基于云平台的智能清洁机器人管理系统的制作方法

本发明属于智能清洁机器人技术领域，特别涉及一种基于云平台的智能清洁机器人管理系统。

背景技术：

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。

扫地机器人最早在欧美市场进行销售，随着国内生活水平的提高，逐步进入中国。扫地机器的机身为无线机器，以圆盘型为主。使用充电电池运作，操作方式以遥控器、或是机器上的操作面板。一般能设定时间预约打扫，自行充电。前方有设置感应器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依每间不同厂商设定，而走不同的路线，有规划清扫地区。(部分较早期机型可能缺少部分功能)因为其简单操作的功能及便利性，现今已慢慢普及，成为上班族或是现代家庭的常用家电用品。

但是目前的清洁机器人一般为小型家用清洁机器人，其清扫区域固定且规划面积小。其管理程序简单，仅能操控单台机器人，无法对机器人进行集群调度，无法操控数十台机器人同时工作，下达任务指令。不能应用于大型商场、候机厅等场景复杂、面积巨大的商业区域。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过无线网络完成智能清洁机器人、云端管理服务器和客户端之间的数据交互，通过云端管理服务器对多个机器人的大量数据进行统一规划和管理，能够提高清洁机器人使用范围和作业效率的基于云平台的智能清洁机器人管理系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于云平台的智能清洁机器人管理系统，包括智能清洁机器人、云端管理服务器、充电桩和客户端；

所述智能清洁机器人包括无线通信模块、控制模块、定位模块、驱动模块、显示模块和扫描识别模块，控制模块分别与无线通信模块、定位模块、驱动模块、扫描识别模块和显示模块相连：

所述客户端分别通过无线网络与智能清洁机器人和云端管理服务器相连，用于调取和查看智能清洁机器人和云端管理服务器上存储的数据，以及对云端管理服务器和智能清洁机器人下发操作指令；

所述充电桩用于为智能清洁机器人进行充电；

所述云端管理服务器用于对智能清洁机器人进行远程管理，其包括：

机器人管理模块，用于对机器人的工作状态进行管理；

地图管理模块，用于对机器人地图进行管理；

任务管理模块，用于对清洁机器人的任务进行管理；

机器人配置模块，用于对机器人与充电桩和快速定位点进行配置。

进一步地，所述定位模块用于定位清洁机器人的位置；

控制模块，用于接收云端管理服务器或客户端发送的任务，对接收到的任务数据进行处理，将处理结果转化为针对具体模块的指令并实时传递到智能清洁机器人的各个模块，控制智能清洁机器人完成任务；存储智能清洁机器人其余模块上传的所有数据，将数据通过无线网络传输至云端管理服务器或客户端；

无线通信模块用于实现智能清洁机器人与云端管理服务器和客户端之间的通信；

驱动模块用于驱动智能清洁机器人的清扫机构；

显示模块用于显示智能清洁机器人的运行参数；

扫描识别模块用于对快速定位点处设置的二维码/条形码进行扫描识别。

进一步地，所述机器人管理模块包括一键回充管理子模块、机器人异常状态提示子模块、机器人状态显示子模块和机器人操作项管理子模块；

所述一键回充子模块，用于对机器人进行充电控制，将所有在线机器人全部召回充电桩的位置，进行充电；

机器人异常状态提示子模块，用于对机器人出现的异常状态进行报警提示，所述异常状态包括由于软件原因导致的机器人急停、由于硬件原因导致的机器人急停、机器人尘盒置满和机器人掉线；

机器人状态显示子模块，用于显示机器人当前状态；

机器人操作项管理子模块，用于对机器人的操作进行管理和控制，操作包括：机器人急停/恢复运行、机器人执行/取消任务、对机器人进行定位、对机器人退出定位、对机器人进行远程遥控、对机器人进行充电测试。

