多机协作系统及清洁设备的制作方法

本发明涉及智能装备领域，更具体为多机协作系统及清洁设备。

背景技术：

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能设备的自移动机器人已经开始慢慢的走进人们的生活。irobot、科沃斯、小米等公司均开发了清洁机器人并已经投入市场。这种全自动吸尘器通常体积小巧，集成有环境传感器、自驱系统、吸尘系统、电池和充电系统，能够无需人工操控，自行在工作区域内自动巡航和吸尘，在能量低时自动返回充电站，对接并充电，然后继续巡航和吸尘。

然而，目前的清洁设备(如扫地机器人)在工作过程中，可以实现数个机器人配合工作，但各个机器人之间的联系仍不高，不能通过其他机器人的清洁信息来进一步指导自身的工作，即机器人不清楚在自身未进入进行工作的空间的障碍物分布情况，只能通过自身进入某个空间后才会对该空间的障碍物分布有所了解，机器人无法在未进入某个空间前获取该空间的地图，不能在进入该空间时快速地掌握空间的整体情况需要重新构图，无法实现节约机器人的资源，工作效率仍有待提升。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供多机协作系统及清洁设备，解决当清洁设备未进入某个区域时自身无法获取该区域的地图情况，实现清洁设备在整个工作空间中即使未进入某个区域也能获取该区域的地图，提高在进入该区域时工作的效率。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例采用以下技术方案：

一方面本发明提供多机协作系统方法，包括：

至少两台相互配合工作的清洁设备，任一所述清洁设备具有区别于其他所述清洁设备的第一特征信息，所述清洁设备被配置为清洁待清洁区域的垃圾，且至少一台所述清洁设备被配置为构建至少一部分工作地图；所述至少一台所述清洁设备将所构建的所述至少一部分工作地图发送给其他所述清洁设备，其他所述清洁设备接收并存储所述至少一部分工作地图和/或将所述至少一部分工作地图与自己的工作地图进行拼接预处理；其中，至少一台所述清洁设备通过其他所述清洁设备的第一特征信息识别其他所述清洁设备。

进一步地，所述清洁设备每间隔第一预设时间发出第一引导信息，至少一台所述清洁设备识别并响应于所述第一引导信息，未响应于所述第一引导信息的其他所述清洁设备将构建的工作地图发送至响应于所述第一引导信息的所述清洁设备，构建整体空间地图。

进一步地，所述第一特征信息可为id编号，任意所述清洁设备具有区别于其他清洁设备的id编号；所述第一引导信息可以是网络广播信号，所述网络广播信号在第一预设时间内广播联网信息。

进一步地，通过识别应答于所述网络广播信号的id编号确定应答的所述清洁设备，并将非应答于所述网络广播信号的所述清洁设备构建的工作地图发送至应答的所述清洁设备。

进一步地，应答的所述清洁设备接收非应答的所述清洁设备发来的地图，并将应答的清洁设备自身构建的地图与接收到的非应答的清洁设备构建的地图进行拼接预处理以获得完整空间地图。

进一步地，所述拼接预处理至少包括如下拼接策略的其中之一：

第一拼接策略，通过图像关键帧识别提取特征点，将具有相似特征点的图像拼接在一起形成完整的空间地图；

第二拼接策略，将获取到的其他清洁设备地图与自身构建的地图上传至云端服务器，用户在云端服务器上对接收到的地图进行拼接形成完整的空间地图。

进一步地，所述清洁设备采用统一坐标方向进行地图构建，对未清扫区域按预设规则分配给所述清洁设备。

进一步地，所述预设规则为将工作空间区域划分形成多个子区域，所述子区域数量与所述清洁设备的数量相同，根据距离远近控制距离所述子区域最近的所述清洁设备对该子区域进行清扫。

进一步地，所述第一预设时间为100-300ms。

进一步地，所述的工作地图包括地图特征数据库，所述清洁设备将自身的工作地图的地图特征数据库和接收到的工作地图的地图特征数据库中的地图特征进行匹配，判断匹配是否成功：

若匹配未成功，则应答的所述清洁设备继续执行接收非应答的所述清洁设备发出的地图信息，继续执行所述地图特征数据库中的地图特征匹配；

若匹配成功，则以应答的所述清洁设备的地图原点为拼接原点，并完成坐标关系转换。

进一步地，接收工作地图的所述清洁设备实时判断拼接形成的地图是否已闭合，若地图已闭合，则结束地图的拼接。有益效果：采用上述的多机协作系统，清洁设备在工作的过程中，通过获取其他清洁设备构建的地图进行对作业空间中存在的所有清洁设备的地图进行拼接，进而可获知整个空间的地图即使是清洁设备自己未曾进入的区域也能对该区域情况有所掌握，对提升清洁设备的工作效率。

