专利名称：自移动地面处理机器人及其贴边地面处理的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种智能机器人，具体地说，涉及一种自移动地面处理机器人及其贴 边地面处理的控制方法。
背景技术：
智能机器人包括拖地机器人、吸尘机器人等，其融合了移动机器人和吸尘器技术， 是目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题。从2000年后清扫机器人商用化产品接 连上市，成为服务机器人领域中的一种新型高技术产品，具有可观的市场前景。通常，在机器人的前部设有碰撞传感器或探测传感器，并且在机器人的侧部也设 有传感器，侧部传感器可以按需要仅设置在沿着机器人前进方面的右侧部，或设置在左右 两个侧部。当机器人通过碰撞传感器碰撞到障碍物，或通过侧视传感器感测到障碍物时，机 器人就可以判断出其相应方向是否有障碍物。目前，现有的清洁机器人大部分时间处于随机清扫模式，即在工作表面边随意行 走边清扫，清扫时可以采用主刷和边刷配合工作，如遇到障碍物，绕过障碍物，再继续清扫， 其不会刻意地沿着障碍物清扫。如果障碍物的底边较小或不规则，如桌腿、凳腿等，在随机 清扫模式中可以绕过去，不会影响清洁效果，但是，如果障碍物的底边较大或较有规则，如 墙边，由于在随机清扫模式不会沿着障碍物清扫，则墙边的区域没有被很好地清扫。为了也 能将随机清扫模式中不会触及的障碍物底边周围区域彻底清扫，现有的清洁机器人通常还 包括贴边清扫模式。在贴边清扫模式时，改变机器人的行走路线，使机器人沿着障碍物底边 边缘边行走边清扫。其原理是，由侧部传感器对障碍物进行感测，此时会得到一个具有一定 强度的信号感应值，在机器人内部预先设定一个数值，机器人会将即时感测的信号感应值 与预存的数值进行比较，如果即时感测的信号感应值与预存的数值相等，即认为此时机器 人离墙面的距离最近，则机器人便沿着墙贴边清扫，以期将随机清扫模式中不会触及的障 碍物底边周围区域彻底清扫。在机器人处于贴边清扫模式时，障碍物周边的区域在机器人 没有退出贴边清扫模式之前都可以进行清扫。目前，在从随机清扫模式转入贴边清扫模式可以有多种方式例如，1、可以预先设 定时间，到了设定时间，随机清扫模式自动转入贴边清扫模式，即，机器人不再随意行走并 清扫，而时直行，直到机器人侧部的传感器探测到有障碍物时，机器人则进行贴边清扫；2、 可以预先设定碰撞次数，当在随机清扫模式下进行清扫时，机器人碰撞墙壁等障碍物到预 先设定次数时，机器人从随机清扫模式自动转入贴边清扫模式。在贴边清扫模式，用于判断机器人与墙面等障碍物距离的方法是通过比较侧部传 感器感测的信号强度值与预存的一个固定数值进行比较。然而，由于墙面介质的反射率不 同，在同一距离下感测到的信号强度值也不一样，而比较的另一数值是固定，因此，会发生 由于障碍物介质不同，机器人得到贴边清扫的距离也不同。如图1所示，对于同一台机器人 B，在贴边清扫模式下，当墙面的介质的反射率高即墙面为高反射面102时，运行贴边模式 时机器人离墙面的距离大，当墙面介质的反射率低即墙面为低反射面101时，运行贴边模式时离墙面的距离小。因此可以看出贴边清扫模式中机器人与墙面的距离受墙面介质的影 响，不是真正意义上的贴边。基于上述问题，期望提供一种实现对障碍物周围进行清扫的应用于自移动地面处 理机器人的贴边地面处理的控制方法，以及实现该功能的自移动地面处理机器人，从而在 贴边清扫模式下更好地对墙附近及障碍物周围进行地面处理，达到更好的清洁效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种应用于自移动地面 处理机器人的贴边地面处理控制方法及自移动地面处理装置，可以使所述自移动地面处理 机器人有效地处理障碍物的边缘区域。