进一步地，所述地图管理模块包括地图状态管理子模块和地图编辑管理子模块；

所述地图状态管理子模块用于对地图的名称、编号、楼层进行管理，对地图进行复制和删除，对地图的使用状态进行管理；

所述地图编辑管理子模块，用于对地图进行修改编辑，包括：a、新建地图；b、对地图进行涂改编辑；c、对地图上任意两点进行测距；d、在地图上规划清扫区域、禁区、电梯区域，规划机器人清扫模式和清扫速度；e、在地图上建立普通点、充电桩、快速定位点和电梯点；f、将已经修改好并且规划好清扫路径的地图分发给对应的机器人；g、对多张地图进行拼接；h、对地图进行更新；i、根据楼层号快速查找地图；j、对地图的缩放、地图上某个区域或某个点进行隐藏/显示。

进一步地，所述任务管理模块包括快速查找子模块、新建任务子模块、任务分发子模块、任务操作管理子模块、任务执行子模块、任务状态显示子模块、任务统计子模块和电量配置子模块；

快速查找子模块，用于通过输入的id号快速查找机器人的所有任务；

任务分发子模块，用于将设定好的任务发送给机器人，发送的任务内容包括任务名称、任务类型、执行任务的机器人id、执行任务时间和执行任务的地图；

新建任务子模块，用于新建普通任务、定时任务、更换尘盒任务、维护任务，并对新建的任务设立优先级；

任务操作管理子模块，用于对建立的任务进行操作和管理，包括对建立的任务进行修改，更改任务的优先级，对任务进行复制、删除，将任务发送至任务分发子模块；

任务执行子模块，用于对机器人任务执行情况进行操作，包括一键暂停所有任务、一键恢复所有任务、一键清空所有任务，以及暂停/恢复单项任务、取消单项任务；

任务状态显示子模块，用于显示执行任务的机器人id、任务执行状态、任务执行进度和任务类型；

任务统计子模块，用于对机器人任务进行统计管理，分别根据时间统计机器人的任务、根据机器人id统计每个机器人的任务，并对统计的任务按照清扫完成的时间先后进行排序；

电量配置子模块，用于配置机器人任务执行的电量，包括设置任务恢复电量、低电量、紧急电量、任务电量，通过设置电量标准决定机器人的电量在什么区间才能执行任务。

进一步地，所述快速定位点定义为清扫区域内的多个由人工设置的定位点，每个定位点设有一个二维码，机器人通过扫描二维码来进行快速定位。

本发明的有益效果是：本发明通过无线网络完成智能清洁机器人、云端管理服务器和客户端之间的数据交互，通过云端管理服务器对多个机器人的大量数据进行统一规划和管理，能够同时调度多台清洁机器人同时对多个或单个区域进行清扫，使得清洁机器人能够完成大型商场、候机厅等大范围区域内的清扫作业，提高清洁机器人使用范围和作业效率，减少清扫工作中的人工参与程序，提高清扫工作的智能化程度。同时也可以使用安装有客户端的移动设备对智能清洁机器人下发指令、查看机器人数据，使用方便。

附图说明

图1为本发明的基于云平台的智能清洁机器人管理系统的结构示意图；

图2为本发明的智能清洁机器人的模块结构图；

图3为本发明的云端管理服务器的模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的一种基于云平台的智能清洁机器人管理系统，包括智能清洁机器人、云端管理服务器、充电桩和客户端；

如图2所示，所述智能清洁机器人包括无线通信模块、控制模块、定位模块、驱动模块、显示模块和扫描识别模块，控制模块分别与无线通信模块、定位模块、驱动模块、扫描识别模块和显示模块相连：

所述客户端分别通过无线网络与智能清洁机器人和云端管理服务器相连，用于调取和查看智能清洁机器人和云端管理服务器上存储的数据，以及对云端管理服务器和智能清洁机器人下发操作指令；

