具有用于估计机器人清洁器的速度的距离传感器的机器人清洁器的制作方法

相关申请交叉引用

本申请主张2018年12月20日提交的名称为“具有用于估计机器人清洁器的速度的距离传感器的机器人清洁器(roboticcleanerhavingdistancesensorsforuseinestimatingavelocityoftheroboticcleaner)”的第62/782,656号美国临时申请的权益，所述美国临时申请以引用的方式并入本文中。

本公开大体上涉及估计自主装置的速度，且更具体地说，涉及使用一个或多个距离传感器估计机器人清洁器的速度。

背景技术：

机器人清洁器(例如，机器人真空清洁器)被配置成自动地清洁表面。例如，机器人真空清洁器的使用者可将机器人真空清洁器定位在环境中，并指令机器人真空清洁器开始清洁操作。清洁时，机器人真空清洁器收集碎屑并将其沉积在集尘杯中，以供使用者后续处置。机器人真空清洁器可被配置成自动地与对接台对接，以对为机器人真空清洁器供电的一个或多个电池充电和/或清空集尘杯。

附图说明

这些和其它特征和优点将通过阅读以下结合附图进行的详细描述而得到更好的理解，附图中：

图1是与本公开的实施例一致的具有距离传感器的机器人清洁器的示意性实例。

图2是与本公开的实施例一致的图1的机器人清洁器的实例的示意图。

图3是与本公开的实施例一致的距离传感器的实例的示意图。

图4是与本公开的实施例一致的图1的机器人清洁器的实例的示意图。

图5是与本公开的实施例一致的估计图1的机器人清洁器的速度的示例方法的流程图。

图6是与本公开的实施例一致的图1的机器人清洁器的实例的示意图。

具体实施方式

本公开大体上涉及一种机器人清洁器(例如，机器人真空清洁器)，其被配置成使用一个或多个距离传感器(例如，使用光学发射、声学发射和/或任何其它飞行时间传感器的飞行时间传感器)以估计机器人清洁器的平均速度(其在本文中通常可被称为机器人清洁器的速度)。机器人清洁器可以包括：主体；一个或多个从动轮，其推动主体跨越待清洁表面(例如，地板)；以及至少一个距离传感器，其面向待清洁表面(例如，使得距离传感器的检测轴线基本上垂直于待清洁表面延伸)并且被配置成输出沿着待清洁表面的方向从至少一个距离传感器延伸的检测距离的测量。机器人清洁器可以被配置成(例如，使用处理器)至少部分地基于由至少一个距离传感器输出的检测距离的测量来检测异常(例如，从待清洁表面延伸的物体和/或在待清洁表面内延伸的凹部)。响应于使用一个或多个距离传感器检测异常，机器人清洁器可被配置成使用一个或多个距离传感器在预定距离上跟踪异常(例如，一个或多个传感器可以在具有已知大小的检测区上维持对异常的检测，和/或多个距离传感器可以间隔开已知距离并且可用于单独检测异常)。机器人清洁器还可以被配置成测量在已知距离上跟踪异常所耗费的时间，使得可估计机器人清洁器相对于待清洁表面的速度。

在一些情况下，使用一个或多个距离传感器来估计机器人清洁器的速度可以提高机器人清洁器在区域地图内定位其自身的能力。例如，可以将使用一个或多个距离传感器获得的速度估计与额外速度估计(例如，如使用轮里程表估计的)进行比较，这可产生对机器人清洁器的速度的更准确的估计。距离传感器还可以用于检测待清洁表面内的不可穿过的凹部(例如，楼梯)。此配置可以允许距离传感器执行多个导航功能(例如，用于定位目的以及不可穿过的凹部的避让)。

图1示出机器人清洁器100的示意性实例。如图所示，机器人清洁器100包括：主体102；至少一个从动轮104，其被配置成推动主体102跨越待清洁表面106(例如，地板)；至少一个距离传感器108(以虚线示出)，其至少部分地安置在主体102内使得至少一个距离传感器108面向待清洁表面，并且被配置成沿着(例如，基本上垂直于)待清洁表面106的方向延伸的轴线发射信号；以及处理器109(以虚线示出)，其以通信方式耦合到存储器111(以虚线示出)，使得处理器109可使机器人清洁器100根据存储在存储器111中的指令执行一个或多个动作。距离传感器108被配置成输出沿着待清洁表面106的方向从距离传感器108延伸的检测距离110的测量。例如，检测距离110可以是距离传感器108与待清洁表面106或从待清洁表面106延伸的物体116(其可以是异常的一个实例)之间的竖直距离的测量。主体102的底部表面114与待清洁表面106之间的分隔距离112是机器人清洁器100已知的(例如，分隔距离112可以是预定值、至少部分地基于由距离传感器108进行的测量的平均值等)。

