家用清洁机器人，尤其涉及一种能够无线充电的扫地机器人。

背景技术：

现如今，扫地机器人是家用机器人中使用最为普及的一种。功能上，扫地机器人相当于具有简单路径规划和壁障功能的自动吸尘器。其扫地功能与吸尘器基本相同：底部的滚刷和毛刷将灰尘聚拢、扫起至机体吸尘区域的开口处，机体尾部有强力风扇产生低压吸力，将灰尘杂物吸入吸尘管道。管道尾部与风扇间有致密的织物层，可以阻挡下灰尘杂物留在储灰盒中，并让空气通过。因此，随着机体的运动，将机体运动路径下的灰尘杂物吸入机体内，过滤存留在储灰盒中。扫地机器人配有落地式充电装置，当机器人电量不足时，自动导航到充电装置完成对接式充电。

由于在家庭环境使用，扫地机器人的对接式充电有以下缺点：

1、对接式充电装置由于需要对接机构，体积较大，占用较大家庭空间。并且在对接的时候，扫地机器人可能会撞击充电装置，使其位置变化，经常需要人工将充电装置摆正。

2、对接式充电装置需要裸露的金属触点，家庭环境可能会出现液体飞溅或儿童触碰等情况，容易发生危险。

3、扫地机器人充电时，必须准确对准充电装置的金属触点，有时会发生对准失败，无法充电的情况。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题中的至少一者，提供了一种占用家庭空间小、对接时不会出现撞击问题、无需裸露金属触点、安全可靠并且无需对准金属触点、不会出现因未对准触点而无法充电的情况的扫地机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种扫地机器人，包括机器人本体和无线充电单元；所述机器人本体包括充电电池、电机驱动模块和吸尘模块，所述充电电池为 所述机器人本体提供电能，所述电机驱动模块用于将所述充电电池提供的电能转换为机械能，以带动扫地机器人的移动并驱动所述吸尘模块工作；所述无线充电单元包括电量检测模块、第一定位模块、第一控制模块、无线能量接收模块和无线信号传输模块；所述电量检测模块用于检测充电电池的电量信息；所述第一定位模块用于检测所述无线能量接收模块相对于无线充电装置的位置信息；所述第一控制模块接收电量检测模块传递来的电量信息和第一定位模块传递来的位置信息，并根据电量信息和位置信息控制所述电机驱动模块带动所述扫地机器人向所述无线充电装置移动；所述无线能量接收模块与所述充电电池连接，以用于无线接收无线充电装置输出的交变磁场并将该交变磁场转换为直流电提供给所述充电电池；所述无线信号传输模块接收第一定位模块传递来的位置信息和电量检测模块传递来的电量信息，并将该位置信息和电量信息传递给无线充电装置，以控制所述无线充电装置对所述扫地机器人进行无线充电。

优选地，所述无线信号传输模块为蓝牙模块。

进一步，所述无线能量接收模块包括能量接收电路和第一整流电路；所述能量接收电路用于接收充电装置输出的交变磁场并将该交变磁场转换为交流电；所述第一整流电路连接在所述能量接收电路与充电电池之间，将能量接收电路产生的交流电转换为直接电后提供给所述充电电池。

优选地，所述充电电池为锂离子电池。

进一步，所述无线充电单元位于扫地机器人的底部。

此外，在上述扫地机器人的基础上，本发明还进一步提出了一种智能扫地机器人系统，包括扫地机器人和无线充电装置，其中，所述扫地机器人为本发明提供的扫地机器人；

所述无线充电装置包括无线能量发射模块、无线信号接收模块和第二控制模块；

所述无线能量发射模块通过电源线与市电相连，用于将市电转换并输出交变磁场；所述无线信号接收模块用于接收所述无线信号传输模块发送来的位置信息和电量信息，并将所述位置信息和电量信息传递给第二控制模块；所述第二控制模块用于接收所述无线信号接收模块传递来的位置信息和电量信息，以控制所述无线充电装置对所述扫地机器人进行无线充电。

进一步，所述无线能量发射模块包括能量发射电路、逆变器和第二整 流电路，所述第二整流电路连接在市电和逆变器之间，将市电整流成直流电并输出至逆变器；所述逆变器连接在第二整流电路和能量发射电路之间，将第二整流电路输出的直流电逆变成交流电并输出至能量发射电路；所述能量发射电路将逆变器输出的交流电转换成交变磁场并输出。

