专利名称：机器人吸尘器及其控制方法
技术领域：
下面的描述涉及一种在清洁区内有效地行进的机器人吸尘器及其控制方法。
背景技术：
通常，机器人吸尘器是一种清洁指定的清洁区(例如，房子或办公室)并能在清洁区自主行进的设备。除了用于吸取灰尘或异物的真空清洁设备的元件外，机器人吸尘器还包括使机器人吸尘器行进的行进装置、感测障碍物的障碍物传感器、提供动力的电池以及控制机器人吸尘器的总体操作的微处理器。机器人吸尘器通过上面描述的配置判断与安装在清洁区内的各种障碍物的距离，并在行进的同时利用所判断信息而不与所述障碍物发生碰撞地执行清洁。这种机器人吸尘器被设计为自主地识别所述清洁区，从而对整个指定清洁区执行清洁并将已经清洁区域与未清洁区域相互分开，从而彻底清洁所述清洁区。利用随机清扫方法、图案清扫方法和单元清扫方法执行利用机器人吸尘器进行的清洁。在随机清扫方法中，仅基于由障碍物传感器识别的障碍物信息来随机确定诸如旋转或直线行进的运动。在图案清扫方法中，利用由障碍物传感器识别出的信息来判断是否存在障碍物并且识别机器人吸尘器的位置，因此机器人吸尘器在沿着特定图案行进的同时执行清洁。在单元清扫方法中，清洁区是预定的，并且利用图案清扫方法来清洁所述预定的清洁区。上面描述的机器人吸尘器在行进过程中停下来改变行进方向，因此清洁某区所需要的时间量随着机器人吸尘器停止的次数的增加而增加。
发明内容
因此，一方面在于提供一种改变其行进方向但是不停下来的机器人吸尘器及其控制方法，从而减少清洁某区域所需的时间。将在下面的描述中部分阐述其他方面，另外的部分通过该描述将会变得显而易见，或者可以通过实施本发明来了解。根据一方面，提供了一种机器人吸尘器的控制方法，该控制方法包括基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要进行清洁的区域；预先确定清洁所述将要进行清洁的区域的清洁路径；如果清洁路径包括Z字形行进路径，则在沿着Z字形行进路径行进的过程中通过执行机器人吸尘器的曲线行进来改变机器人吸尘器的行进方向而不停止。所述控制方法还可包括如果在沿着所述清洁路径行进的过程中感测到障碍物，则利用沿墙方法使机器人吸尘器围绕障碍物行进，当机器人吸尘器在利用沿墙方法行进的过程中到达预定的行进路线时，使机器人吸尘器沿着所述行进路线移动。所述控制方法还可包括在围绕清洁区行进的过程中存储已清洁区域；如果机器人吸尘器在已清洁区域执行曲线行进，则设置行进路段，使得曲线行进的区域与已清洁区域重叠。
基于在围绕所述清洁区行进的过程中获得位置数据设置将要执行清洁的区域的步骤可包括在围绕清洁区行进的过程中存储关于机器人吸尘器开始行进的起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置的数据，基于所述起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置来设置将要进行清洁的区域。所述控制方法还可包括把将要执行清洁的区域划分为具有指定尺寸的清洁块。所述清洁块可包括关于指示障碍物的存在的第一指示符、指示块的清洁完成的第二指示符、指示包括当前块的一行和下面的行的清洁已完成的第三指示符的信息。所述的控制方法还可包括从所述清洁区的周围环境提取多个特征点，并利用所述多个特征点生成特征地图。通过执行机器人吸尘器的曲线行进改变机器人吸尘器的行进方向的步骤可包括在机器人吸尘器沿着Z字形行进路径的直线路径部分移动的过程中，将机器人吸尘器的移 动速度减小到指定速度，并在恒定地保持减小后的移动速度的同时控制机器人吸尘器的旋转速度，从而执行机器人吸尘器的曲线行进。通过执行机器人吸尘器的曲线行进改变机器人吸尘器的行进方向的步骤可包括在机器人吸尘器沿着Z字形行进路径移动的过程中控制机器人吸尘器的旋转速度，同时控制机器人吸尘器的移动速度，从而执行机器人吸尘器的曲线行进，而不停止。根据另一方面，提供了一种机器人吸尘器，该机器人洗车器包括输入单元，用于选择利用路径地图的清洁模式；路径地图生成单元，如果选择了利用路径地图的清洁模式，则所述路径地图生成单元基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要执行清洁的区域，并预先确定清洁所述将要执行清洁的所述区域的清洁路径；控制单元，如果所述清洁路径包括Z字形行进路径，则在沿着Z字形行进路径移动的过程中控制单元控制所述机器人吸尘器的曲线行进来改变机器人吸尘器的行进方向而不停止。