可以将检测距离110与阈值进行比较以确定是否已检测到物体116。阈值可以至少部分地基于分隔距离112。例如，在检测距离110(或如在预定时间段内获取的检测距离110的平均值)测量到小于阈值(例如，测量到小于分隔距离112预定量)时，机器人清洁器100可以被配置成(例如，使用处理器109)标识物体116的存在。在一些情况下，机器人清洁器100可以被配置成从检测距离110的测量值筛选异常值。

在检测到物体116(例如，标识到物体116的存在)时，机器人清洁器100可以被配置成当机器人清洁器100在物体116上方行进时使用至少一个距离传感器108跟踪物体116。例如，机器人清洁器100可以被配置成在已知距离内跟踪物体116。在跟踪物体116时，机器人清洁器100还可以被配置成测量机器人清洁器100行进已知距离所耗费的时间。因此，机器人清洁器100可以在跟踪物体116时(例如，通过将行进的距离除以时间)估计机器人清洁器100的速度。换句话说，机器人清洁器100被配置成至少部分地基于对物体116的检测来确定速度估计。

速度估计可以用于在区域地图内定位机器人清洁器100。例如，机器人清洁器100可以被配置成至少部分地基于估计速度来估计其在地图中的位置，并且将其估计位置与其实际位置进行比较(例如，通过将环境中实际观察到的特征与预期观察到的特征进行比较)。至少部分地基于所述比较，机器人清洁器100可以更新地图，从而改进其定位。因此，机器人清洁器100能够至少部分地基于对地图的更新来更新其行进路径。在一些情况下，可以实时地更新地图，从而允许实时地修改行进路径。

在一些情况下，速度的估计可以与其它定位数据(例如，如从相机获得的)结合使用，以在地图内更好地定位机器人清洁器100。另外或替代地，可以将通过跟踪物体116获得的速度估计与由其它传感器(例如，轮编码器)生成的速度估计进行比较。至少部分地基于所述比较，机器人清洁器100可以被配置成至少部分地基于来自多个传感器的数据的融合来生成复合速度估计。因此，可以通过使用能够生成用于估计机器人清洁器100的速度的数据的两个或更多个传感器来提高估计速度的准确性。

例如，在一些情况下，机器人清洁器100可以包括测距仪118(以虚线示出)。测距仪118可以测量机器人清洁器100与机器人清洁器100正朝其移动的障碍物之间的分隔距离。换句话说，测距仪118可以被配置成在机器人清洁器100的移动方向上测量到障碍物的距离。机器人清洁器100可以被配置成至少部分地基于机器人清洁器100与障碍物之间的分隔距离的测量的变化率来估计机器人清洁器100的速度。可以将使用测距仪118生成的速度估计与通过跟踪物体116生成的速度估计进行比较。至少部分地基于所述比较，机器人清洁器100可以至少部分地基于使用测距仪118生成的速度估计和通过跟踪物体116生成的速度估计来生成复合速度估计。

图2示出具有可以是图1的距离传感器108的实例的距离传感器200(以虚线示出)的机器人清洁器100的示意性实例。距离传感器200包括共同限定检测区202的多个距离感测像素204。距离感测像素204中的每一个距离感测像素提供在相应距离感测像素204与待清洁表面106或物体116之间延伸的检测距离206的相应测量值。因此，通过监测哪个距离感测像素204检测到物体116，可以使用距离传感器200来跟踪物体116。换句话说，可以至少部分地基于依序检测物体116的距离感测像素204来跟踪物体116。