另一方面，本发明还提供了一种清洁设备，包括：驱动组件，所述驱动组件驱动所述清洁设备在待清洁区域移动；避障组件，所述避障组件确定清洁设备移动过程中可能存在的障碍物并对障碍物进行回避；清洁组件，所述清洁组件被配置为清扫并收集工作空间表面的垃圾；回充组件，所述回充组件被配置为为清洁设备提供电能；其特征在于，所述清洁设备可与其他清洁设备配合形成权利要求1-11任意一项所述的多机协作系统，以构建空间整体地图。

有益效果：采用上述方案的清洁设备，清洁设备在工作的过程中，通过获取其他清洁设备构建的地图进行对作业空间中存在的所有清洁设备的地图进行拼接，进而可获知整个空间的地图即使是清洁设备自己未曾进入的区域也能对该区域情况有所掌握，对提升清洁设备的工作效率。

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示出了根据本发明的一个实施例的多机协作示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的多机协作流程图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的多机协作流程图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的清洁设备模块示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、清洁设备。

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。

实施例1：

如图1-图3所示，本发明公开了一种多机协作系统，清洁设备1清洁工作空间中地面的垃圾，包括灰尘、污渍、残留物、污水及其他污物。工作空间中至少存在两台清洁设备1，数量上可能为两台，也有可能为三台或者多台，但其数量不能少于两台。每台清洁设备1在空间中的不同区域进行清洁，需要说明的是空间的不同区域并非完全大小相等，一些较为理想的情况下各个区域的划分其大小是相同的，但实际情况比如一些情况下执行的分区完全按照房间来执行分区，每个房间或者空间的大小不尽相同，比如厨房、卧室与客厅之间就可能存在区域大小不相同。另外，清洁设备1的大小、型号也并不一定要完全相同，理想情况下用于实现多机协作的清洁设备1可以选择大小跟型号完全相同的清洁设备1来实现方案，但纵使是使用大小不同、型号不同的清洁设备1同样可以实现多机协作。某些情况下可能会存在两台清洁设备1在不同的区域作业，也有可能存在两台清洁设备1同在同一个区域作业的情况，因为工作空间区域的大小可能不同、清洁设备1的型号或者工作频率也有可能不同。需要说明的是纵使是两台清洁设备1同在同一个区域工作也不会影响多机协作。

为了更加顺利地实现清洁设备1之间的协作，需要对每个清洁设备1进行有效区分。每台清洁设备1上都具有区别于其他清洁设备1的第一特征信息也即第一特征信息与空间中作业的不同的清洁设备是一一对应的。且该第一特征信息可以在清洁设备1之间进行传递和识别，以使得不同的清洁设备1之间可以获取并识别各个第一特征信息所代表的各个清洁设备1，便于不同的清洁设备1之间实现协同工作。需要突出说明的是第一特征信息可以为地址信息或者清洁设备1之间的编号/编码信息还可以是任意各个清洁设备1可相互识别的信号、图标等信息。

不同的清洁设备1在自身工作过程中至少构建一部分地图，构建的这部分地图为该清洁设备在自身工作区域内构建并完善自身工作形成的空间地图。工作的整个空间中每间隔第一预设时间发射一次第一引导信号，为了使得清洁设备接收第一引导信号的时间短，且能迅速做出回应，可将第一预设时间选择性的预设在10-500ms之间的某个值，但考虑到信号的传输速率与清洁设备1的反应时间，将第一预设时间定为100-300ms较为适合。本方案中的第一引导信号可以是无线信号或者光信号、电信号一种或者多种的信号组合。需要注意的是第一引导信号的发出载体可以时通过工作空间中的的另一种区别于清洁设备1的载体所发射出第一引导信号，也有可能是在清洁设备上设置有这么一块模块可以发射出第一引导信号，该载体发出来的第一引导信号可以被所有在工作空间中存在的清洁设备1所接收，并且清洁设备1可选择性的对接收到的第一引导信号做出响应动作或者不响应动作。通过识别响应于第一引导信息的第一特征信息，确定响应于第一引导信息的第一特征信息所对应的特定的清洁设备1，并将非响应于第一引导信息的其他清洁设备1构建的地图发送至响应于第一引导信息的清洁设备1，构建整体空间地图。采用该方法构建整体的空间地图，由各个子区域来合成整体的空间地图，能够实现清洁设备1获得整个空间的地图分布情况包括障碍物的分布及区域的大小以及各个区域的清洁状况信息，便于清洁设备1在获取全局整体空间地图的基础上对需要协同的工作区域作出协同配合工作，在需要协同工作时，清洁设备1可以无需构建该区域的地图即可直接对障碍物执行回避，直接快速到达需要协同的区域，加快区域的清扫效率。