所述机器人吸尘器还可包括障碍物感测单元，所述障碍物感测单元包括超声波传感器或光学传感器，用于感测位于清洁区内的障碍物。如果在沿着所述清洁路径移动的过程中障碍物感测单元感测到障碍物，则障碍物感测单元将关于障碍物的感测的信息发送给控制单元；如果所述控制单元接收到关于障碍物的感测的信息，则控制单元使机器人吸尘器利用沿墙行进方法绕着障碍物行进，当机器人吸尘器在利用沿墙行进方法行进过程中到达设定的行进路线时，控制单元使机器人吸尘器沿着所述行进路线移动。所述路径地图生成单元可存储在围绕清洁区行进的过程中关于机器人吸尘器开始行进的起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置的数据，并基于所述起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置来设置将要进行清洁的区域。所述机器人吸尘器还可包括特征地图生成单元，所述特征地图生成单元从围绕清洁区的周围环境提取多个特征点并使用所述多个特征点生成特征地图。所述机器人吸尘器还可包括位置测量单元，所述位置测量单元包括连接到机器人吸尘器的驱动轮以感测机器人吸尘器的旋转速度的编码器、用于利用旋转惯性测量机器人吸尘器的方向角的陀螺仪传感器以及用于测量机器人吸尘器的加速度的加速度传感器中的至少一个。所述机器人吸尘器还可包括存储器，用于存储路径地图、关于在沿着路径地图移动的过程中感测到的障碍物的信息以及关于清洁块的相应清洁是否已经完成的信息。根据另一方面，提供了一种机器人吸尘器的控制方法，所述方法包括基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要执行清洁的区域；预先确定清洁所述将要清洁的区域的清洁路径；如果所述清洁路径包括Z字形行进路径，则预先设置所述路径使得机器人吸尘器在Z字形行进路径中的机器人吸尘器的行进方向改变的位置处不停止地执行曲线行进。
通过下面结合附图对实施例进行的描述，这些和/或其他方面将会变得清楚和更易于理解，其中图I是示出根据一个实施例的机器人吸尘器的外观的透视图； 图2是根据所述实施例的机器人吸尘器的仰视图；图3是根据所述实施例的机器人吸尘器的控制系统的框图；图4是示出利用天花板图像的特征点提取概念的示图；图5是示出实际建立的特征地图的示例的示图；图6是示出建立路径地图的过程的示图；图7是示出路径地图的单元中包含的信息的示图；图8A是示出根据所述实施例的机器人吸尘器的未使用地图的行进模式的示例的示图；图SB是示出根据所述实施例的机器人吸尘器的使用地图的行进模式的示例的示图；图9A是示出传统的机器人吸尘器的方向改变方式的示图；图9B示出了基于图9A的方向改变方式在行进方向的改变过程中的时间-线速度曲线图和时间-角速度曲线图；图IOA是示出了根据所述实施例的机器人吸尘器的方向改变方式的示图；图IOB示出了基于图IOA的方向改变方式在行进方向的改变过程中时间-线速度曲线图和时间-角速度曲线图。图11和图12分别是示出了根据实施例的机器人吸尘器的行进方向改变过程中障碍物避免方法的示图；图13是示出了根据实施例的机器人吸尘器的行进方向的改变的示图，使得曲线行进区域与先前已清洁区域重叠；图14是示出了应用于需要地图的行进模式的根据所述实施例的机器人吸尘器的控制方法的流程图；图15是示出了应用于不需要地图的行进模式的根据所述实施例的机器人吸尘器的控制方法的流程图；图16是示出了应用于采用Z字形行进路径的行进模式的根据所述实施例的机器人吸尘器的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在，将对实施例进行详细描述，附图中示出了示例，其中，类似的标号始终指示类似的元件。图I是示出了根据一个实施例的机器人吸尘器的外观的透视图，图2是根据所述实施例的机器人吸尘器的仰视图。如图I和2中所示，根据实施例的机器人吸尘器I包括形成机器人吸尘器I的外观的主体10、安装在主体10的下部以用于使机器人吸尘器I移动的驱动装置20以及从机器人吸尘器I行进的地板上清扫或去除灰尘从而执行清洁的刷子装置30和40。除了驱动装置20和刷子装置30以及40之外，用于感测障碍物的接触传感器和近程式传感器可被安装在主体10上。例如，安装于被安装在主体10的前部上的凸起11中的光学传感器可被用于感测障碍物，诸如，例如，墙，安装在主体10的底部上的红外传感器(或超声波传感器)可被用于感测障碍物诸如，例如，楼梯。此外，用于拍摄周围环境的视觉传感器13可被安装在主体10的上部。··