在一些情况下，可以使用来自多个距离感测像素204的数据生成轮廓图。轮廓图可以与检测区202相对应，并且可以用于确定检测区202内的一个或多个物体116的位置。机器人清洁器100可以被配置成使得可以至少部分地基于轮廓图的形状来标识物体116和/或待清洁表面106。例如，机器人清洁器100可以被配置成分析轮廓图以获得指示物体116的存在的检测距离206的变化。一旦已在轮廓图中标识物体116，机器人清洁器100就可以被配置成在机器人清洁器100在物体116上方行进时跟踪物体116在轮廓图内的位置。

通过在物体116移动通过检测区202时跟踪所述物体，机器人清洁器100可以生成机器人清洁器100的速度估计。速度估计可以至少部分地基于检测区202的一个或多个尺寸以及在检测区202内检测到物体116的时间的测量。例如，已知检测区202的长度208的测量(例如，如沿着行进方向测量的)，并且可以测量物体116沿着长度208行进所需的时间。因此，可以通过将检测区202的长度208的测量除以物体116在检测区202内的时间来生成平均速度。

物体116的检测可以至少部分地基于低于阈值的由相应距离感测像素204测量的检测距离206。阈值可以至少部分地基于底部表面114与待清洁表面106之间的分隔距离112的测量。例如，阈值可以等于或小于分隔距离112的测量的99％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％。分隔距离112可以是机器人清洁器100已知的预定固定值，或者可以是至少部分地基于在预定时间段内检测距离206的测量的平均值。在一些情况下，当至少部分地基于检测距离206的测量的平均值来确定分隔距离112时，取平均的计算可以被配置成去除与被检测物体116相对应的异常值和/或测量值。

图3示出可以是图2的距离传感器200的实例的距离传感器300的示意性实例。如图所示，距离传感器300包括距离感测像素阵列302。每个距离感测像素302被配置成生成与相应距离感测像素302与待清洁表面106或物体116之间的距离相对应的距离的测量。距离感测像素302可以被配置成基于光学信号(例如，红外信号)、声学信号(例如，超声波信号)和/或任何其它信号的飞行时间来测量距离。

图4示出至少具有可以是图1的距离传感器108的实例的第一距离传感器400和第二距离传感器402的机器人清洁器100的示意性实例。距离传感器400和402可以相对于机器人清洁器100的行进方向404彼此间隔开。因此，当机器人清洁器100沿着向前方向行进时，第一距离传感器400和第二距离传感器402中的一个距离传感器先于第一距离传感器400和第二距离传感器402中的另一个距离传感器检测到物体116的存在。因此，可以至少部分地基于在第一距离传感器400与第二距离传感器402之间延伸的传感器分隔距离406的测量以及在第一距离传感器400和第二距离传感器402中的一个距离传感器检测到物体116与第一距离传感器400和第二距离传感器402中的另一个距离传感器检测到物体116之间经过时间的测量来生成机器人清洁器100的速度的估计。例如，并且如图所示，第一距离传感器400和第二距离传感器402可以沿着基本上平行于机器人清洁器100的行进方向404延伸的轴线403(例如，轴线403基本上垂直于至少一个从动轮104的旋转轴线延伸)安置在机器人清洁器100的相对端上。因此，当机器人清洁器100沿着向前方向行进时，第一距离传感器400在第二距离传感器402检测到物体116的存在之前检测到物体116的存在。可以至少部分地基于距离传感器400和402对物体116的差分检测(例如，距离传感器400和402中的一个距离传感器先于距离传感器400和402中的另一个距离传感器对物体116的检测)来生成速度估计。

当第一距离传感器400或第二距离传感器402中的一个检测到物体116时，机器人清洁器100可以存储与首先检测到物体116的距离传感器400或402相对应的检测距离408或410的测量。当第一距离传感器400或第二距离传感器402中的另一个距离传感器检测到物体116时，机器人清洁器100可以将另一个检测距离408和410的测量与存储的检测距离的测量进行比较。至少部分地基于所述比较，机器人清洁器100可以确定第一距离传感器400和第二距离传感器402两者是否已检测到同一物体116。例如，如果所述比较指示测量距离在存储的值的1％、2％、5％、10％、12％、15％、20％、25％或30％内，则机器人清洁器100可以确定第一距离传感器400和第二距离传感器402两者检测到同一物体116。如果确定第一距离传感器400和第二距离传感器402两者已检测到同一物体116，则机器人清洁器100可以生成估计速度。如果在由第一距离传感器400和第二距离传感器402中的一个距离传感器检测物体116中的一个物体之前，由第一距离传感器400和第二距离传感器402中的一个距离传感器检测多个物体116中的一个物体，则可以存储每个测量距离，并且机器人清洁器100可以将由第一距离传感器400和第二距离传感器402中的另一个距离传感器测量的距离与每个存储的值进行比较，以确定测量值是否与存储的值中的一个值相对应。