为解决上述的技术问题，本发明提供了一种应用于自移动地面处理机器人的贴边 地面处理的控制方法，方案一具体包括如下步骤步骤1，机器人与障碍物相撞，相撞后向远离所述障碍物的方向偏转一基本角度， 偏转后通过位于机器人侧面的侧视传感器得到一初始信号强度值，而后行走并进行地面处 理；步骤2，在运行一预定时间后通过侧视传感器得到一即时信号强度值；步骤3，比较所述即时信号强度值与所述初始信号强度值的差值，并判断该差值是 否在一预定范围内，如果在，则继续行走并地面处理；如果不在，转向步骤4 ；步骤4，驱动机器人向远离或靠近所述障碍物的方向偏转一调整角度，并得到当前 即时信号强度值；步骤5，比较所述当前得到的即时信号强度值和上一次即时信号强度值的差值，判 断该差值是否在一预定范围内，如果在，则继续行走并进行地面处理；如果不在，转向步骤 4。针对方案一，进一步地，方案二还包括如下特征在步骤1中，根据设置在所述机 器人行走方向端部上不同位置的角度识别传感器的感测信号，通过角度识别传感器与基本 角度的对应关系确定基本角度的取值。针对方案二，进一步地，方案三还包括如下特征当所述侧视传感器为一个，且在 所述机器人行走方向端部设置有两个角度识别传感器时，所述角度识别传感器与基本角度 的对应关系是，当检测到的传感器信号来自于与侧视传感器同侧的角度识别传感器，则对 应的基本角度为45° ；当检测到的传感器信号来自于与侧视传感器相反侧的角度识别传感 器，则对应的基本角度为135° ；当检测到的传感器信号来自于两个角度识别传感器的信号 时，对应的基本角度为90°。针对方案二，进一步地，方案四还包括如下特征当所述侧视传感器为一个，且在 所述机器人行走方向端部设置有六个角度识别传感器时，所述角度识别传感器与基本角度 的对应关系是，当检测到的传感器信号来自于单个角度识别传感器时，从与侧视传感器同 侧的角度识别传感器的第一个开始，对应的基本角度依次为0°、36°、72°、108°、144° 和 180° 。针对方案二，进一步地，方案五还包括如下特征当所述侧视传感器为两个，在所 述机器人行走方向端部设置有两个角度识别传感器时，当检测到的传感器信号来自于单个角度识别传感器时，与每一角度识别传感器对应的基本角度为45°。针对方案二，进一步地，方案六还包括如下特征当所述侧视传感器为两个，且在 所述机器人行走方向端部设置有六个角度识别传感器时，所述角度识别传感器与基本角度 的对应关系是，当检测到的传感器信号来自于单个角度识别传感器时，从与侧视传感器同 侧的角度识别传感器的第一个开始，对应的基本角度依次为0°、36°和72°。针对方案三至六，进一步地，方案七还包括如下特征当检测到来自于多个角度识 别传感器的感测信号时，所述基本角度等于信号强度最大的两个相邻角度识别传感器所对 应的角度的平均值。针对方案三至六，进一步地，方案八还包括如下特征当检测到来自于多个角度识 别传感器的感测信号时，所述基本角度等于对应于各感测信号的每一个角度识别传感器所 对应的角度与各自权重的乘积之后的总和。针对方案一，进一步地，方案九还包括如下特征如果当前即时信号强度值减去上 一次即时信号强度值的差值为负数，且不在预定范围内，则驱动机器人向靠近所述障碍物 的方向偏转一调整角度。针对方案一，进一步地，方案十还包括如下特征如果当前即时信号强度值减去上 一次即时信号强度值的差值为正数，且不在预定范围内，则驱动机器人向远离所述障碍物 的方向偏转一调整角度。针对方案一，进一步地，方案十一还包括如下特征所述调整角度为一固定角度， 或根据角度与当前即时信号强度值与上一次即时信号强度值的差值的函数关系而确定。针对方案十一，进一步地，方案十二还包括如下特征所述调整角度为0 20°。针对方案十二，进一步地，方案十三还包括如下特征所述的调整角度为0 10°。本发明还提供了一种自移动地面处理机器人，所述机器人包括功能部件、行走单 元、驱动单元、位于机器人侧面的侧视传感器、控制单元；所述侧视传感器用于探测机器人 的侧面是否有障碍物，并将探测到的信息输送给所述控制单元；所述控制单元分别与所述 功能部件和驱动单元相连接，驱动单元与所述的行走单元相连接，所述驱动单元接受控制 单元的指令，驱动所述行走单元按预定的路线行走，所述功能部件接受控制单元的指令按 预定的工作模式进行地面处理；所述控制单元按前述方法控制所述功能部件、驱动单元工 作。根据上述方案可知，本发明从根本上解决了由于侧视传感器对不同介质的障碍物 的感测值不同而带来的受障碍物介质的影响，而发生的在贴边地面处理模式中、对不同介 质的障碍物有不同的距离、不能实现真正贴边地面处理的缺陷。