还可在主体10上安装用于通知用户机器人吸尘器I的状态或操作的显示器12。驱动装置20包括一对驱动轮21和22，安装在主体10的中部的两侧，用于调整机器人吸尘器I的移动；脚轮23，可旋转地安装在主体10的前部，用于根据机器人吸尘器I在上面移动的地板的条件改变其旋转角度。脚轮23用于使机器人吸尘器I的姿势稳定或防止机器人吸尘器I倒下。脚轮23可包括辊子或脚轮形状的轮子。驱动轮21和22可被前后驱动以使机器人吸尘器I移动。驱动轮21和22被向前或向后驱动，从而使机器人吸尘器I向前或向后移动。当右驱动轮22被向前驱动而左驱动轮21被向后驱动时，机器人吸尘器I可按照从机器人吸尘器I的顶部向下看逆时针旋转。另一方面，当右驱动轮22被向后驱动而左驱动轮21被向前驱动时，机器人吸尘器I可按照从机器人吸尘器I的顶部向下看顺时针旋转。刷子装置30和40包括主刷单元30，被设置为与形成在主体10的底表面上的入口 14相邻，用于清扫或驱散地板上的灰尘，从而提高吸入效率；副刷单元40，安装在主体10的底表面的前部的两侧，用于从机器人吸尘器I行进的地板上向着入口 14清扫灰尘。主刷单元30包括鼓形旋转刷31 (下面称为“主刷”)，具有与入口 14相应的长度，沿水平方向设置为临近入口 14，并且相对地板以辊子的形式旋转，从而从地板上清扫或驱散灰尘；主刷电机33，用于使主刷31旋转。每个副刷单元40包括用于从地板清扫或驱散灰尘的副刷41以及使副刷41旋转的副刷电机43。机器人吸尘器I还可包括灰尘收集装置，以吸入并储存异物(诸如灰尘)。图3是根据实施例的机器人吸尘器的控制系统的框图。机器人吸尘器I包括输入单元100、拍摄单元110、位置测量单元120、特征地图生成单元130、障碍物感测单元140、路径地图生成单元150、控制单元160、存储器170和清洁单元180。输入单元100接收用户输入的行进模式命令。行进模式包括使用路径地图的行进模式和不使用路径地图的行进模式。在使用路径地图的行进模式中，清洁路径被使用，机器人吸尘器I在沿着设定的清洁路径移动的同时执行清洁。在不使用路径地图的行进模式中，机器人吸尘器I在以随机行进方法随机移动的同时执行清洁。这里，随机行进方法可以是通过仅判断是否存在障碍物来随机确定的机器人吸尘器I的旋转行进或直线行进的方法。拍摄单元110捕捉环境图像，以提取特征点。例如，环境图像可包括天花板、墙或地板图像。图像改变的可能性较低的天花板图像作为环境图像会是最有用的。下面，将描述被用作环境图像的天花板的图像。可用电荷耦合器件(CXD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)或其他图像捕捉装置来实现拍摄单元110。可以通过将捕捉的图像的模拟信号转换为数字信号的模-数转换器来实现拍摄单元110。位置测量单元120由包括编码器、陀螺仪传感器和加速度传感器的相对位置识别模块来实现，并测量机器人吸尘器7的位置。编码器连接到驱动轮21和22，并感测驱动轮21和22的旋转速度。当对由编码器感测的旋转速度进行积分时，获得机器人吸尘器I的 位置(或移动距离)和方向角。陀螺仪传感器可利用旋转惯性测量机器人吸尘器I的方向角。加速度传感器可通过对机器人吸尘器I的加速度进行二重积分来测量机器人吸尘器I的位置。特征地图产生单元130从由拍摄单元110捕捉的天花板图像提取多个特征点，然后产生特征地图。特征地图包括从周围环境连续测量的特征点。所述特征点可包括表示特定位置的固有特征的点。参照图4，天花板图像200可包括区别于其他位置的详细的子图像(诸如，枝形吊灯210、荧光灯220和角落部分230)。