机器人清洁器100可以被配置成至少部分地基于检测距离408和410的相应测量低于阈值来标识第一距离传感器400和第二距离传感器402中的一个或多个何时检测到物体116的存在。阈值可以至少部分地基于底部表面114与待清洁表面106之间的分隔距离112的测量。例如，阈值可以等于或小于分隔距离112的测量的99％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％。分隔距离112可以是机器人清洁器100已知的预定固定值，或者可以是至少部分地基于在预定时间段内检测距离408和410中的一个或多个的测量的平均值。在一些情况下，当至少部分地基于检测距离408和410中的一个或多个的测量的平均值来确定分隔距离112时，取平均的计算可以被配置成去除与被检测物体116相对应的异常值和/或测量值。

在一些情况下，第一距离传感器400和第二距离传感器402中的一个或多个可以是与关于图3论述的阵列类似的阵列。在这些情况下，可以通过跨越一个或多个距离传感器400和402跟踪物体116(如关于图2所论述的)，并且至少部分地基于第一距离传感器400和第二距离传感器402两者对物体116的独立检测来估计速度。因此，机器人清洁器100可以被配置成至少部分地基于多个速度估计来生成复合速度估计。

图5示出估计例如图1的机器人清洁器100之类的机器人清洁器的速度的示例方法500的流程图。如图所示，方法500可以包括步骤502。步骤502包括使用面向待清洁表面的距离传感器来测量距离，并且至少部分地基于测量距离来检测安置在机器人清洁器的主体的底部表面与待清洁表面之间的物体。至少部分地基于测量距离低于阈值来检测物体。阈值至少部分地基于机器人清洁器的主体的底部表面与待清洁表面之间的分隔距离。

方法500还可以包括步骤504。步骤504可以包括在预定距离上跟踪被检测物体。可以在机器人清洁器经过物体时跟踪物体。在一些情况下，使用具有多个距离感测像素的距离传感器来跟踪物体，其中预定距离与距离传感器的长度相对应。另外或替代地，可以使用彼此间隔开预定距离的多个距离传感器来跟踪物体。

方法500还可以包括步骤506。步骤506可以包括测量在由距离传感器跟踪物体期间的经过时间。换句话说，步骤506可以包括测量在预定距离上跟踪物体时的经过时间。

方法500还可以包括步骤508。步骤508可以包括至少部分地基于预定距离和经过时间来生成机器人清洁器的估计速度。

方法500可以体现为至少一个非瞬态计算机可读介质中的指令，使得当指令由一个或多个处理器执行时，可以使得执行方法500。在一些情况下，方法500的一个或多个步骤可以在电路系统(例如，专用集成电路)中体现。因此，方法500可以使用软件、固件和/或硬件的任何组合来执行。

虽然随附图1-5的论述大体上描述了跟踪从待清洁表面延伸的物体以便估计机器人清洁器的速度，但也可以跟踪其它异常。例如，机器人清洁器可以被配置成跟踪待清洁表面内的凹部(例如，在两个相邻瓷砖之间延伸的接缝)，以便估计机器人清洁器的速度。在这些情况下，可以以与本文关于从待清洁表面延伸的物体所讨论的类似方式跟踪确定机器人清洁器可穿过的凹部。

图6示出机器人清洁器100的实例，其中机器人清洁器100沿着待清洁表面106行进，所述行进方向将使得机器人清洁器100穿过待清洁表面106内限定的凹部600(其可以是异常的另一实例)。当由至少一个距离传感器108输出的检测距离110的测量超过预定阈值时，可以由机器人清洁器100检测凹部600的存在。阈值可以至少部分地基于底部表面114与待清洁表面106之间的分隔距离112的测量。例如，阈值可以测量为比分隔距离112的测量至少大5％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。

