清洁机器人以及基于清洁机器人的检测方法与流程

本发明涉及清洁机器人技术领域，尤其涉及一种清洁机器人以及基于清洁机器人的检测方法。

背景技术：

随着智能科技的发展，各种类型的智能家居家电进入人们的日常生活，代替人工实现按摩、洗衣、做饭、扫地等等家务劳动，大大解放了人们的双手，节省了时间。其中，智能清洁机器人能够越来越受到年轻人青睐，主要是因为智能清洁机器人可以通过自身配置的多种类型的传感器实现障碍物规避、清洁路径规划、定位、地图构建、自动充电等功能，智能化程度很高。

然而，当智能清洁机器人被搬起的时候，由于转动的驱动轮、中扫、边刷等部件还在工作，如果不及时停止很容易带来潜在危险。例如，人为把机器人搬起后翻转过来观察时，边刷、中扫会把灰尘甩到人身上或者眼睛中；又如，人手在无意中接触到驱动轮时有可能被夹住手指，对用户尤其是婴幼儿童来说非常危险。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于当智能清洁机器人被搬起的时候若不及时采取停止驱动轮、中扫、边刷等转动的应急措施，很容易带来潜在危险的问题，提供一种清洁机器人以及基于清洁机器人的检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下一种技术方案：

一种基于清洁机器人的检测方法，所述清洁机器人包括机器人本体和突出于所述机器人本体顶部的测距传感器，所述方法包括：

获取所述测距传感器的有效扫描数据，所述有效扫描数据包括多个扫描点的测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度；

在预存角度与所述扫描角度对应相同的条件下，一一对应地比较预存距离与所述测量距离的大小，其中所述预存距离小于或等于所述预存角度指向所述机器人本体的外周缘的距离；

若至少一个扫描点的所述测量距离小于所述预存距离，则控制所述清洁机器人执行应急动作。

其中，所述清洁机器人还包括设于所述机器人本体底部的地检传感器，所述若至少一个扫描点的所述测量距离小于所述预存距离，则控制所述清洁机器人执行应急动作的步骤之后，所述方法还包括：判断在第一预设时长内所述地检传感器是否被触发，若所述地检传感器被触发，则控制所述清洁机器人执行保护动作。

其中，所述清洁机器人还包括设于所述机器人本体底部的地检传感器，所述若至少一个扫描点的所述测量距离小于所述预存距离，则控制所述清洁机器人执行应急动作的步骤之后，所述方法还包括：判断在第一预设时长内所述地检传感器是否被触发，若所述地检传感器未被触发，则控制所述清洁机器人解除应急动作。

其中，所述地检传感器包括红外发射管和红外接收管。

其中，所述清洁机器人还包括加速度传感器，所述若至少一个扫描点的所述测量距离小于所述预存距离，则控制所述清洁机器人执行应急动作的步骤之后，所述方法还包括：判断在第二预设时长内所述加速度传感器沿垂直水平方向的z轴加速度值是否发生跳变，若发生跳变，则控制所述清洁机器人执行保护动作。

其中，所述清洁机器人还包括加速度传感器，其特征在于，所述若至少一个扫描点的所述测量距离小于所述预存距离，则控制所述清洁机器人执行应急动作的步骤之后，所述方法还包括：判断在第二预设时长内所述加速度传感器沿垂直水平方向的z轴加速度值是否发生跳变，若未发生跳变，则控制所述清洁机器人解除应急动作。

其中，所述控制所述清洁机器人执行应急动作包括：控制所述清洁机器人的驱动轮停止转动。

其中，所述控制所述清洁机器人执行保护动作包括：控制所述清洁机器人的中扫停止转动，和/或控制所述清洁机器人的边刷停止转动。

其中，所述方法还包括：发送表征所述清洁机器人被搬起的提示信息至手持客户端，以便用户从所述手持客户端上获知所述清洁机器人被搬起，其中所述清洁机器人与所述手持客户端无线通讯连接。