在这些详细的子图像上标记特征点之后，当从在机器人吸尘器I移动过程中捕捉的图像检测到与上述特征点之一相同的特征点时，可获得机器人吸尘器I的姿势(位置和方向角)。图5是示出实际创建的特征地图的示例。特征地图300包括具有各种形状的特征点，相互临近的特征点被连接。如果从机器人吸尘器I拍摄的图像350检测到预先定义的特征点的组合，则可获得机器人吸尘器I的位置和方向角。提取上述特征点的算法可包括例如尺度不变特征变换(SIFT)、描述符或Harris角点检测器(harris corner detector)。当然，也可使用其他同时定位和建图(SLAM)技术，诸如，例如，无线射频识别(RFID)或使用结构光的测距仪。这里，SLAM是一种同时执行机器人吸尘器I的定位和建图的算法。特征地图生成单元130使得由位置测量单元120测量的位置与从天花板图像获得的特征点相对应，从而完成特征地图。完成特征地图之后，可通过将从拍摄的图像获得的特征点与特征地图比较容易地获得机器人吸尘器I的位置和方向角。存储器170存储由特征地图生成单元130生成的地图。可由从非易失性存储装置(例如，ROM、RAM、PROM、EPROM或闪存)或易失性存储装置(例如，硬盘和光盘)或本领域技术人员公知的其他不同类型的存储器中选取的存储介质来实现存储器170。障碍物感测单元140在机器人吸尘器I的移动过程中感测与机器人吸尘器I临近的障碍物。可利用超声波传感器或光学传感器来实现障碍物感测单元140。如果利用超声波传感器来实现障碍物感测单元140，则障碍物感测单元140将超声波发送到机器人吸尘器I沿着其行进的路径并接收反射的超声波，从而感测所述路径上存在的障碍物。如果利用光学传感器来实现障碍物感测单元140，则红外线发射装置发射红外线并且红外线接收装置接收反射的红外线，从而感测障碍物。路径地图生成单元150基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要进行清洁的区域，并预先设置清洁该区域的清洁路径，从而产生清洁路径地图。参照图6，路径地图生成单元150使机器人吸尘器I沿着墙移动，存储将要进行清洁的区域的最外侧部分的位置数据，从而设置将要进行清洁的区域。更详细地，路径地图生成单元150存储初始位置“PO”，并存储在沿着墙移动时机器人吸尘器I的移动方向改变处的外侧位置“P1”到“P4”的数据，并设置位置“PO到P4”以形成最外侧清洁路径。路径地图生成单元150可基于初始位置“PO”和外侧位置“P1到P4”把将要执行清洁的区域分为多个清洁块，并产生清洁路径以在以特定方式在清洁块行进的同时清洁所述清洁块。这里，特定方式指设置了特定规则的方式，例如，Z字形行进方式、沿墙方式或螺旋行进方式，或者可以将多种特定方式结合以设置清洁路径。考虑到机器人吸尘器I的主体10的尺寸，清洁块的宽度被调整，以便彻底进行清洁。参照图7，清洁区域包括具有指定尺寸的单元。所述单元包括关于是否存在障碍物的信 息或路径信息。更详细地，所述单元可包括指示障碍物的存在的第一指示符(附阴影的)、指示单元的清洁已完成的第二指示符(标记为“C”，意思是“已清洁”)和指示包括当前单元的一行和下面的行完成的第三指示符(标记为“F”，意思是“填充”)。当用户输入行进模式命令时，控制单元160根据行进模式控制机器人吸尘器I的行进，从而执行清洁。有使用地图的行进模式和不使用地图的行进模式。图8A示出了根据不使用地图的行进模式的机器人吸尘器I的操作。可以不同地实现机器人吸尘器I的行进模式。例如，在不使用地图的行进模式中，机器人吸尘器I可以以各种行进方式行进，例如，使机器人吸尘器I按照Z字形状行进的Z字形行进方式400、使机器人吸尘器I在没有预设形状的情况下随机行进的随机行进方式410、使机器人吸尘器I以螺旋形状行进的螺旋行进方式420、或使机器人吸尘器I在与物体保持指定距离的同时行进的沿墙行进方式430。图SB示出了根据使用地图的行进模式的机器人吸尘器I的操作。机器人吸尘器I基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要进行清洁的区域，并预先确定清洁该区域的清洁路径，从而产生清洁路径地图。图SB示出了采用Z字形行进路径的清洁路径。