更进一步，本发明还提供了一种基于上述智能扫地机器人系统的控制方法，包括：

检测充电电池的电量；

检测无线能量接收模块相对于无线充电装置的位置信息；

当充电电池的电量低于设定值时，第一控制模块根据所述位置信息控制扫地机器人向所述无线充电装置移动；

当所述位置信息符合设定值时，第二控制模块控制无线充电装置对扫地机器人进行无线充电；

当充电电池的电量高于或等于设定值时，第二控制模块控制无线充电装置停止对扫地机器人进行无线充电，第一控制模块控制扫地机器人离开无线充电装置。

本发明的有益效果在于：本发明提供的扫地机器人和智能扫地机器人系统，利用了无线充电的原理；通过在扫地机器人上设置无线充电单元，使其与无线充电装置进行配合，实现对扫地机器人的无线充电。在无线充电过程中，扫地机器人只要移动到无线充电装置上的设定充电位置范围内，即可进行无线充电；无需让扫地机器人和充电装置进行对接，也就不会发生碰撞，从而减少或避免人工摆正的情况发生。同时，无线充电无需设置金属触点，一者不需要设置裸露的金属触点，不会发生危险；另外，在充电过程中，也不需要进行金属触点的对准，减少或避免了因扫地机器人与充电装置之间未对准金属触点而导致无法充电的情况发生。

附图说明

图1是本发明提供的智能扫地机器人系统的具体实施例的结构框图。

图2是本发明提供的扫地机器人的仰视图。

图3是本发明提供的扫地机器人的左视图。

图4是本发明提供的扫地机器人与无线充电装置的结合示意图。

附图标记：

机器人本体 10；充电电池 12；电机驱动模块 14；吸尘模块 16；无 线充电单元 20；电量检测模块 22；第一定位模块 24；第一控制模块26；无线能量接收模块 28；能量接收电路 282；第一整流电路 284；无线信号传输模块 200；无线充电装置 30；无线能量发射模块 32；能量发射电路 322；逆变器 324；第二整流电路 326；无线信号接收模块34；第二控制模块 36。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种扫地机器人，包括机器人本体10和无线充电单元20；如图2所示，扫地机器人为一个带有外壳的整体，机器人本体10和无线充电单元20指的是位于外壳内的部分；无线充电单元20可以根据具体的无线充电方向，调整其在整个扫地机器人上的位置；例如，为了便于从扫地机器人的下方进行无线充电，则该无线充电单元20可以设 置在整个扫地机器人的下方。

其中，机器人本体10包括充电电池12、电机驱动模块14和吸尘模块16，充电电池12为整个扫地机器人提供能量，也就是为机器人本体10提供电能；电机驱动模块14是一个将充电电池12提供的电能转换为机械能，以带动扫地机器人的移动并驱动吸尘模块16工作的装置，比如电动机。同时，吸尘模块16用于在电机驱动模块14的带动下，自动清理地面的灰尘和垃圾。

如图1所示，上述无线充电单元20包括电量检测模块22、第一定位模块24、第一控制模块26、无线能量接收模块28和无线信号传输模块200。

其中，电量检测模块22用于检测充电电池12的电量信息；该电量检测模块22为一能够检测充电电池12电量的传感器，感应充电电池12的电压并将感应到的电压转换为电信号进行输出。这里提到的电量信息，可以是电量，或者能够换算成电量的其他参数信息。

第一定位模块24用于检测所述无线能量接收模块28相对于无线充电装置30的位置信息；具体的，上述第一定位模块24为一个位置传感器，通过该位置传感器感应无线能量接收模块28相对于无线充电装置30的距离以及方位，也就是感应扫地机器人与无线充电装置30之间的位置关系；通过该位置关系的感应，为第一控制模块26提供控制依据。更具体的，本发明的一个具体实施例中，上述第一定位模块24为一光电传感器，通过该光电传感器，第一控制模块26可以感应并判断扫地机器人与无线充电装置30的位置关系；并且，可以判断无线充电单元20是否位于无线充电装置30上的合适位置，进而判定是否可以对该扫地机器人进行充电。

上述第一控制模块26接收电量检测模块22传递来的电量信息和第一定位模块24传递来的位置信息，并根据电量信息和位置信息控制所述电机驱动模块14带动所述扫地机器人向无线充电装置30移动；无线能量接收模块28与充电电池12连接，以用于无线接收无线充电装置30输出的交变磁场并将该交变磁场转换为直流电提供给所述充电电池12；无线信号传输模块200接收第一定位模块24传递来的位置信息和电量检测模块22传递来的电量信息，并将该位置信息和电量信息传递给无线充电装置30，以控制无线充电装置30对扫地机器人进行无线充电。

