一种清洁机器人避障系统及方法与流程

本发明涉及清洁机器人领域，尤其涉及一种清洁机器人避障系统及方法。

背景技术：

随着科技的发展，具备一定功能的清洁机器人已经逐渐走进家庭和办公环境，减轻了人们的劳动负担，在现有技术中，清洁机器人在清扫房间的时候，基本上都是通过碰撞的方式做出方向调整，虽然在清洁机器人的四周设置有缓冲结构，但是随着使用时间的增长，清洁机器人也会发生损坏，以及通过碰撞的方式进行方向调整，也可能会损坏家具等情况。

例如申请号为201410668350.5的中国发明专利申请，公开了一种清洁机器人的清洁模式，具体为：清洁机器人在所述清洁模式中依次包括以下步骤：a.清洁机器人进入一个工作区域，对工作环境进行粗略探测并确认其已进入一个空旷区域的步骤；b.清洁机器人在所述空旷区域进行全覆盖清洁的步骤；清洁机器人进行全覆盖清洁时，其路径覆盖密度大于所述清洁机器人在粗略探测时的路径覆盖密度；c.清洁机器人满足系统预设条件后退出所述清洁模式的步骤，但是并没有解决清洁机器人对障碍物进行避让的方法。

又例如申请号为201310071351.7的中国发明专利，公开了一种沿边导航向中扩展的清洁机器人的清洁方法，具体包括：清洁机器人沿房间的墙体外壁行进；其过程中，所述清洁机器人若干次离开所述墙体外壁向远离所述墙体外壁的方向移动并清洁地面；在所述清洁机器人每次离开墙体外壁一定距离或者遇上障碍物后，先转动一个预设角度，再行进一段预设距离，而后返回到所述墙体外壁，实现对需清洁区域的遍历和清洁，实现了减少重复行进路线的清扫，但是也没有解决清洁机器人对障碍物进行避让的方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，提供一种清洁机器人避障系统及方法，可以实现清洁机器人实时对障碍物进行避让，并且避让之后可以按照预设的路径继续清扫。

具体方案为：一种清洁机器人避障系统，包括清洁机器人，其特征在于，还包括若干个设置在清洁机器人四周的避障单元，以及与该避障单元电相连的中控单元，所述避障单元用于检测清洁机器人四周的障碍物信息并将检测的信息实时传递到中控单元，所述中控单元根据接收的信息控制清洁机器人进行实时避障且避让结束之后按照预设路径继续运行。

上述的避障系统，其中，所述若干个避障单元不规则的排列在清洁机器人四周。

上述的避障系统，其中，所述避障单元包括第一距离传感器、第二距离传感器和第三距离传感器。

上述的避障系统，其中，所述清洁机器人前端设有多个第一距离传感器，所述清洁机器人两侧前端至少分别设有一第二距离传感器，所述清洁机器人两侧后端至少分别设有一第三距离传感器。

上述的避障系统，其中，所述多个第一距离传感器沿清洁机器人前端一侧上下隔间分布到前端另一侧。

上述的避障系统，其中，所述清洁机器人两侧前端分别设有多个第二距离传感器，所述清洁机器人两侧前端上下至少分别设有一第二距离传感器。

上述的避障系统，其中，所述清洁机器人两侧后端分别设有多个第三距离传感器，所述清洁机器人两侧后端上下至少分别设有一第三距离传感器。

本发明还提供了一种清洁机器人避障方法，包括以下步骤：

步骤(1)：提供一清洁机器人、若干个设置在清洁机器人四周的避障单元和中控单元；

步骤(2)：接收避障单元实时采集的清洁机器人与障碍物之间的距离信息，以判断清洁机器人与障碍物之间的距离；

步骤(3)：若清洁机器人其中一面与障碍物之间的距离达到预设避让值，则中控单元控制清洁机器人做出相应的姿态调整直到避让结束并按照预设路径继续运行。

上述的避障方法，其中，所述步骤(3)还包括：

若清洁机器人的其中一侧面与障碍物之间的距离达到预设避让值，则中控单元控制清洁机器人后退相应的距离，然后控制清洁机器人往另一侧调整方向，直到清洁机器人障碍物一侧后端的避障单元采集到障碍物的距离信息时，调整清洁机器人的方向到初始方向并继续运行。