所述充电桩用于为智能清洁机器人进行充电；

如图3所示，所述云端管理服务器用于对智能清洁机器人进行远程管理，其包括：

机器人管理模块，用于对机器人的工作状态进行管理；

地图管理模块，用于对机器人地图进行管理；

任务管理模块，用于对清洁机器人的任务进行管理；

机器人配置模块，用于对机器人与充电桩和快速定位点进行配置。

进一步地，所述定位模块用于定位清洁机器人的位置；

控制模块，用于接收云端管理服务器或客户端发送的任务，对接收到的任务数据进行处理，将处理结果转化为针对具体模块的指令并实时传递到智能清洁机器人的各个模块，控制智能清洁机器人完成任务；存储智能清洁机器人其余模块上传的所有数据，将数据通过无线网络传输至云端管理服务器或客户端；

无线通信模块用于实现智能清洁机器人与云端管理服务器和客户端之间的通信；

驱动模块用于驱动智能清洁机器人的清扫机构；

显示模块用于显示智能清洁机器人的运行参数；

扫描识别模块用于对快速定位点处设置的二维码/条形码进行扫描识别。

进一步地，所述机器人管理模块包括一键回充管理子模块、机器人异常状态提示子模块、机器人状态显示子模块和机器人操作项管理子模块；

所述一键回充子模块，用于对机器人进行充电控制，将所有在线机器人全部召回充电桩的位置，进行充电；点击一键回充，此时在线的机器人将尘盒置为满，此时机器人将返回充电桩进行充电。如果机器人此时在执行任务，将会结束当前任务立即返回充电桩，返回后云端管理系统不发送任务给机器人，只有清洁阿姨按下确认更换机器人或者充电完成之后才会接收任务去执行。

机器人异常状态提示子模块，用于对机器人出现的异常状态进行报警提示，所述异常状态包括由于软件原因导致的机器人急停、由于硬件原因导致的机器人急停、机器人尘盒置满和机器人掉线；

机器人状态显示子模块，用于显示机器人当前状态；

机器人操作项管理子模块，用于对机器人的操作进行管理和控制，操作包括：机器人急停/恢复运行、机器人执行/取消任务、对机器人进行定位、对机器人退出定位、对机器人进行远程遥控、对机器人进行充电测试。

进一步地，所述地图管理模块包括地图状态管理子模块和地图编辑管理子模块；

所述地图状态管理子模块用于对地图的名称、编号、楼层进行管理，对地图进行复制和删除，对地图的使用状态进行管理；

所述地图编辑管理子模块，用于对地图进行修改编辑，包括：

a、新建地图，导入机器人整个区域的全部地图，可以从该建筑管理中心处导入该建筑的地图；

b、对地图进行涂改编辑；

对地图进行涂改编辑的适用场景：①机器人在扫描建图的过程中由于不能扫描到地面的地插等微小障碍物，在清扫过程中会导致机器人碰撞这些障碍物，造成机器人的意外损伤，此时可以将机器人驾驶至地插位置，使用地图涂改功能，将此位置涂改为黑色的障碍物，机器人则可避开地插进行清扫。②有些区域可能会临时用来摆放花盆/展示台/桌椅等物品，会随时撤走或者变动，出现变动的情况下，可以选择涂改模式将原来的障碍点涂改成主色，减少不必要的二次建图，为操作人员提供方便。③在建图过程中会产生一些噪点，也可以通过精准涂改模式进行涂改。

涂改操作：当点击涂改按钮，进入地图涂改的主界面，首先调整好地图的大小及位置，选择涂改的颜色，当前分为主色和障碍色；默认涂改模式为普通涂改，对这些地图进行像素级的修改操作(将地图在构建过程中的杂点、不需要的区域进行擦除)，点击涂改后直接用手势对杂点进行涂改，如需换地点进行涂改，点击移动按钮后再次点击涂改按钮，在整个涂改过程中地图不可移动和缩放。

