清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，包括一个全自动清扫机器人，自带机器人本体及控制器、移动机构、清扫机构、视觉装置和启动/停止开关。机器人本体及控制器分别与移动机构、清扫机构、启动/停止开关、视觉装置相连。其特征在于：增设了微控制器、压力传感系统、轴角编码器、输入/输出设备。微控制器放在机器人本体及控制器上，分别与输入/输出设备、压力传感系统、轴角编码器连接，另外轴角编码器还与移动机构相连，压力传感系统还与清扫机构相连。本实用新型清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，能够根据所统计的机器人位移及清扫垃圾比例，计量出机器人全覆盖遍历清扫效率。
【专利说明】清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，属于机器人自动控制领域。
【背景技术】
[0002]目前，智能清洁和自主清扫移动机器人得到了商业化成熟应用。市场上的全自动清扫机器人是一种按照配置的视觉传感系统和给定的全覆盖清扫模式，自带清扫设备，在清洁区域内独立行走，同时执行清扫垃圾任务的清洁装置。目前市场上的清扫机器人一般配备有机器人本体及控制器、移动机构、清扫机构、视觉装置和启动/停止开关，只具备清扫功能，而没有针对每种全覆盖遍历清扫模式的垃圾清扫效率计量系统。每种全覆盖遍历清扫模式的清扫效率一般只在仿真环境下验证、测试。而在真实环境下，由于清扫机器人上缺乏定位等装置，因此进行全覆盖遍历清扫算法的验证比较困难。迫切需要一种简单易行的清扫效率计量系统，可以在清扫机器人工作过程中实时统计垃圾清扫效率，以完善和开发配备在机器人的全覆盖遍历清扫算法，提高清扫效率。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供了一种简单易行、能够根据统计的机器人移动位移以及位移内所清扫的工作空间内垃圾重量，参照预先输入的清扫工作空间实验数据，计量出机器人全覆盖遍历工作空间的垃圾清扫效率。
[0004]本实用新型清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统采用以下技术方案:
[0005]清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，包括一个全自动清扫机器人，自带机器人本体及控制器、移动机构、清扫机构、视觉装置和启动/停止开关。机器人本体及控制器分别与移动机构、清扫机构、启动/停止开关、视觉装置相连。其特征在于:增设了微控制器、压力传感系统、轴角编码器、输入/输出设备。微控制器放在机器人本体及控制器上，是一个单片机，微控制器分别与输入/输出设备、压力传感系统、轴角编码器连接，分别为输入/输出设备和压力传感系统提供一个并行接口，为轴角编码器提供一个计数器。轴角编码器还与移动机构相连，轴角编码器有两个，分别对移动机构的左右运动轮进行位移计数。压力传感系统还与清扫机构相连，压力传感系统包含一个信号处理电路、一个压力传感器、一个A/D转换器、一个倾倒设备和一个垃圾筐，倾倒设备和垃圾筐用来接收来自清扫机构的垃圾，信号处理电路、压力传感器、A/D转换器用来对垃圾筐内的垃圾称重并进行信号处理，然后把处理后的信号传递给微处理器。输入/输出设备包含一个键盘和一个液晶显示器，键盘用以输入实验参考数据，显示器用于显示计算结果。
[0006]本实用新型与现有技术相比，其优点在于:
[0007](I)在机器人的移动机构上安装了轴角编码器，能够统计出机器人在清扫垃圾时的移动位移。
[0008](2)在机器人的清扫机构上安装了压力传感系统，能够测量出机器人在一定位移内的清扫垃圾重量。
[0009](3)综合测量移动位移和清扫垃圾重量，参考通过键盘输入的实验清扫空间数据，可以计算出机器人在工作空间内的全覆盖清扫效率，为人们在真实环境进行全覆盖遍历清扫效率的计量、测试和开发新的清扫算法提供了一种可行方法。
[0010](4)没有采用复杂、昂贵的清扫器人定位装置，简单易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型实施的结构原理示意图。