上述的避障方法，其中，所述步骤(3)还包括：

若清洁机器人的前端与障碍物之间的距离达到预设避让值，则中控单元控制清洁机器人后退相应的距离，然后根据设置在清洁机器人四周的避障单元采集的清洁机器人与障碍物之间的距离，调整清洁机器人往没有障碍物一侧调整方向，直到清洁机器人后端避障单元采集到障碍物的距离信息时，调整清洁机器人的方向到初始方向并继续运行。

本发明的优点：1、可以矫正清洁机器人的行走路径，对障碍物进行避让，避免与障碍物进行碰撞的情况，从而不会破坏家具或者清洁机器人本体，可以延长清洁机器人的使用寿命；2、可以节省清洁机器人的清扫时间，从而可以提高清洁机器人的工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明中清洁机器人在遇到障碍物之前的其中一种状态图。

图2a-图2j为本发明中清洁机器人在图1的状态下避让障碍物的过程状态图。

图3a、图3b为本发明中清洁机器人在图1的状态下避让结束之后按照图1原方向继续行走的状态图。

图4为本发明中清洁机器人在另一种情况下的避让状态图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1-图4所示，本发明提供的一种清洁机器人避障系统，包括清洁机器人1，还包括若干个设置在清洁机器人四周的避障单元，以及与该避障单元电相连的中控单元，其中中控单元可以设置在清洁机器人1的内部，避障单元用于检测清洁机器人1四周的障碍物2信息并将检测的信息实时传递到中控单元，中控单元根据接收的信息控制清洁机器人1进行实时避障且避让结束之后按照预设路径继续运行，参照图2a-图2j所示，为本发明的系统在避让障碍物过程的状态图，以及参照图3a、图b为避让结束之后，清洁机器人1还按照原设置的方向继续清扫，本发明的系统可以矫正清洁机器人的行走路径，对障碍物进行避让，避免与障碍物进行碰撞的情况，从而不会破坏家具或者清洁机器人本体，可以延长清洁机器人的使用寿命，以及可以节省清洁机器人的清扫时间，从而可以提高清洁机器人的工作效率。其中本发明中图2a-图4中的附图标记参照图1中的附图标记。

本发明一优选而非限制性的实施例中，若干个避障单元不规则的排列在清洁机器人1四周，可以对前端、以及侧面的障碍物进行检测，通过不规则的排列在清洁机器人1四周，在障碍物为不规则的形状的情况下，也可以精度的检测与障碍物的距离。

本发明一优选而非限制性的实施例中，避障单元包括第一距离传感器3、第二距离传感器4和第三距离传感器5，其中第一距离传感器3用于检测清洁机器人1前端的障碍物信息、第二距离传感器4和第三距离传感器5分别用于检测清洁机器人1前端前侧和清洁机器人1前端后侧的障碍物信息，可以实现中控单元对清洁机器人1做出精确的避让动作。

本发明一优选而非限制性的实施例中，参照图1所示，清洁机器人1前端设有多个第一距离传感器3，清洁机器人1两侧前端至少分别设有一第二距离传感器4，清洁机器人1两侧后端至少分别设有一第三距离传感器5。

本发明一优选而非限制性的实施例中，多个第一距离传感器3沿清洁机器人1前端一侧上下隔间分布到前端另一侧，进一步，清洁机器人1两侧前端分别设有多个第二距离传感器4，清洁机器人1两侧前端上下至少分别设有一第二距离传感器4，再进一步，清洁机器人1两侧后端分别设有多个第三距离传感器5，清洁机器人1两侧后端上下至少分别设有一第三距离传感器5，通过该种方式的设置，可以更加精确的检测清洁机器人1与障碍物之间的距离，不会引起误判，可以提高避让的准确性。

本发明还提供了一种清洁机器人避障方法，包括以下步骤：

步骤(1)：提供一清洁机器人、若干个设置在清洁机器人四周的避障单元和中控单元，其中避障单元优选为距离传感器，进一步优选，避障单元包括第一距离传感器3、第二距离传感器4和第三距离传感器5，优选安装方式为：多个第一距离传感器3沿清洁机器人1前端一侧上下隔间分布到前端另一侧，以及清洁机器人1两侧前端分别设有多个第二距离传感器4，清洁机器人1两侧前端上下至少分别设有一第二距离传感器4，并且清洁机器人1两侧后端分别设有多个第三距离传感器5，清洁机器人1两侧后端上下至少分别设有一第三距离传感器5，通过该优选安装方式，可以更加精确的检测清洁机器人1与障碍物之间的距离，不会引起误判，可以提高避让的准确性，该安装方式，在本发明中简称为：优选安装方式。