所述Z字形行进路径是机器人吸尘器I以Z字形图案沿着其行进的已知路径。此外，在本实施例中，术语“清洁区”可包括包括机器人吸尘器I需要避开的障碍物在内的整个空间，术语“清洁区域”可包括清洁区中除去由于障碍物而没有清洁的区域的部分。可在清洁区内设置一个或多个清洁区域。此外，各种行进方式(例如，螺旋行进方式和沿墙行进方式)可应用于使用地图的行进模式，或多种行进方式的组合可应用于使用地图的行进模式。当用户选择使用地图的行进模式时，控制单元160可利用由特征地图生成单元130生成的特征地图以及由路径地图生成单元150生成的路径地图控制机器人吸尘器I的行进。控制单元160可仅使用路径地图而不使用特征地图来控制机器人吸尘器I的行进。如果机器人吸尘器I在使用路径地图行进的过程中期望改变其行进方向，则控制单元160使机器人吸尘器I通过曲线行进改变其行进方向。当机器人吸尘器I执行曲线行进以改变其行进方向时，会减少清洁某区所需要的时间。这里，曲线行进可以是通过在减小机器人吸尘器I的线速度的同时控制机器人吸尘器I的角速度来改变机器人吸尘器I的行进方向的行进方法。线速度可以是机器人吸尘器I的移动速度，角速度可以是机器人吸尘器I的旋转速度。可由设计师通过实验将机器人吸尘器I开始曲线行走以改变其行走方向的时间、角速度控制、减速控制设置为最佳值。下面，将描述在机器人吸尘器I以Z字形行进方式行进的过程中根据基于机器人吸尘器I的行进方向的改变的曲线行进的覆盖范围的改进。然而，除了 Z字形行进方式外，所述实施例还可以被应用于公知的行进方式。图9A是示出传统的机器人吸尘器的方向改变方式的示图。参照图9A，控制单元160执行直线行进①一停止②一旋转⑥一直线行进③一停止④一旋转⑦一直线行进⑤，从而实现Z字形行进方式。这里，机器人吸尘器I的行进方向的改变伴随有停止。图9B示出了在图9A中从机器人吸尘器I沿一个方向的直线行进①到机器人吸尘器I沿另一个方向的直线行进⑤的时间-线速度曲线图和时间-角速度曲线图。应该理解的是，直到图9B中的最后直线行进完成为止的时间大于图IOB中的直到最后直线行进完成为止的时间。 参照图10A，控制单元160执行直线行进⑧一曲线行进⑨、直线行进⑩，从而实现Z字形行进方式。在这种情况下，机器人吸尘器I的行进方向的改变在未停止的情况下执行，从而减少了清洁某区所需要的时间。这里，在曲线行进⑨、 的过程中，与在直线行进⑧的过程中的移动速度相比在机器人吸尘器I的移动速度降低之后，在恒定地保持减小后的移动速度的同时控制机器人吸尘器I的旋转速度。然而，在曲线行进⑨、 的过程中，可以在调整机器人吸尘器I的移动速度的同时控制机器人吸尘器I的旋转速度，即，加速一恒定速度一减速。本实施例包括当在基于Z字形行进方式行进的过程中改变机器人吸尘器I的行进方向时在不停止的情况下执行机器人吸尘器I的曲线行进的所有情形。由于在曲线行进过程中机器人吸尘器I的行进方向的改变没有伴随停止，因此清洁某区所需的时间减少。控制单元160可利用由特征地图生成单元130生成的特征地图和由位置测量单元120发送的位置信息来控制机器人吸尘器I的曲线行进。控制单元160通过将拍摄单元110发送的图像信息与特征地图比较来获得位置信息并通过将获得的位置信息与由位置测量单元120发送的位置信息相比较来计算位置。控制单元160可在获取机器人吸尘器I的位置信息的同时使机器人吸尘器I沿着预定的清洁路径移动，并且如果在沿着清洁路径移动的过程中要求改变机器人吸尘器I的行进方向，则控制单元160利用由路径地图生成单元150生成的清洁块控制机器人吸尘器I的曲线行进。例如，控制单元160从路径地图生成单元150接收诸如清洁块的宽度和数量的信息，在被要求改变行进方向的位置之前的三个块减小机器人吸尘器I的移动速度，并在该位置之前的两个块控制机器人吸尘器I的旋转速度，从而控制机器人吸尘器I的曲线行进。这里，可由设计者利用所述清洁块预先设置用于执行曲线行进的移动速度和旋转速度的控制。图IOB示出了在图IOA中从机器人吸尘器I沿一个方向的直线行进⑧到机器人吸尘器I沿另一个方向的直线行进⑩的时间-线速度曲线图和时间-角速度曲线图。应该理解的是，直到图IOB中的最后的直线行进完成为止的时间短于图9B中的直到最后的直线行进完成为止的时间。