以本公开一致的机器人清洁器的实例可以包括：主体；一个或多个从动轮，其被配置成推动所述主体跨越待清洁表面；一个或多个距离传感器，其至少部分地安置在所述主体内使得所述一个或多个距离传感器面向所述待清洁表面；以及处理器。所述一个或多个距离传感器可以被配置成输出沿着所述待清洁表面的方向延伸的检测距离的测量。所述处理器可被配置成至少部分地基于所述检测距离的所述测量来确定是否已检测到异常，并且可被配置成至少部分地基于所述异常的所述检测来确定第一速度估计。

在一些情况下，所述处理器还可以被配置成将所述检测距离与阈值进行比较以确定是否已检测到所述异常。在一些情况下，所述一个或多个距离传感器可以包括多个距离感测像素。在一些情况下，所述异常可以是由所述距离感测像素中的至少两个距离感测像素依序检测的，使得在所述机器人清洁器经过所述异常时能够跟踪所述异常。在一些情况下，所述一个或多个距离传感器可以包括与第二距离传感器间隔开的第一距离传感器。在一些情况下，所述第一距离传感器和所述第二距离传感器可以沿着基本上平行于所述机器人清洁器的移动方向延伸的轴线间隔开。在一些情况下，所述机器人清洁器的所述第一速度估计可以是至少部分地基于由所述第一距离传感器和所述第二距离传感器中的每一个对所述异常的差分检测的。在一些情况下，机器人清洁器还可以包括测距仪，所述测距仪被配置成在所述机器人清洁器的移动方向上测量到一个或多个障碍物的距离。在一些情况下，第二速度估计可以是至少部分地基于在所述机器人清洁器的所述移动方向上到一个或多个障碍物的测量距离的变化率生成的。在一些情况下，可以将所述第二速度估计与所述第一速度估计进行比较以生成复合速度估计。

与本公开一致的机器人清洁器的另一实例可以包括：主体；一个或多个从动轮，其被配置成推动所述主体跨越待清洁表面；一个或多个距离传感器，其至少部分地安置在所述主体内并且被配置成输出沿着所述待清洁表面的方向延伸的检测距离的测量；以及至少一个处理器，其被配置成执行存储在至少一个存储器中的一个或多个指令，在执行所述一个或多个指令时，所述处理器被配置成使所述机器人清洁器执行一个或多个操作。所述操作可以包括：使用所述一个或多个距离传感器检测安置在所述主体与所述待清洁表面之间的异常；使用所述一个或多个距离传感器在预定距离上跟踪所述异常；测量在所述预定距离上跟踪所述异常时的经过时间；以及至少部分地基于所述预定距离和所述经过时间来生成所述机器人清洁器的第一速度估计。

在一些情况下，检测异常可以包括将所述检测距离的所述测量与阈值进行比较。在一些情况下，所述一个或多个距离传感器可以包括多个距离感测像素。在一些情况下，所述异常可以是通过使用所述距离感测像素中的至少两个距离感测像素依序检测所述异常来跟踪的。在一些情况下，所述一个或多个距离传感器可以包括与第二距离传感器间隔开的第一距离传感器。在一些情况下，所述第一距离传感器和所述第二距离传感器可以沿着基本上平行于所述机器人清洁器的移动方向延伸的轴线彼此间隔开所述预定距离。在一些情况下，所述机器人清洁器的所述第一速度估计可以是至少部分地基于由所述第一距离传感器和所述第二距离传感器中的每一个对所述异常的差分检测的。在一些情况下，机器人清洁器还可以包括测距仪，所述测距仪被配置成在所述机器人清洁器的移动方向上测量到一个或多个障碍物的距离。在一些情况下，所述操作还可以包括至少部分地基于在所述机器人清洁器的所述移动方向上到一个或多个障碍物的测量距离的变化率来生成第二速度估计。在一些情况下，所述操作还可以包括至少部分地基于所述第一速度估计和所述第二速度估计来生成复合速度估计。

虽然本文中已经描述了本发明的原理，但是本领域的技术人员应理解，此描述仅作为实例，而不是作为对本发明的范围的限制。除本文中示出且描述的示例性实施例之外，其它实施例也涵盖在本发明的范围内。由所属领域的技术人员进行的修改和替代被认为在本发明的范围内，本发明的范围不受以下权利要求书以外的其它限制。