步骤(2)：接收避障单元实时采集的清洁机器人与障碍物之间的距离信息，以判断清洁机器人与障碍物之间的距离；

步骤(3)：若清洁机器人其中一面与障碍物之间的距离达到预设避让值，该避让值预先设定，例如，可以为5cm或者10cm；则中控单元控制清洁机器人做出相应的姿态调整直到避让结束并按照预设路径继续运行。

其中步骤(3)包括两种方式：第一：障碍物在侧面的情况下，具体为，若清洁机器人1的其中一侧面与障碍物之间的距离达到预设避让值，则中控单元控制清洁机器人后退相应的距离，然后控制清洁机器人往另一侧调整方向，直到清洁机器人障碍物一侧后端的避障单元采集到障碍物的距离信息时，调整清洁机器人1的方向到初始方向并继续运行，参照图1-图3b所示，当障碍物2在清洁机器人1左侧情况下的避让过程的状态图，其中状态图中箭头方向为清洁机器人1的调整方向；第二：障碍物在前端的情况下，具体为，若清洁机器人1的前端与障碍物2之间的距离达到预设避让值，则中控单元控制清洁机器人后退相应的距离，然后根据设置在清洁机器人四周的避障单元采集的清洁机器人与障碍物之间的距离，调整清洁机器人往没有障碍物一侧调整方向，直到清洁机器人后端避障单元采集到障碍物的距离信息时，调整清洁机器人的方向到初始方向并继续运行，参照图4，如果是进入一些窄的通道或角落时，清洁机器人无法通过转弯调头脱困时，可以倒着退出来，这时左右两侧的避障单元可以校正路线，帮助机器顺利退出。

以下提供具体的应用场景。

实施例1、参照图1-图3b所示，障碍物在清洁机器人1的左侧的情况下，在清洁机器人1行进过程中，清洁机器人1要接近障碍物2时，进入避障单元检测的有效范围内，中控单元会收到距离检测信号，然后给出清洁机器人1的反馈命令，此时清洁机器人1按程序设定，会先后退一些距离，然后开始右转弯，以避开障碍物,然后直行，此过程可能反复多次修正；当清洁机器人1侧面避过障碍物后，斜方向往前移动，当移动到侧右的第二距离传感器4检测到障碍物时，此时不能往左回转修正方向，还需要继续斜方向直行，待走到侧后方的第三距离传感器5感应到障碍物后，清洁机器人1才能开始往左方向修正到水平方向前进；当清洁机器人1侧面第三距离传感器5离开障碍物后，清洁机器人1继续往原直行路线修正，朝左拐弯。可能反复多次修正，直到清洁机器人1最后完全绕过障碍物，回到原来的行进路线继续行走，该方式可以矫正清洁机器人的行走路径，对障碍物进行准确避让，避免与障碍物进行碰撞的情况发生，从而不会破坏家具或者清洁机器人本体，可以延长清洁机器人的使用寿命，以及可以节省清洁机器人的清扫时间，从而可以提高清洁机器人的工作效率。

实施例2、参照图4所示，当清洁机器人1进入一些窄的通道或角落时，清洁机器人1无法通过转弯调头脱困时，可以倒着退出来，这时通过两侧的距离传感器校正路线，直到清洁机器人1顺利退出窄的通道或角落，而不用总是去碰撞墙壁或是家具等。

以下提供通过本发明的系统及方法在清扫相同空间的情况下与常规的清洁机器人进行对比如下：

实验条件：功率及面积相同的清洁机器人，分别为清洁机器人a和清洁机器人b，其中清洁机器人a安装了本发明的系统，其中采用的是本发明中提到的优选安装方式、清洁机器人b未安装本发明的系统，对比情况如表1所示：

表1

在表1中，40m²是指清洁机器人在清扫一次的区域面积，碰撞的次数为在清扫该面积一次的条件下所碰撞的次数，累计清扫时间是指清洁机器人的使用寿命，有效清扫面积是指在清扫区域中清扫到的面积，有效面积的清扫时间是指清扫有效面积所花的时间；从表1可以看出来，本发明的系统安装在清洁机器人上后，可以避免与障碍物的碰撞，以及可以延长清洁机器人的使用寿命，而且可以提高有效清扫面积，并且可以减少清扫时间，提高清洁机器人的工作效率。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。