如果在机器人吸尘器I未使用路径地图行进的同时被要求改变行进方向，则控制单元160可使机器人吸尘器I执行曲线行进以改变机器人吸尘器I的行进方向。如果在通过曲线行进改变机器人吸尘器I的行进方向的过程中障碍物出现在曲线行进路线上，则控制单元160使机器人吸尘器I利用沿墙行进方法沿着障碍物行进，并且当机器人吸尘器I在沿着障碍物行进的过程中到达设定行进路线时，控制单元160使机器人吸尘器I沿着所述行进路线行进。参照图11，当机器人吸尘器I在通过曲线行进改变机器人吸尘器I的行进方向以将机器人吸尘器I的行进方向改变180度的过程中感测到障碍物时，机器人吸尘器I利用沿墙行进方法沿着障碍物行进，并且当机器人吸尘器I到达预定行进路线③时，沿着行进路线③移动。这里，预定行进路线是路线①一②一③，并且改变后的行进路线是①一④一③。参照图12，当机器人吸尘器I在通过曲线行进改变机器人吸尘器I的行进方向以将机器人吸尘器I的行进方向改变90度的过程中感测到障碍物时，机器人吸尘器I利用沿墙方法沿着障碍物行进，并且当机器人吸尘器I到达预定行进路线⑦时，沿着行进路线⑦移动。这里，预定行进路线是路线⑤一⑥一⑦，并且改变后的行进路线是路线⑤一⑧一⑦。如果通过曲线行进改变机器人吸尘器I的行进方向，则控制单元160可将曲线行进路段设置为与先前已清洁的区域重叠。参照图13，控制单元160可改变机器人吸尘器I 的行进方向，使机器人吸尘器I由于曲线行进的清洁区域与先前已经清洁的区域500重叠。这里，重叠区域由标号510表示。存储器170存储由特征地图生成单元130生成的特征地图、由路径地图生成单元150生成的路径地图以及关于行进过程中检测到障碍物的信息。清洁单元180包括主刷电机33和副刷电机43，用于根据来自控制单元160的驱动命令从机器人吸尘器I在其上行进的清洁区的地板吸取异物(例如灰尘)，从而执行清洁。图14是示出应用于需要地图的行进模式的根据实施例的机器人吸尘器的控制方法的流程图。当用户选择使用地图的行进模式时，输入单元100将关于使用地图的行进模式的信息发送给控制单元160。使用地图的行进模式可以是使用特征地图和路径地图的行进模式，或者是仅使用路径地图的行进模式(操作600)。特征地图生成单元130从由拍摄单元110获得的天花板图像提取多个特征点，并从而生成特征地图。特征地图包括从周围环境连续地测量的特征点。路径地图生成单元150使机器人吸尘器I沿着墙行进，存储清洁区域的最外侧部分的位置数据并产生清洁路径地图。更详细地，路径地图生成单元150基于在清洁区行进的同时获得的位置数据设置将要执行清洁的区域，并将所述将要执行清洁的区域划分为具有规则尺寸的清洁块，预先确定清洁所述清洁块的清洁路径，并生成清洁路径地图(操作610)。控制单元160利用路径地图控制机器人吸尘器I沿着所述预定的清洁路径的移动。如果在机器人吸尘器I沿着预定清洁路径移动的过程中被要求改变机器人吸尘器I的行进方向，则控制单元160使机器人吸尘器I执行曲线行进以改变机器人吸尘器I的行进方向。在本实施例中，预定的清洁路径包括Z字形行进路径，并且，如果在机器人吸尘器I沿着Z字形行进路径行进的过程中被要求改变机器人吸尘器I的行进方向，则执行机器人吸尘器I的曲线行进。在行进方向改变的过程中(操作620、630、640)曲线行进没有伴随停止。控制单元160使机器人吸尘器I在沿着地图中的预定路径行进的同时执行清洁，并且在已经完成机器人吸尘器I的清洁时完成机器人吸尘器I的行进(操作650)。
图15是示出应用于不需要地图的行进方式的根据实施例的机器人吸尘器的控制方法的流程图。当用户选择不使用地图的行进模式时，输入单元100将关于不使用地图的行进模式的信息发送给控制单元160。可以以各种方式实现不使用地图的行进模式。例如，可以以随机行进方式、螺旋行进方式或沿着墙行进方式来实现所述行进模式(操作700)。控制单元160使机器人吸尘器I按照由用户选择的随机行进方式等实现的行进模式来行进(操作710)。如果在机器人吸尘器I按照所选择的行进模式行进的同时被要求改变行进方向，则控制单元160使机器人吸尘器I执行曲线行进以改变机器人吸尘器I的行进方向，并在机器人吸尘器I的清洁已经完成时完成机器人吸尘器I的行进(操作720、730和740)。
