一种扫地机器人通过气体检测技术识别粪便的方法和系统与流程

本发明涉及智能家具领域，具体涉及一种扫地机器人通过气体检测技术识别粪便的方法和系统。

背景技术

近年来，随着新材料、传感器技术、人工智能和计算机技术的快速发展，国内生活水平的不断提高，扫地机器人正成为家庭智能新宠。目前，扫地机器人不仅能自主规划路径，还可以识别家庭环境，简单检测和避开物体，基本能满足大部分用户对家居清洁的诉求，成为解放双手的一种不错的选择。

对大部分养有宠物的用户更倾向于使用扫地机器人，因为它能快速地除去宠物毛发，但用户偶尔也会面对这种问题：当扫地机器人遇到宠物粪便后，不能识别，继续执行清扫工作在室内反复行走，从而将粪便涂满整个房间。此类事件屡见不鲜，虽然扫地机器人能够给人们提供便利，但不具备垃圾识别功能，也会对用户造成一些困扰。

针对扫地机器人无法识别粪便造成的事故，目前有两种主流的处理方案：一种是建议在有宠物的家庭里无人监控的情况下，不要开启扫地机器人的定时功能。但是，宠物可能将粪便排泄在极其隐蔽的地方，不能保证实时监控，一旦扫地机器人沾上了粪便，清理十分复杂而且可能因清理不当导致机器损坏，严重影响用户的心情和正常使用。

另一种是预搭建视觉系统，如申请号为cn201510956435.8的中国专利文件公开了一种用于机器人搬运视觉系统中的机器人搬运的快速定位方法，该方案虽并未将视觉系统用于扫地机器人上，但为在扫地机器人上增加视觉系统提供了可能，在该技术方案中，搬运机器人“获取待搬运材料上的所有预置点对应视觉系统的坐标信息；同时记录待搬运材料上的所有的预置点坐标信息及机器人移动的坐标信息……视觉系统根据搬运机器人和摄像头的位置关系所确定的坐标对应关系以及待搬运材料的信息，计算出待搬运材料的x轴、y轴的偏移量；……机器人移动到预先设定的放待搬运材料的轨迹后，在现移动坐标上根据x，y，r，调整最终放置坐标点，把待搬运材料精准放入预定位置，完成搬运工作”，为“利用图像处理技术，让扫地机器人具有识别粪便和其他垃圾的能力”成为可行方案，但是这种方案的弊端在于：在家里可自行出入的扫地机器人上安装摄像头等视觉设备，可能涉及用户隐私泄漏，而且在晚上或者光线较差的地方，图像不清晰识别率不高。

技术实现要素：

本发明提供一种扫地机器人通过气体检测技术识别粪便的方法和系统，当扫地机器人运行时自动检测周围空气内气体成分和浓度，一旦发现疑似粪便物，则上传气体信息进行确认，经过确认是粪便物时，扫地机器人停止清理工作并发出警报，通知用户，避免触碰并携带粪便涂抹房间地板。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种扫地机器人通过气体检测技术识别粪便的方法，其中，包括以下步骤，

s1.检测预设气体的浓度；

s2.判断所述预设气体的浓度是否大于预设阈值，若是，则进行s3；

s3.发送所述预设气体的浓度至云服务器以进行二次确认，若二次确认结果为所述预设气体的浓度大于预设阈值，则进行s4；

s4.接收所述云服务器的指令，停止清理并发出警报。作为优选，所述预设气体包括氨气、硫化氢和甲烷。

作为优选，在步骤s4之后有s4.1无应答步骤，

若在设定时间内未能检测到反馈应答信号，则停止警报，并向用户手机发送提示信息。

作为优选，在s4.1无应答步骤之后还有s6智能清理步骤，

后退并向侧向清理，每当遇到超标气体则再次发出设定时长的警报，停止前进，继续后退和侧向移动清理。

作为优选，在步骤s4之后有s4.2重检测步骤，

若接收到用户手机的重检测信号，停止警报并返回至步骤s1。

一种扫地机器人通过气体检测技术识别粪便的系统，其中，包括气体检测模块、控制模块、通信模块、报警模块和供电模块，所述气体检测模块用于采集并分析被采集气体的预设气体浓度，所述控制模块用于将检测得到的预设气体浓度与预设阈值进行比较，所述通信模块用于向云服务器发送预设气体浓度和接收云服务器反馈信号，所述报警模块用于接收反馈信号并进行报警，所述供电模块用于提供电能，所述气体检测模块、所述报警模块、所述通信模块和所述供电模块分别连接所述控制模块，所述通信模块连接云服务器。