为了解决上述技术问题，本发明还采用以下一种技术方案：

一种清洁机器人，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述任一项所述的方法。

本发明实施例提供的一种清洁机器人以及基于清洁机器人的检测方法，可以适用在监测清洁机器人是否被搬起的应用场景中，通过获取测距传感器的有效扫描数据，有效扫描数据包括多个扫描点的测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度，然后在预存角度与扫描角度对应相同的条件下，一一对应地比较预存距离与测量距离的大小，其中预存距离小于或等于预存角度指向机器人本体的外周缘的距离，若至少一个扫描点的测量距离小于预存距离，则控制清洁机器人执行应急动作，避免带来潜在危险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的变形形式。

图1是清洁机器人的结构示意图；

图2是图1中测距传感器的结构示意图；

图3是测距传感器的工作原理示意图；

图4是在清洁机器人上建立极坐标系的示意图；

图5是图1中所示清洁机器人的底部结构示意图；

图6是本发明实施例基于清洁机器人的检测方法的流程步骤图；

图7是应用检测方法监测清洁机器人是否被搬起的应用场景示意图；

图8是以间隔6°的夹角大小来确定预存角度的示意图；

图9是人手准备将清洁机器人搬起的应用场景示意图；

图10是本发明另一实施例基于清洁机器人的检测方法的流程步骤图；

图11是本发明又一实施例基于清洁机器人的检测方法的流程步骤图；

图12是本发明实施例提供的执行基于清洁机器人的检测方法的清洁机器人的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于清洁机器人的检测方法，如图1所示，图1是清洁机器人10的结构示意图。该清洁机器人10可以是扫地机器人、拖地机器人或者集扫地和拖地功能于一体的机器人。清洁机器人10包括机器人本体100和突出于机器人本体100顶部101的测距传感器200，在本发明实施例中，测距传感器200为激光雷达，也被称作激光扫描测距仪，为了起到防护作用，机器人本体100顶部101可以设有护罩102，护罩102通过若干支柱连接至机器人本体100顶部101。在一可选实施例中，测距传感器200也可以包括：旋转部件、固定安装于旋转部件上的激光发射管和激光接收管组件，激光发射管发射的激光束被物体反射后由激光接收管接收，可以利用飞行时间(tof，timeofflight)测距法计算得到激光发射管和激光接收管组件与物体之间的测量距离，另外根据旋转部件的转动角度获得在发射激光束的时刻所在的扫描角度。下文中以测距传感器200为激光雷达为例进行说明。

如图2和图3所示，图2是图1中测距传感器200的结构示意图，图3是测距传感器200的工作原理示意图。

测距传感器200包括安装座211、固定在安装座211上的马达212、以及可旋转地设于安装座211上的旋转部213，马达212通过诸如弹性带212a、齿形带等传动部件带动旋转部213旋转。旋转部213内固定设有点状激光发射器214和摄像头215。在实际应用中，一旦旋转部213生产定型，点状激光发射器214和摄像头215的位置也被固定，使得点状激光发射器214发出激光射线214a的方向与摄像头215的光轴215a呈固定的夹角α。在本发明实施例中，采用现有技术中的三角测距法测量点状激光发射器214与被测物体ob之间的测量距离d，现对三角测距法做简单介绍：点状激光发射器214发出的激光射线214a入射到被测物体ob表面，摄像头215接收来自被测物体ob表面的扫描点的散射光线214b，散射光线214b经过摄像头215的透镜2151后成像于摄像头215的感光元件2152上，散射光线214b在感光元件2152上的成像光点到感光元件2152上有效成像区域一侧边缘的距离为x，x可以通过在感光元件2152中查找并计算成像光点的中心位置的像素坐标求得，在此不再赘述。依据三角测距法的位置关系和如下公式计算出测量距离d的值：