此外，设计者可通过实验来设置执行机器人吸尘器I的曲线行进所需要的线速度(或移动速度)和角速度(或旋转速度)的最佳控制值。图16是示出应用于采用Z字形行进路径的行进模式的根据实施例的机器人吸尘器的控制方法的流程图。当用户选择使用地图的行进模式时，输入单元100将关于使用地图的行进模式的信息发送给控制单元160 (操作800)。路径地图生成单元150使机器人吸尘器I沿墙行进，存储清洁区域的最外侧部分的数据，并产生清洁路径地图。更详细地，路径地图生成单元150基于在围绕该清洁区行进的同时获得的位置数据设置将要执行清洁的区域，把将要执行清洁的区域分为具有规则尺寸的清洁块，预先确定清洁该清洁块的清洁路径，并生成清洁路径地图(操作810)。控制单元160控制机器人吸尘器I沿着所述清洁路径行进，从而执行清洁。控制单元160判断所述清洁路径是否包括Z字形行进路径，并且当判断清洁路径包括Z字形行进路径时判断在沿着Z字形行进路径行进过程中是否被要求改变行进方向(操作820、830和 840)。当判断出在沿着Z字形行进路径行进的过程中被要求改变行进方向时，控制单元160使机器人吸尘器I执行曲线行进，因而改变机器人吸尘器I的行进方向(操作850)。控制单元160使机器人吸尘器I在沿着地图中的预定路径行进的同时执行清洁，并在机器人吸尘器I已经完成清洁时完成机器人吸尘器I的行进(操作860)。从上面的描述清楚的是，根据一个实施例的机器人吸尘器在改变机器人吸尘器的行进方向的过程中不停止，从而减少了清洁某区所需要的时间。上面描述的实施例可被记录在包括程序指令的计算机可读介质中，以实现通过计算机实施的各种操作。所述介质也可单独包括程序指令、数据文件、数据结构、等或者程序指令、数据文件、数据结构、等的组合。记录在介质上的程序指令可以是为了实施例的目的而专门设计和构建的，或者可以是公知的并且是计算机软件领域的技术人员能够获得的。计算机可读介质的例子包括磁介质(例如，硬盘、软盘和磁带)、光学介质(例如，CD ROM盘和DVD)、磁光介质(例如，光盘)和为了存储和执行程序指令而专门配置的硬件设备，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。所述计算机可读介质还可是分布的网络，从而程序指令以分布的方式被存储和执行。程序指令可以由一个或多个处理器执行。计算机可读介质还可被实现为执行(像处理器一样处理)程序指令的至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。程序指令的例子包括机器代码(例如，由编译器制作的机器代码)以及包含可使用编译器由计算机执行的高级代码的文件。上述设备可被构造作为一个或多个软件模块，以执行上面描述的实施例的操作，反之亦然。尽管已经示出和描述了一些实施例，但是，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及 其等同物来限定。
权利要求
1.一种机器人吸尘器的控制方法，包括 基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要进行清洁的区域； 预先确定清洁所述将要进行清洁的区域的清洁路径； 如果清洁路径包括Z字形行进路径，则在沿着Z字形行进路径行进的过程中通过执行机器人吸尘器的曲线行进来改变机器人吸尘器的行进方向而不停止。
2.如权利要求I所述的控制方法，还包括如果在沿着所述清洁路径行进的过程中感测到障碍物，则利用沿墙方法使机器人吸尘器围绕障碍物行进，当机器人吸尘器在利用沿墙方法行进的过程中到达预定的行进路线时，使机器人吸尘器沿着所述行进路线移动。
3.如权利要求I所述的控制方法，还包括 在围绕清洁区行进的过程中存储已清洁区域； 如果机器人吸尘器在已清洁区域执行曲线行进，则设置行进路段，使得曲线行进的区域与已清洁区域重叠。
4.如权利要求I所述的控制方法，其中，基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要进行清洁的区域的步骤包括在围绕清洁区行进的过程中存储关于机器人吸尘器开始行进的起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置的数据，基于所述起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置来设置将要进行清洁的区域。