精准涂改：针对于作业环境要求较高的地图，可以对细小的噪点进行涂改，通过涂改框和方向控制盘进行结合涂改，选择精准涂改，将会出现一个涂改框和方向控制盘，点击涂改时，可以用方向控制盘将涂改框移动到需要涂改的地方，如果涂改框与需要涂改的位置大小不一致的时候，可以通过调整涂改框的大小进行适配，最后点击完成，完成精准涂改模式。

c、对地图上任意两点进行测距；在需要测量的点附近点击屏幕放置十字光标，测试操作面板出现光标移动盘1，控制光标的移动，将光标移动至需要测量的点位上，再点击另一个需要测量的点位，第二个光标和光标移动盘2出现，其余与操作点位1的方法一直，将测量结果显示在结果显示框中。如需继续其他点位，点击刷新键，再按照上述测量方法即可。

d、在地图上规划清扫区域、禁区、电梯区域，规划机器人清扫模式和清扫速度；

普通区域：没有清扫模式进行选择，可以自定义导航速度。

电梯区域和禁区只需要输入区域名称就可以开始绘制区域，此时清扫模式和导航速度置灰，无法操作。

清扫区域：输入区域名称，选择清扫模式，也可以根据实际需要进行选择清扫模式，导航速度也可以自定义，默认为0.6m/s。

绘制过程：点击添加区域，此时填写基本信息，点击绘制按钮，系统会提示请开始绘制。如果是绘制清洁区域，绘制的规则为平行四边形规则，三个点确定一个清洁区域，背景色为淡蓝色。如果是绘制禁区，则是多点连线绘制的多边形，红色为代表色。电梯区为淡黄色代表，普通区域为青色代表，在绘制的过程中如需放弃当前绘制区域，点击取消按钮，绘制的区域消失，再次点击绘制按钮可以继续区域的绘制，绘制完毕点击保存则绘图完成。

e、在地图上建立普通点、充电桩、快速定位点和电梯点；

普通点，一般作为地图中机器人导航的目标点；

充电桩，即机器人充电桩所在位置，机器人导航到此点时将自动对位充电(充电桩标记需依实际环境而定，不可随意插入)；

快速定位点，用于机器人开机快速定位，找准自身在环境中的位置；

电梯点，即地图中电梯所在的位置。

上述特征点的绘制流程为：点击添加点位，输入基本信息，包括点位位置和点位类型(普通点、充电桩、快速定位点、电梯点)，导航速度默认为0.7m/s，可以自行修改。点击绘制，此时在主地图上点击需要建立特征点的区域，此时操作面板出现点位控制点，左边的控制特征点的位置，用手按住向不同的方向拖动调整特征点的位置，右边控制盘调整特征点的角度，按住沿着顺时针或者逆时针方向进行旋转，位置和角度调整完毕点击保存即可。

特征点的编辑：点击编辑按钮，修改点位名称，点对点进行更换类型，根据使用需求进行替换，编辑导航速度以及调整点位的位置和角度，编辑完毕点击保存即修改完毕。

f、将已经修改好并且规划好清扫路径的地图分发给对应的机器人；将某个地图或者所有系统地图分发给某个或所有机器人，一键分发。分发新的地图后需要重新给机器人定位。

g、对多张地图进行拼接；

h、对地图进行更新；

i、根据楼层号快速查找地图；

j、对地图的缩放、地图上某个区域或某个点进行隐藏/显示。

进一步地，所述任务管理模块包括快速查找子模块、新建任务子模块、任务分发子模块、任务操作管理子模块、任务执行子模块、任务状态显示子模块、任务统计子模块和电量配置子模块；