[0012]附图标记:1、机器人本体及控制器2、移动机构3、清扫机构4、视觉装置5、启动/停止开关6、微控制器7、压力传感系统8、轴角编码器9、输入/输出设备。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本实用新型清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，包括一个全自动清扫机器人，自带机器人本体及控制器1、移动机构2、清扫机构3、视觉装置4和启动/停止开关5。机器人本体及控制器I分别与移动机构2、清扫机构3、视觉装置4、启动/停止开关5相连。其特征在于:增设了微控制器6、压力传感系统7、轴角编码器8、输入/输出设备9。微控制器6放在机器人本体及控制器I上，是一个单片机，微控制器6分别与输入/输出设备9、压力传感系统7、轴角编码器8连接，为输入/输出设备9和压力传感系统7分别提供一个并行接口，为轴角编码器8提供一个计数器。轴角编码器8还与移动机构2相连，包括2个，分别对移动机构2的左右运动轮进行位移计数；压力传感系统7还与清扫机构3相连，压力传感系统7包含一个信号处理电路、一个压力传感器、一个A/D转换器、一个倾倒设备和一个垃圾筐，倾倒设备和垃圾筐用来接收来自清扫机构3的垃圾，信号处理电路、压力传感器、A/D转换器用来对垃圾筐内的垃圾称重并进行信号处理，然后把处理后的数据传递给微处理器6。输入/输出设备9包含一个键盘和一个液晶显示器，键盘用以输入实验参考数据，显示器用于显示计算结果。
[0014]使用时，设计一个比较均匀的布满垃圾的(例如质量比较轻的木屑)室内环境，作为全覆盖遍历清扫效率测试实验空间。
[0015]首先人工测量出实验空间的大小(例如，长、宽)，估算出清扫机器人遍历完全部实验空间所需要的相对最短位移Lmin ;计量出在实验平面上所喷洒的垃圾总重量M ;通过输入/输出设备9中的键盘输入Lmin和M到微控制器6作为计算垃圾清扫效率的参考数据。
[0016]然后打开启动开关5，机器人本体I开始移动并清扫实验空间垃圾，同时轴角编码器8开始对移动机构2的左右运动论进行测量并送到微控制器6进行计数。
[0017]在工作过程中，需要统计全覆盖清扫效率时，可以随时按下停止开关5，机器人本体I停止移动,压力传感系统7中的倾倒设备把清扫机构内3的垃圾倒入垃圾筐，利用压力传感器对垃圾进行称重，然后把重量经过A/D转换和信号处理后输入到微处理器6。
[0018]微控制器6采集压力传感系统7转换后的数据m，计算清扫机器人在这段位移内的清扫垃圾比值a = m/M ;将微控制器6中的计数器计数位移1，与相对最短位移Lmin进行比较，求得移动位移比值b = 1/Lmin ;将以上两个比值相结合，计算全覆盖遍历垃圾清扫效率n =a/b，并将Π送输入/输出设备9中的液晶显示器上显示。
【权利要求】
1.清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，包括一个全自动清扫机器人，自带机器人本体及控制器(I)、移动机构(2)、清扫机构(3)、视觉装置(4)和启动/停止开关(5);机器人本体及控制器(I)分别与移动机构(2)、清扫机构(3)、视觉装置(4)、启动/停止开关(5)相连；增设了微控制器￠)、压力传感系统(7)、轴角编码器(8)、输入/输出设备(9)；微控制器(6)放在机器人本体及控制器(I)上，微控制器(6)分别与输入/输出设备(9)、压力传感系统(7)、轴角编码器(8)连接，另外轴角编码器(8)还与移动机构(2)相连，压力传感系统(7)还与清扫机构(3)相连。
2.根据权利要求1所述的清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，其特征在于:所述的轴角编码器(8)包括2个，分别对移动机构的左右运动轮进行位移计数。
3.根据权利要求1所述的清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，其特征在于:压力传感系统(7)包含I个信号处理电路、I个压力传感器、I个A/D转换器、I个倾倒设备和I个垃圾筐。
4.根据权利要求1所述的清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，其特征在于:输入/输出设备(9)包含I个键盘和I个液晶显示器。
5.根据权利要求1所述的清扫机器人全覆盖遍历清扫效率计量系统，其特征在于:所述的微控制器(6)是一个单片机，为输入/输出设备(9)、压力传感系统(7)提供并行接口 ；为轴角编码器(8)提供I个计数器。
【文档编号】A47L11/24GK203970290SQ201420306113
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】李彩虹, 王凤英, 赵磊, 张新慧, 宋勇, 李贻斌 申请人:山东理工大学