本发明提供的扫地机器人和智能扫地机器人系统，利用了无线充电的 原理；通过在扫地机器人上设置无线充电单元20，使其与无线充电装置30进行配合，实现对扫地机器人的无线充电。在无线充电过程中，扫地机器人只要移动到无线充电装置30上的设定充电位置范围内，即可进行无线充电；无需让扫地机器人和充电装置进行对接，也就不会发生碰撞，从而减少或避免人工摆正的情况发生。同时，无线充电无需设置金属触点，一者不需要设置裸露的金属触点，不会发生危险；另外，在充电过程中，也不需要进行金属触点的对准，减少或避免了因扫地机器人与充电装置之间未对准金属触点而导致无法充电的情况发生。

本发明的一个实施例中，上述无线信号传输模块200可以为蓝牙模块，通过在扫地机器人和无线充电装置30上都安装上述蓝牙模块，实现扫地机器人与无线充电装置30之间的通信，从而实现数据交互和控制。通过该蓝牙模块，不仅能实现通信，而且能进行充电识别、金属可疑物排查和充电功率标定等功能。

如图1所示，上述无线能量接收模块28包括能量接收电路282和第一整流电路284。其中，能量接收电路282用于接收无线充电装置30输出的交变磁场并将该交变磁场转换为交流电；在通过连接在能量接收电路282和充电电池12之间的第一整流电路284的整流，将能量接收电路282产生的交流电转换为直流后提供给充电电池12。如常用的无线充电原理，接收端通过一充电线圈将发射端发射过来的交变磁场转换为电能，也即是交流电；再通过整流，变为系统所需要的直流电。

本发明中，上述充电电池12为常用的二次电池，例如锂离子电池。

如图2至图4所示，本发明一个实施例中，为了更好的与无线充电装置30进行配合，将扫地机器人上的无线充电单元20设置在扫地机器人的底部；如此，无线充电装置30上的发射装置就设置在如图4所示的位于扫地机器人下面的水平部分。这种组合，可以尽可能增加扫地机器人的无线充电单元20与无线充电装置30的结合后的充电面积，增加充电速率。

当然，除了上述方案之外，将无线充电单元20设置在扫地机器人的前端，沿竖直方向设置无线充电单元20；同时，无线充电装置30上的发射端也设置在竖直方向，该组合，也可以实现对该扫地机器人的充电。

如图1所示，本发明还提供了一种智能扫地机器人系统，其包括本发明提供的扫地机器人和与该扫地机器人对应的无线充电装置30。

其中，上述无线充电装置30包括无线能量发射模块32、无线信号接收模块34和第二控制模块36。

无线能量发射模块32通过电源线与市电相连，用于将市电转换并输出交变磁场；无线信号接收模块34用于接收无线信号传输模块200发送来的位置信息和电量信息，并将位置信息和电量信息传递给第二控制模块36；第二控制模块36用于接收无线信号接收模块34传递来的位置信息和电量信息，以控制所述无线充电装置30对扫地机器人进行无线充电。

本发明的另一个实施例中，更具体的，上述无线能量发射模块32包括能量发射电路322、逆变器324和第二整流电路326，第二整流电路326连接在市电和逆变器324之间，将市电整流成直流电并输出至逆变器324；逆变器324连接在第二整流电路326和能量发射电路322之间，将第二整流电路326输出的直流电逆变成交流电并输出至能量发射电路322；能量发射电路322将逆变器324输出的交流电转换成交变磁场并输出。

同时，本发明还提供了一种基于上述智能扫地机器人系统的控制方法，首先，检测充电电池12的电量信息和无线能量接收模块28相对于无线充电装置30的位置信息。上述电量信息的检测，是通过本发明提供的电量检测模块22实现的；而位置信息，是通过本发明提供的第一定位模块24完成的。

检测到上述信息之后，第一控制模块26接收上述电量信息，当充电电池12的电量低于第一设定值时，第一控制模块26根据上述位置信息控制扫地机器人向无线充电装置30移动；即，当充电电池12的电量不足时，第一控制模块26控制电机驱动模块14驱动扫地机器人向无线充电装置30移动，以进行无线充电。

在移动的过程中，第一定位模块24继续检测位置信息，并将该信息传递给第二控制模块36，当位置信息符合设定值时，即无线充电单元20移动到无线充电装置30上方，并在可接受充电的范围内时，第二控制模块36控制无线充电装置30对扫地机器人进行无线充电。

在无线充电过程中，电量检测模块22继续检测充电电池12的电量，当充电电池12的电量高于或等于第二设定值时，第二控制模块36控制无线充电装置30停止对扫地机器人进行无线充电，同时，第一控制模块26控制扫地机器人离开无线充电装置30。

上述电量的第一设定值，是根据实际产品设定的充电电池12电量过低，需要进行充电的最低值；而上述电量的第二设定值则为充电电池12充满后的电量值。

如图4所示，本发明提供的无线充电装置30为一个L形的结构；需要充电时，扫地机器人移动到L形无线充电装置30的一条边上，然后通过检测相关信息后，启动无线充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。