快速查找子模块，用于通过输入的id号快速查找机器人的所有任务；

任务分发子模块，用于将设定好的任务发送给机器人，发送的任务内容包括任务名称、任务类型、执行任务的机器人id、执行任务时间和执行任务的地图；

新建任务子模块，用于新建普通任务、定时任务、更换尘盒任务、维护任务，并对新建的任务设立优先级；

(1)普通任务：选择主任务类型为普通任务，输入任务名称，选择地图，选定机器人的id，设置主任务的优先级。新创建的一个任务，可以给其设定优先级“1”或者“2”，默认优先级为“1”；任务被发送时，优先级“2”的任务可以打断优先级“1”的任务，优先级相同的任务，无法被打断。对于“待执行”中的任务，机器人优先执行优先级大的任务，同优先级任务按照压栈时间排序。

任务打断定义：机器人完成当前清扫区域后，执行另一条任务的清扫区域；并非是机器人立刻停止清扫工作，去执行另一个清扫任务。

普通任务的子任务设定只有清扫任务，在规划好区域的主地图上进行选中即可。

(2)定时任务：定时主任务的子任务目前默认为区域清扫任务，将清扫任务进行定时，时间到了机器人自动就去开始任务。定时任务的子任务可以为多个，定时任务拥有优先级属性，规则与前面普通任务的优先级规则一致。

(3)更换尘盒任务：定时更换尘盒，到设定的时间点即把机器人的“尘盒状态”置为满，群控不给机器人发任务；“尘盒状态”满目前只能被用户按按键面板手动恢复(或者重启机器人)，这样强制要求用户一定要更换尘盒；建议该任务可以不只有一个，可以有多个，时间设定从00.00-23.50，间隔十分钟就可以设定一次更换任务，用户根据实际需要进行选择，点击保存及创建任务成功。更换尘盒任务创建后不会被发送到任务执行列表中，只是跟自身的定时时间有关系，没有优先级的限定。

(4)维护任务：维护任务主要方便维护人员对于机器人进行全面进行测试，与上述几种主任务最大的差异就在于子任务的选择类型，当前子任务可以设置为目标点导航、区域导航、区域清扫任务、等待一段时间、自定义任务，同时可以为子任务进行定时，设置的时间到将会把所有的子任务执行一次。

任务操作管理子模块，用于对建立的任务进行操作和管理，包括对建立的任务进行修改，更改任务的优先级，对任务进行复制、删除，将任务发送至任务分发子模块；

任务执行子模块，用于对机器人任务执行情况进行操作，包括一键暂停所有任务、一键恢复所有任务、一键清空所有任务，以及暂停/恢复单项任务、取消单项任务；

任务执行列表中，任务的状态包括以下几种：“执行中”当前机器人正在执行的任务；“待执行”机器人接下来要执行的所有任务；“被暂停”被人为暂停的任务。对于“任务执行”列表中的每个任务，不存在“修改拷贝”的操作，但是有“暂停”、“恢复”、“删除”指令，若暂停某个机器人的任务，则机器人去执行它任务列表中的下一个任务；如果机器人没有下个任务，则机器人处于空闲状态。机器人设定机制：机器人处于“空闲”状态，机器人自己会返回充电桩充电；“任务执行”列表，有对所有任务的总操作，即“一键暂停”：暂停所有的任务；“一键恢复”：恢复所有暂停的任务(一键暂停和一键恢复可以通过同一个按钮实现)；“一键清空”：清空当期的任务列表，并且取消所有机器人的当前任务。

任务状态显示子模块，用于显示执行任务的机器人id、任务执行状态、任务执行进度和任务类型；

任务统计子模块，用于对机器人任务进行统计管理，分别根据时间统计机器人的任务、根据机器人id统计每个机器人的任务，并对统计的任务按照清扫完成的时间先后进行排序；

电量配置子模块，用于配置机器人任务执行的电量，包括设置任务恢复电量、低电量、紧急电量、任务电量，通过设置电量标准决定机器人的电量在什么区间才能执行任务。

进一步地，所述快速定位点定义为清扫区域内的多个由人工设置的定位点，每个定位点设有一个二维码，机器人通过扫描二维码来进行快速定位。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。