更具体地，将第一特征信息选择为id编号，这个id编号可以是清洁设备1的地址编号还可以是系统给清洁设备1分配的一个区别于其他清洁设备1的编号，id编号的作用主要是用于区分各个清洁设备1因为每个清洁设备1具有区别于其他清洁设备1的id编号。第一引导信号可为网络广播信号，该网络广播信号在第一预设时间内广播联网信息。通过网络广播信号的形式给工作空间发射出第一引导信号，而又进一步地通过识别哪个清洁设备1响应于网络广播信号，具体为通过识别响应于网络广播信号的id编号，通过响应于/应答于网络广播信号的id编号确定哪个清洁设备1应答于第一引导信号也即网络广播信号，可将非应答于网络广播信号的其他的清洁设备1工作过程中构建的地图信息发送给应答于网络广播信号的清洁设备1。应答于网络广播信号的清洁设备1在接收到非应答于网络广播信号的其他清洁设备1发来的地图后，将接收到的地图信息与自身构建的地图信息进行拼接的预处理形成一个完整的空间地图信息。

地图拼接的预处理操作可以采用第一拼接策略来实现各个清洁设备1所构建形成的地图做整体拼接，同时也可以采用第二拼接策略来实现整体地图的拼接，还可以是第一拼接策略和第二拼接策略配合的拼接形式来实现整体地图的拼接。第一拼接策略可通过图像处理技术，对图像关键帧进行识别提取并保存，在各个清洁设备1刚进分别进入各自区域清洁时将所有清洁设备1获取到的关键帧图像均保持至清洁设备1的关键帧库中，拓展和保存新的关键帧库图像信息，直到该清洁设备1所在分区清洁完毕或者地图构建完毕不再出现新的轮廓信息。在地图拼接的过程中，将不同清洁设备1在不同区域构建的地图进行拼接，将具有相似特征点的关键帧图像进行图像拼接，图像的侵蚀与膨胀。通过图像识别及图像拼接的方式构建空间的整体地图，因为图像的识别准确度较高，故而使得使用图像拼接的方式构建的地图更加准确的反映工作空间的真实情况，提高地图构建的准确性，便于清洁设备1在进入某个区域时进行更加准确的清洁动作。需要说明的是这里的分区即可按照房间来分区，也可以是在投放清洁设备1的数量时通过虚拟墙的方式或者终端控制的方式将区域划分好，使其形成一个个分区即子区域。第二拼接策略，该方法为将各个清洁设备1所构建的各个工作区域地图统一上传至云端服务器，在云端服务器上用户可自行选择对接收到的各个清洁设备1所构建的地图进行手动拼接，从而形成一个完整的空间工作地图。通过手动拼接的方式可以使得用户可灵活地对地图的某些区域进行划分及自定义，从而使得用户有选择性的控制清洁设备1能否进入某些区域，对这些区域的家具保护及这些区域的隐私起到很好的保护作用，从而实现清洁设备1更加贴近用户的需求，进一步提升了清洁设备1的智能化。

对于工作区域的划分，可以按照系统预设的统一规则来执行，比如按照清洁设备1的数量将清洁区域划分成若干块，同时也可以按照房间来划分区域，还可以按照预设数值将工作区域平均分割成若干块。在完成整体空间地图的拼接后，具备整体地图的清洁设备1即可知晓各个清洁设备1所在的空间区域位置，包括已经完成清扫的区域、正在进行清扫的区域和未执行清扫的区域，可将处在已经完成清扫区域的清洁设备1控制其移动到距离最近的未清扫区域或者距离最近的正在清扫的区域进行对其他区域的清扫。与此同时通过拼接获得整体空间地图的清洁设备1也可以有选择性地是否将已经拼接好的空间地图发送至其他的清洁设备1。

为了便于应答于网络广播信号的清洁设备1清洁工作，可选择性的将空间整体地图按照统一的坐标方向进行拼接构图，其中该统一坐标方向即为应答于网络广播信号的清洁设备1所构建的地图方向及原点的方向。

为了便于地图的拼接，在工作地图构建中各个清洁设备1均保存有各自的地图特征数据库也即关键帧库，在执行地图拼接前需要对进行地图拼接的各个清洁设备的地图特征进行匹配也即关键帧库中的关键帧进行匹配，只有当两两清洁设备1的关键帧库中的关键帧匹配上了才能进行地图的拼接动作，在关键帧匹配成功后则以应答于/响应于网络广播信号的清洁设备1的地图原点为地图拼接原点将各个清洁设备1所构建的地图进行拼接，并将各个非应答于/非响应于网络广播信号的其他清洁设备1的地图坐标按照应答于网络广播信号的清洁设备1的地图坐标关系完成坐标的转换，即将未响应于网络广播信号的各个清洁设备1的地图坐标通过空间坐标转换转换到响应于网络广播信号的清洁设备1地图的坐标系下，转换的依据点为关键帧图像的匹配点，每完成一次待拼接的分区地图与前面已经进行拼接的地图(该地图指的是未完成整体空间拼接的地图)拼接立即进行空间坐标关系的转换。若关键帧未匹配上则继续进行关键帧匹配操作。通过关键帧的匹配及地图坐标关系的转换，将各个清洁设备1所构建的地图能完整地拼接成一个整体空间地图，不再存在拼接点断开无法连续的问题，使得清洁设备1可以按照无缺失的工作地图执行高效的清洁。