作为优选，所述气体检测模块包括氨气传感器、硫化氢传感器和甲烷传感器。

作为优选，还包括无应答模块，所述无应答模块用于判定是否符合执行无应答步骤的条件，所述无应答模块连接所述报警模块。

作为优选，还包括智能清理模块，所述智能清理模块用于执行智能清理步骤，所述智能清理模块连接所述无应答模块。

作为优选，还包括重测模块，所述重测模块用于接收重测信号，并对周围气体成分进行重新检测，所述重测模块连接所述报警模块和所述气体检测模块。

有益效果：首先，当扫地机器人运行时自动检测周围空气内气体成分和浓度，一旦发现疑似粪便物，则上传气体信息进行确认，经过确认是粪便物时，扫地机器人停止清理工作并发出警报，通知用户，避免触碰并携带粪便涂抹房间地板；其次，由于粪便中含有部分有害气体，及时发现并清理粪便也能给家居生活带来健康的保障；再者，当警报在设定时间内未得到解除反馈，扫地机器人依然可以通过保守的清理程序进行清扫工作。

附图说明

图1为实施例1的流程示意图。

图2为实施例2的系统架构示意图。

图3为实施例3的系统架构示意图。

图4为实施例4的系统架构示意图。

图5为实施例5的系统架构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

在日趋频繁地使用扫地机器人完成居家生活的卫生清理的同时，与之同时出现的问题也逐渐增多，其中最常见的问题就是使用扫地机器人进行家庭卫生清理时遇到了宠物粪便后继续按照程序进行清理，携带着粪便的扫地机器人将整块清扫地板涂满了整层粪便，不仅没有起到清理的效果，相反，将地板“清理”地更加肮脏了。这样一来，用户需要重新清理一遍，增加了时间成本，其次，均摊在地板上的粪便会散发对人体有害的有毒气体，严重的会影响日常居家生活。例如扫地机器人遇到的一般是家庭宠物的粪便，该类粪便气体构成主要有氨气(ammonia，nh3)、硫化氢(hydrogensulfide，h2s)以及二氧化碳(carbondioxide，co2)和甲烷(methane，ch4)等。粪尿经发酵分解可产生氨气、硫化氢、硫醇、苯酚、对甲酚、吲哚、粪臭素等各类含氮或含硫有机臭气物质。其中氨气对人体有较大的毒性，人接触553mg/m3可发生强烈的刺激症状,可耐受1.25分钟，3500～7000mg/m3浓度下可立即死亡；硫化氢属于剧毒且易燃，甲烷属微毒且易燃，以上三种气体如浓度过大，均会对人体和生活环境都会造成巨大的危害。

因此，可以从这三种较为明显附属于动物粪便的气体作为切入点，以对居家空间内的空气进行气体成分检测为基础，实现动物粪便或疑似动物粪便的脏物识别，从而在发现该类动物粪便之后，提醒等待扫地机器人清理的用户，帮助用户准确发现难以察觉到的粪便位置，在对粪便进行清理之后继续完成对房间地面的清理。