5.如权利要求I所述的控制方法，还包括把将要进行清洁的区域划分为具有指定尺寸的清洁块。
6.如权利要求5所述的控制方法，其中，所述清洁块包括关于指示障碍物的存在的第一指示符、指示块的清洁完成的第二指示符、指示包括当前块的一行和下面的行的清洁已完成的第三指示符的信息。
7.如权利要求I所述的控制方法，还包括从围绕清洁区的周围环境提取多个特征点，并利用所述多个特征点生成特征地图。
8.如权利要求I所述的控制方法，其中，通过执行机器人吸尘器的曲线行进来改变机器人吸尘器的行进方向的步骤包括在机器人吸尘器沿着Z字形行进路径的直线路径部分移动的过程中，将机器人吸尘器的移动速度减小到指定速度，并在恒定地保持减小后的移动速度的同时控制机器人吸尘器的旋转速度，从而执行机器人吸尘器的曲线行进。
9.如权利要求I所述的控制方法，其中，通过执行机器人吸尘器的曲线行进来改变机器人吸尘器的行进方向的步骤包括在机器人吸尘器沿着Z字形行进路径移动的过程中控制机器人吸尘器的旋转速度，同时控制机器人吸尘器的移动速度，从而执行机器人吸尘器的曲线行进，而不停止。
10.一种机器人吸尘器，包括 输入单元，用于选择利用路径地图的清洁模式； 路径地图生成单元，如果选择了利用路径地图的清洁模式，则所述路径地图生成单元基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要执行清洁的区域，并预先确定清洁所述将要执行清洁的所述区域的清洁路径； 控制单元，如果所述清洁路径包括Z字形行进路径，则在沿着Z字形行进路径移动的过程中控制单元控制所述机器人吸尘器的曲线行进来改变机器人吸尘器的行进方向而不停止。
11.如权利要求10所述的机器人吸尘器，还包括障碍物感测单元，所述障碍物感测单元包括超声波传感器或光学传感器，用于感测位于清洁区内的障碍物。
12.如权利要求11所述的机器人吸尘器，其中 如果在沿着所述清洁路径移动的过程中障碍物感测单元感测到障碍物，则障碍物感测单元将关于障碍物的感测的信息发送给控制单元； 如果所述控制单元接收到关于障碍物的感测的信息，则控制单元使机器人吸尘器利用沿墙行进方法绕着障碍物行进，当机器人吸尘器在利用沿墙行进方法行进的过程中到达设定的行进路线时，控制单元使机器人吸尘器沿着所述行进路线移动。
13.如权利要求10所述的机器人吸尘器，其中，所述路径地图生成单元存储在围绕清洁区行进的过程中关于机器人吸尘器开始行进的起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置的数据，并基于所述起始位置和机器人吸尘器的行进方向改变的位置来设置将要进行清洁的区域。
14.如权利要求10所述的机器人吸尘器，还包括特征地图生成单元，所述特征地图生成单元从围绕清洁区的周围环境提取多个特征点并使用所述多个特征点生成特征地图。
15.如权利要求10所述的机器人吸尘器，还包括位置测量单元，所述位置测量单元包括连接到机器人吸尘器的驱动轮以感测机器人吸尘器的旋转速度的编码器、用于利用旋转惯性测量机器人吸尘器的方向角的陀螺仪传感器以及用于测量机器人吸尘器的加速度的加速度传感器中的至少一个。
全文摘要
本发明公开一种机器人吸尘器及其控制方法，所述机器人吸尘器改变其行进方向而不需要停止，所述控制方法包括基于在围绕清洁区行进的过程中获得的位置数据设置将要进行清洁的区域；预先确定清洁所述将要进行清洁的区域的清洁路径；如果清洁路径包括Z字形行进路径，则在沿着Z字形行进路径行进的过程中通过执行机器人吸尘器的曲线行进来改变机器人吸尘器的行进方向，从而在机器人吸尘器的行进方向改变的过程中减少清洁某区所需要的时间。
文档编号A47L9/00GK102846273SQ20121009206
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年6月28日
发明者洪准杓, 申东珉, 李俊和, 李东勋, 金原局, 郑宇兰, 韩奎善, 宋锡勋 申请人:三星电子株式会社