在进行地图拼接的过程中实时判断形成的地图是否已经闭合，判断地图闭合的条件有多种，可以通过拼接后的地图判断其边沿轮廓是否已经闭合，也可以采用人为的操作按用户的喜好设定预设数量帧数的地图图像拼接即为闭合，还可以是人为给地图拼接一个完成信号确定地图的闭合。倘若地图已经闭合，则结束地图的拼接操作，并控制停止第一引导信号在这里也即为网络广播信号的发射，避免工作资源的浪费。

实施例2：

如图4所示，本发明的另一个实施例公开了一种清洁设备，该清洁设备包括：驱动组件，所述驱动组件驱动清洁设备在工作空间上移动，可以理解的是该驱动组件为驱动轮子或者传送带或者其他形式的可以使得清洁设备移动的模块；避障组件，所述避障组件确定清洁设备移动过程中可能存在的障碍物，可以理解的是避障组件可以是碰撞传感器或者接近传感器，同时避障组件还可以是激光雷达模块或者图像识别模块，所述避障组件被配置为当清洁设备在工作过程中碰到障碍物阻隔时对障碍物进行避让，具体为判断工作路径上有无障碍物阻隔，若有障碍物阻隔，则根据回避策略回避障碍物，此处的回避策略可以为检测到障碍物时或者距离障碍物达到最小阈值时旋转一定的角度后离开障碍物也可以为绕障碍物行走；清洁组件，所述清洁组件被配置为清洁并收集工作空间表面的灰尘，可以理解的是所述清洁组件可能为吸尘口、或者清洁刷；回充组件，所述回充组件引导清洁设备回充。本实施例的清洁设备参考实施例1的多机协作系统进行多个清洁设备之间的协同配合工作。

此外，各组件模块之间通过总线连接，该清洁设备还包括有控制器、存储器及通信模块。

控制器内置于清洁设备主体中，用于执行逻辑运算步骤以实现清洁设备的智能化控制。在本实施例中，控制器执行预设的算法进行地图构图并且据此控制清洁设备驱动组件，使清洁设备执行相应的运动。控制器、存储器以及通信模块之间通过总线的方式，建立任意两者之间的通信连接，控制器用于产生控制指令，存储器用于存储控制指令并将控制指令通过通信模块相应的模块包括驱动组件、避障组件、清洁组件、回充组件去执行控制指令，另外通过执行相应的控制指令生成对应的电信号，通过生成的电信号进一步控制清洁设备的行为。

存储器为非易失性计算机可读存储介质，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、远程设置的分布式存储设备或者其他非易失性固态存储器件等。其具有程序存储区，用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。

通信模块是用于建立控制器与各个功能模块包括驱动组件、避障组件、清洁组件、回充组件之间通信连接的硬件模块。该通信模块可以根据实际需要，选用对应类型的无线或者有线通信模块，例如wifi模块、蓝牙模块或者输入/输出接口等。

基于该通信模块，控制器可以采集用户指令并向用户展示相应的交互界面。例如，控制器可以通过wifi模块建立与用户的智能移动终端之间的连接，以app或者网页端的方式，采集用户指令或者向用户展示清洁设备例如扫地机器人当前的工作状态等。

本实施例中的清洁设备，由控制器生成各种控制指令，通过相关模块进行加载并执行相关指令来驱动清洁设备的工作行为，其中相关的指令包括如下：包括至少两台相互配合工作的清洁设备，任意所述清洁设备具有区别于其他所述清洁设备的第一特征信息，所述清洁设备被配置为清洁空间中地面垃圾，任意所述清洁设备构建自身工作过程中形成的工作地图；该方法还包括基于每间隔的第一预设时间间断性地发出第一引导信息，通过识别响应于所述第一引导信息的所述第一特征信息，确定响应于所述第一引导信息的所述清洁设备，并将非响应于所述第一引导信息的其他所述清洁设备构建的地图发送至响应于所述第一引导信息的所述清洁设备，构建整体空间地图。本实施例中的多机协作系统可以参考实施例1中的多机协作系统去执行。

采用上述方案的清洁设备，清洁设备在工作的过程中，通过获取其他清洁设备构建的地图进行对作业空间中存在的所有清洁设备的地图进行拼接，进而可获知整个空间的地图即使是清洁设备自己未曾进入的区域也能对该区域情况有所掌握，对提升清洁设备的工作效率。

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“一些示例”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。