如图1所示为，本技术方案的具体实现方式如下：

一种扫地机器人通过气体检测技术识别粪便的方法，其中，包括以下步骤，

s1.检测预设气体的浓度；

s2.判断所述预设气体的浓度是否大于预设阈值，若是，则进行s3；

s3.发送所述预设气体的浓度至云服务器以进行二次确认，若二次确认结果为所述预设气体的浓度大于预设阈值，则进行s4；

s4.接收所述云服务器的指令，停止清理并发出警报。

首先对现阶段市面上的扫地机器人进行功能改造，使得其可以在清理工作进行同时对周围空间内的气体进行吸收，在吸收入周围气体以后，对该气体进行气体成分分析，例如对该气体中的氨气、硫化氢和甲烷三种气体成分进行识别和测量，这三种气体即为预设气体，得到三种气体成分的浓度值，与程序内置的气体成分预设阈值进行比较，该预设阈值可以理解为当粪便存在于空气当中时的三种气体成分的标准含量，假如其中有一种气体浓度高于对应的气体预设阈值，则需要进行二次确认以确保该处可能存在粪便疑似物，将实时测得的气体成分浓度值发送至云端或者云服务器，由云服务器来认定该条件下的该浓度是否可能存在粪便，若通过二次判断确认实测浓度确实表现得该处存在粪便以后，可以传达信号数据，即通过云服务器向扫地机器人和用户手机或电脑端发送二次确认的反馈信息，此时，扫地机器人停止当前清理工作，以免因继续清理而接触粪便，于此同时发出警报声，帮助用户或者他人通过警报信号来寻找粪便所在之处，以便清理。

具体地，当开启扫地机器人进行地板清理程序以后，扫地机器人开始工作，一边对地面进行清扫，一边对周围空气进行吸入和检测，当遇到气体内氨气、硫化氢和甲醛浓度大于内置程序预设阈值时，通过无线或者有线网络将该气体浓度数据传送至云端或者云服务器，云服务器的再次对比和确认，来排查该气体浓度是否代表该处气体可疑和存在粪便疑似物，若气体浓度确实具备粪便存在高度可疑性，则通过云服务器向扫地机器人和用户手机或者电脑端下传二次确认信号，停止扫地机器人的清理工作，并同时进行报警，帮助用户找到粪便。当用户清理完粪便以后，附近空间内的三种气体浓度会骤降，此时可以重启扫地机器人的清扫工作，扫地机器人又恢复正常工作。

作为优选，在步骤s4之后还可以有s4.1无应答步骤：若扫地机器人在发出警报之后，在设定时间内未能检测到反馈应答信号，则停止警报，并向用户手机再次发送提示信息，一方面可以节省扫地机器人电能，一方面再次提醒用户。

作为优选，在s4.1无应答步骤之后还可以有s6智能清理步骤：执行无应答步骤后，扫地机器人后退并向侧向清理，每当遇到超标气体则再次发出设定时长的警报，停止前进，继续后退和侧向移动清理。

作为优选，在步骤s4之后还可以有s4.2重检测步骤：扫地机器人若接收到用户手机的重检测信号，停止警报并返回至步骤s1。

本发明的有益效果在于：首先，当扫地机器人运行时自动检测周围空气内气体成分和浓度，一旦发现疑似粪便物，则上传气体信息进行确认，经过确认是粪便物时，扫地机器人停止清理工作并发出警报，通知用户，避免触碰并携带粪便涂抹房间地板；其次，由于粪便中含有部分有害气体，及时发现并清理粪便也能给家居生活带来健康的保障。

实施例2

基于实施例1的一种扫地机器人通过气体检测技术识别粪便的系统，如图2所示，包括气体检测模块、控制模块、通信模块、报警模块和供电模块，所述气体检测模块用于采集并分析被采集气体的预设气体浓度，所述控制模块用于将检测得到的预设气体浓度与预设阈值进行比较，所述通信模块用于向云服务器发送预设气体浓度和接收云服务器反馈信号，所述报警模块用于接收反馈信号并进行报警，所述供电模块用于提供电能，所述气体检测模块、所述报警模块、所述通信模块和所述供电模块分别连接所述控制模块，所述通信模块连接云服务器。

所述供电模块就是用于对扫地机器人提供工作电力的电源，常见的是锂电池和锂电池充电装置。

气体检测模块还包括气体采集模块，就是安装在扫地机器人上的气体吸收装置，该气体吸收装置可以使用泵吸式，即安装一个小型的气泵，当开始工作的时候，小型气泵在电源的带动下将扫地机器人周围区域内的气体进行抽取采样，然后把得到的气体送入密闭空间的气体传感器内部。