公式①q＝f*s/x；

公式②d＝q/sin(β)；

其中，β等于90°-α；s是点状激光发射器214与透镜2151中心点之间的距离；f是摄像头215的焦距。

旋转部213以可调频率旋转时，测距传感器200可以对周围环境进行360°全方位扫描，测距传感器200的有效扫描数据可以包括投射在物体ob上的扫描点ob1的测量距离d以及与测量距离d对应的扫描角度，该扫描角度是相对于建立在清洁机器人10上的如图4所示的极坐标系而言，图4中的极坐标系是以测距传感器200为极点，可以定义清洁机器人10的正右侧方向为0°(360°)极轴，角度取逆时针方向为正。某一时刻，清洁机器人10处于如图4所示的位姿(位置和姿势)，测距传感器200以扫描角度为的方向发出激光射线214a，并投射在物体ob上的扫描点ob1，测量距离d对应的扫描角度为需要指出的是，由于测距传感器200的扫描数据中有可能包括因激光射线投射在支柱上生成扫描点的无效扫描数据，基于此，测距传感器200的扫描数据剔除测距传感器200的无效扫描数据之后可以称之为测距传感器200的有效扫描数据。如果测距传感器200没有生成无效扫描数据，则测距传感器200的有效扫描数据可以是测距传感器200的扫描数据。

图5是图1中所示清洁机器人10的底部结构示意图，如图5所示，机器人本体100可以包括底盘110和上盖120，上盖120可拆卸地安装于底盘110上，以在使用期间保护清洁机器人10内部的各种功能部件免受激烈撞击或无意间滴洒的液体的损坏；底盘110和/或上盖120用于承载和支撑各种功能部件。在一可选实施例中，机器人本体100也可以是其他设计构造，例如，机器人本体100为一体成型结构、左右分离设置的结构，本发明实施例对机器人本体100的材料、形状、结构等不做限定。

机器人本体100包括驱动系统，该驱动系统连接底盘110并被配置为驱动清洁机器人10在地面上移动，例如，清洁机器人10可以被设计成自主地在地面上规划路径，也可以被设计成响应于遥控指令在地面上移动。在本发明实施例中，驱动系统包括两个驱动轮130、至少一个万向轮140、以及用于带动驱动轮130转动的马达，驱动轮130和万向轮140至少部分凸伸出底盘110的底部，例如，在清洁机器人10自身重量的作用下，两个驱动轮130可以部分地隐藏于底盘110内。在一可选实施例中，驱动系统还可以包括三角履带轮、麦克纳姆轮等中的任意一种。

机器人本体100还可以包括清扫系统，例如，清扫系统包括中扫毛刷150和中扫胶刷中的一种或两种(中扫毛刷和/或中扫胶刷可以统称为中扫)，中扫毛刷150、中扫胶刷适合设于底盘110的底部开设的收容槽内，收容槽内开设有吸尘口，该吸尘口与集尘盒160以及吸尘风机连通，使得当中扫毛刷150转动时将地面上的灰尘、垃圾搅起，利用吸尘风机产生抽吸力把灰尘、垃圾从吸尘口吸入至集尘盒160内。除了设有中扫毛刷150和/或中扫胶刷，机器人本体100还可以包含边刷170，边刷170的清扫覆盖区域延伸出机器人本体100的外轮廓范围，有利于对墙边、角落、障碍物边缘进行有效清扫。

机器人本体100还可以包括拖地系统，例如，该拖地系统包括储水箱、抹布等，储水箱与集尘盒160可以分开设置，也可以一体化设计。在一可选实施例中，储水箱中的水由抽水泵吸出并均匀地滴洒在抹布上，当清洁机器人10在地面上移动时，浸湿的抹布对地面进行擦拭。在一可选实施例中，储水箱中的水由雾化器进行雾化操作，形成水雾并喷向地面，进而抹布对被水雾喷过的地面进行擦拭。

图6是本发明实施例提供的一种基于清洁机器人的检测方法的流程步骤图，如图6所示，所述检测方法包括步骤s10、步骤s20以及步骤s30。图7是应用所述检测方法监测清洁机器人10是否被搬起的应用场景示意图。在如图7所示的应用场景示意图中，在准备搬起清洁机器人10时，人手(例如大拇指)会落在机器人本体100顶部101的正上方，直到人手与机器人本体100顶部101发生接触，测距传感器200通过扫描向位于机器人本体100顶部101正上方的人手投射激光射线710，从而在人手上形成至少一个扫描点711。

步骤s10包括：获取测距传感器的有效扫描数据，有效扫描数据包括多个扫描点的测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度。

在本发明实施例中，测距传感器200的有效扫描数据包括多个扫描点的测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度，也就是说，每个扫描点至少关联有测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度这两种数据。

测距传感器200可以以较小的角度增量进行扫描，例如，以1°的角度增量对周围环境进行360°全方位扫描，也就是说，测距传感器200旋转一周能够投射360个扫描点；又如，以2°的角度增量对周围环境进行360°全方位扫描，也就是说，测距传感器200旋转一周能够投射180个扫描点。当然，可以根据实际需要选择不同规格参数、性能的测距传感器200，例如，测距传感器200的最大扫描角度可以为90°、180°、270°、360°等，测距传感器200的角度增量可以为0.5°、1°、2°、3°等，测距传感器200的采样频率可以为1000samples/s、2000samples/s等。

步骤s20包括：在预存角度与扫描角度对应相同的条件下，一一对应地比较预存距离与测量距离的大小，其中预存距离小于或等于预存角度指向机器人本体的外周缘的距离。

步骤s30包括：若至少一个扫描点的测量距离小于预存距离，则控制清洁机器人执行应急动作。

本发明实施例中，大致以机器人本体100的外周缘来限定的机器人本体100顶部101的正上方的径向范围，为了判定人手是否落在机器人本体100顶部101的正上方，先确定根据实际应用所需的多个预存角度，进而获得每个预存角度对应的预存距离，预存距离等于或稍小于对应的预存角度指向机器人本体100的外周缘方向的距离。例如，预存距离小于对应的预存角度指向机器人本体100的外周缘方向的距离0～20mm。如下以预存距离等于对应的预存角度指向机器人本体100的外周缘方向的距离为例进行说明。

对于如何获得预存角度及其对应的预存距离，可以沿着机器人本体100的外周缘围绕挡板，使得测距传感器200投射的扫描点落在挡板的表面，从而可以读取测距传感器200的多个扫描点的测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度，从读取的多个扫描点的扫描角度和测量距离中确定所需的预存角度和预存距离，把预存角度和预存距离存储起来。

需要说明的是，获得的预存角度和预存距离的个数并不限于与测距传感器200旋转一周能够投射的扫描点的个数相同，例如，采用能够以2°的角度增量对周围环境进行360°全方位扫描的测距传感器200，能够投射180个扫描点；然而，根据实际应用的需要，如图8所示，可以以间隔6°的夹角大小来确定所需的多个预存角度，进而获得每个预存角度对应的预存距离，基于此，可以获得小于或等于60个预存角度及其对应的预存距离。

以图8中确定的预存角度是30°、预存距离是10cm为例进行说明，当人手(例如大拇指)落在机器人本体100顶部101的正上方而挡住扫描角度是30°的激光射线时，形成如图9所示准备将清洁机器人10搬起的应用场景。在预存角度和扫描角度均是30°的条件下，比较预存距离与测量距离d1的大小，很明显，测量距离d1小于10cm，以此来判定清洁机器人10是否被准备搬起，从而控制清洁机器人10执行应急动作，该应急动作包括驱动轮停止转动，还可以包括中扫停止转动和/或边刷停止转动。

根据生活常识可知，当人手(例如大拇指)落在机器人本体100顶部101的正上方时，人的左手或右手能够挡住多个相邻的扫描角度的激光射线，基于此，为了避免因头发、碎屑等掉落在机器人本体100顶部101而引起误判，导致清洁机器人10执行应急动作，可以将相邻的多个扫描点的测量距离与预存距离进行一一对应地比较大小，若这多个扫描点的测量距离均小于相应的预存距离，则判定清洁机器人10被准备搬起，从而控制清洁机器人10执行应急动作。

在一可选实施例中，为了配合判定清洁机器人10是否已经被搬起，可以利用设于机器人本体100底部的地检传感器，具体的，图10是本发明另一实施例提供的一种基于清洁机器人的检测方法的流程步骤图，图10中的流程步骤是在图6中步骤s30之后增加了步骤s40形成的。

步骤s40包括：判断在第一预设时长内地检传感器是否被触发，若地检传感器被触发，则控制清洁机器人10执行保护动作。第一预设时长可以设定为很短时长，例如0.1s、0.2s、2s、3s等；在本发明实施例中，地检传感器包括成对配合工作的红外发射管和红外接收管，当清洁机器人10已经被搬起，红外发射管和红外接收管与地面之间的距离会变大，从而导致红外接收管输出的信号发生变化，以此作为触发条件。保护动作包括：中扫停止转动和/或边刷停止转动。