所述气体检测模块就是气体传感器，可以在扫地机器人主机上同时安装氨气、硫化氢和甲烷的传感器，然后每一只传感器将检测到的气体浓度信号进行处理，即将气体浓度信号数据传送至所述控制模块中，于此同时将被检测气体排出，所述控制模块用于将传输而来浓度数值与内存中的预设阈值对比，若发现被检测气体的成分含量大于预设阈值，则向所述通信模块发送该被检测气体中成分的浓度数值，通过所述通信模块向云服务器发出，一般地可以使用wifi等无线网络或者4g有限网络，所述云服务器可以是电脑端或者用户手机端，例如电脑在接收到即时气体浓度数值时，根据当前环境属性来判断该浓度是否可以判定为扫地机器人周围存在粪便，例如在温度高的时候，某些气体本身会溶解度会提升，提升了在空气中的含量比重，若在当前环境属性前提下确实能够证明被检测气体成分浓度对应着扫地机器人周围存在粪便或疑似物，则同时向用户手机端和所述通信模块发送反馈信号，再经过所述通信模块传送至所述控制模块，所述控制模块根据信号数据向所述报警模块发送命令信号，所述报警模块实现报警功能，与此同时，用户看到手机端的提示信息，发现粪便。特别地，所述报警模块的报警方式可以具备多样性，如音乐、闪光或者同时发声和闪光灯形式，尤其是可以根据被检测气体中，三种有害气体的浓度高度来反馈不同的报警方式，当浓度很高时，可以设置为发出急促的声音警报和频率很快的闪光警报，当浓度较低时，则报警形式为相对缓和的声音警报或者闪光警报。最后，用户再通过直接操作扫地机器人复位或者通过电脑或者手机发送消除警报信号来实现扫地机器人的再次运行。

还可以包括单测模块，所述单测模块用于控制所述气体检测模块对指定气体进行检测，所述单测模块连接所述气体检测模块。

所述单测模块可以看作是对氨气传感器、硫化氢传感器和甲烷传感器的控制模块，即在操作所述单测模块时，可以实现对某一传感器的单独开启和其他两种传感器的暂时关闭，可以专门选择当下只对某一种气体成分进行监测，这样就提高了扫地机器人对于气体检测的灵活性，一来可以更加针对性地监测单一气体，对于该单一气体含量的检测准确性具有一定程度的帮助和提升，二来可以提高气体检测的响应能力，即对单一的气体检测完成速度要快于同时对三种气体进行监测的完成速度，提升了监测效率，也节省了系统判定的时间，缩短了扫地机器人对于整个清扫过程的用时。

实施例3

如图3所示为实施例3的系统架构示意图。与实施例2不同的是，还包括无应答模块，所述无应答模块用于判定是否符合执行无应答步骤的条件，所述无应答模块连接所述报警模块。

当扫地机器人检测出周围环境气体中三种有害气体浓度较高并且被二次确认为粪便存在而进行报警处理时，会遇到用户较长时间没有反馈，或者没有收到复位操作或者反馈信号，这时，扫地机器人若一直报警下去，不单依然无法得到反馈，还会因为报警而损耗电能，致使清扫续航能力下降而不得不在未完成清扫工作就要去充电。所以，所述无应答模块可以保证扫地机器人在设定时长内没有收到反馈信号时，暂停当前警报。所述无应答条件就是在扫地机器人报警后的规定时间内没有收到反馈操作。

实施例4

如图4所示为实施例4的系统架构示意图。与实施例4不同的是，还包括智能清理模块，所述智能清理模块用于执行智能清理步骤，所述智能清理模块连接所述无应答模块。

在无应答模块的功能启动以后，扫地机器人就暂停了警报，并且由于可疑的粪便存在，扫地机器人不能随意地进行清扫，这时会触发所述智能清理模块的工作，所述智能清理模块内设有专门的清扫程序，即在检测到有害气体浓度高的位置不再前进，再次发出设定时长的警报，并且进行后退移动，在移动一定距离后周围不再出现高浓度有害气体时，进行侧向移动清扫，若再次遇到“可疑区域”，则再次发出警报并后退后侧向移动清扫，这样，可疑绕过“粪便所在区域”，尽可能的将地面进行清扫。

实施例5

如图5所示为实施例5的系统架构示意图。与实施例2不同的是，还包括重测模块，所述重测模块用于接收重测信号，并对周围气体成分进行重新检测，所述重测模块连接所述报警模块和所述气体检测模块。

可能出现单次检测气体成分错误的情况，即扫地机器人检测出错，故可疑对当前环境所处位置区域进行再次检测，防止错误检测的出现。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。