在一可选实施例中，为了配合判定清洁机器人10是否已经被搬起，也可以利用设于机器人本体100的加速度传感器，基于此，将步骤s40替换为：判断在第二预设时长内加速度传感器沿垂直水平方向的z轴加速度值是否发生跳变，若发生跳变，则控制清洁机器人10执行保护动作。第二预设时长可以设定为较短的时长，例如0.1s、0.2s、2s、3s等；在本发明实施例中，当清洁机器人10被搬起的瞬间有个加速的过程，加速度传感器的z轴加速度值会发生跳变。

上文提到的清洁机器人10已经被搬起可以包括：清洁机器人10的驱动轮完全离地的情况、机器人本体100底部相对于地面的距离变大但驱动轮还未离地的情况等。

在本发明实施例中，当监测到清洁机器人10准备被搬起或者已经被搬起时，可以发送表征清洁机器人10被搬起的提示信息至手持客户端，手持客户端包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、遥控器等，手持客户端上可以安装相应的应用软件，以便用户从手持客户端上获知清洁机器人10被搬起，其中清洁机器人10与手持客户端无线通讯连接。

本发明实施例提供的一种基于清洁机器人的检测方法，可以适用在监测清洁机器人10是否被搬起的应用场景中，通过获取测距传感器200的有效扫描数据，有效扫描数据包括多个扫描点的测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度，然后在预存角度与扫描角度对应相同的条件下，一一对应地比较预存距离与测量距离的大小，其中预存距离小于或等于预存角度指向机器人本体100的外周缘的距离，若至少一个扫描点的测量距离小于预存距离，则控制清洁机器人10执行应急动作，避免带来潜在危险。

图11是本发明又一实施例提供的一种基于清洁机器人的检测方法的流程步骤图，如图11所示，所述检测方法包括步骤s610、步骤s620、步骤s630、以及步骤s640。

步骤s610包括：获取测距传感器的有效扫描数据，有效扫描数据包括多个扫描点的测量距离以及与该测量距离对应的扫描角度。

步骤s620包括：在预存角度与扫描角度对应相同的条件下，一一对应地比较预存距离与测量距离的大小，其中预存距离小于或等于预存角度指向机器人本体的外周缘的距离。

步骤s630包括：若至少一个扫描点的测量距离小于预存距离，则控制清洁机器人执行应急动作。

在本发明实施例中，对步骤s610、步骤s620以及步骤s630的解释说明可以分别参考上文中对步骤s10、步骤s20以及步骤s30的解释说明，在此不再赘述。

步骤s640包括：判断在第一预设时长内地检传感器是否被触发，若地检传感器未被触发，则控制清洁机器人解除应急动作。

地检传感器未被触发的情况可能是遇到了其他实际应用场景，所述其他应用场景包括但不限于：1)清洁机器人10钻到落地窗帘下，导致落地窗帘落在机器人本体100顶部101；2)机器人本体100顶部101放置有水杯、玩具等之类体积稍大的物体。控制清洁机器人10解除应急动作是指控制清洁机器人10的驱动轮重新转动。

在一可选实施例中，为了配合判定清洁机器人10是否遇到了类似于上述其他应用场景，也可以利用设于机器人本体100的加速度传感器，基于此，将步骤s640替换为：判断在第二预设时长内加速度传感器沿垂直水平方向的z轴加速度值是否发生跳变，若未发生跳变，则控制清洁机器人10解除应急动作。

图12是本发明实施例提供的执行上述实施例中检测方法的清洁机器人的硬件结构示意图。如图12所示，所述清洁机器人10包括：

至少一个处理器810；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器820；其中，

所述存储器820存储有可被所述至少一个处理器810执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器810执行，以使所述至少一个处理器810能够执行上述任一项所述检测方法。

处理器810、存储器820可以通过总线或者其他方式连接。

存储器820作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序，如本发明实施例中的检测方法对应的程序指令。处理器810通过运行存储在存储器820中的非易失性软件程序、指令，从而执行清洁机器人10的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的检测方法。

存储器820可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序。此外，存储器820可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

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“一可选实施例”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。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。