图1为现有技术中同一台机器人在不同的障碍物的边缘进行清扫时的简化示意 图；图2为本发明所述自移动清洁机器人的结构组成框图；图3为本发明所述贴边清扫控制方法的流程图；图4为本发明所述自移动清洁机器人进入贴边清扫模式时进行碰撞时的简化示意图；图5为本发明所述自移动清洁机器人进入贴边清扫模式时碰撞后偏转时的简化 示意图；图6为基于图5的偏转后运行一段时间的简化示意图；图7为在图6的基础上进行偏转的简化示意图；图8为基于图7的偏转后运行一段时间的简化示意图；图9为本发明所述自移动清洁机器人一具体实施例的外观结构图一；图10为本发明所述自移动清洁机器人一具体实施例的外观结构图二 ；图11为本发明所述自移动清洁机器人一具体实施例的外观结构图三；图12为本发明在机器人的撞板上分布的传感器的一个实施例简化示意图；图13为本发明在机器人的撞板上分布的传感器的另一个实施例简化示意图；图14为本发明在机器人的撞板上分布的传感器的另一个实施例简化示意图；图15为本发明在机器人的撞板上分布的传感器的另一个实施例简化示意图。
具体实施例方式如图2所示，为本发明所述自移动清洁机器人的结构组成框图。所述自移动清洁 机器人包括清扫部件1、行走单元2、驱动单元3、位于机器人侧面的侧视传感器4和控制单 元5，该清洁机器人设有随机清扫模式和贴边清扫模式；所述侧视传感器4用于探测机器人 的侧面是否有障碍物，并将探测到的信息输送给所述控制单元5 ；所述控制单元5分别与所 述清扫部件1和驱动单元3相连接，驱动单元3与所述的行走单元2相连接，所述驱动单元 3接受控制单元5的指令，驱动所述行走单元2行走，所述清扫部件1接受控制单元5的指 令按预定的清扫模式进行清扫。其中，机器人的行走方式与清扫模式相关，如在随机清扫模 式和贴边清扫模式中，行走的方式是不一样，清扫部件1的清扫方式也不一样。另外，所述 的清扫部件1为功能部件，根据不同功能的机器人，该部件各不相同。具体地，在贴边清扫模式中，所述控制单元按以下步骤控制所述功能部件即清扫 部件、驱动单元工作。如图3所示，为本发明所述贴边清扫控制方法的流程图，图4-7为所 述自移动清洁机器人进入贴边清扫模式运行的简化示意图。结合图4-7，参见图3。步骤S10，机器人在运动过程中，由随机清扫模式改为贴边清扫模式时，控制机器 人与障碍物相撞，相撞后，向远离所述障碍物的方向偏转一基本角度α 2，偏转后通过位于 机器人侧面的侧视传感器测得一初始信号强度值Al，而后行走、清扫。当机器人与一障碍物，如与墙相撞，其碰撞时的简化示意图如图4所示，其中，α 1 表示切入角度，Xl表示机器人的行走方向。相撞后偏转时的简化示意图如图5所示，此时， 机器人的行走方向为Xl转变为Χ 2，前后两个行走方向Xl和X 2之间的夹角为偏转的基 本角度α 2。由于本发明为了使机器人能尽可能地贴着障碍物进行清扫，通过在机器人与障碍 物相撞后即转为与障碍物平行运行的方式来达到本发明的这一目的。但是，如何能使机器 人与障碍物平行运行，本发明应用在两条直线之间，如果内错角相等，则这两条直线平行的 原理，为使机器人的行走方向与障碍物平行，可控制机器人偏转过的基本角度α 2与切入 角度α 1尽可能地相等，如果二者相等，从原理可以保证机器人的行走方向与障碍物平行。
由于机器人以随机的切入角度与障碍物相撞，很难及时、准确地测量该切入角度 具体是多少度。在本发明的一个实施例中，在机器人的行走方向端部设有撞板，在撞板的不 同位置上设置有角度识别传感器，根据角度识别传感器与基本角度的对应关系来确定基本 角度α 2的取值。其中，角度识别传感器的个数可以为多个，此时，每一角度识别传感器与 基本角度的对应关系还与侧视传感器的个数有关，当侧视传感器为一个，且在所述机器人 行走方向端部设置有两个角度识别传感器时，如图12所示，所述角度识别传感器与基本角 度的对应关系如表1所示表 权利要求
1.一种应用于自移动地面处理机器人的贴边地面处理的控制方法，其特征在于，具体 包括如下步骤步骤1，机器人与障碍物相撞，相撞后向远离所述障碍物的方向偏转一基本角度，偏转 后通过位于机器人侧面的侧视传感器得到一初始信号强度值，而后行走并进行地面处理；步骤2，在运行一预定时间后通过侧视传感器得到一即时信号强度值；步骤3，比较所述即时信号强度值与所述初始信号强度值的差值，并判断该差值是否在 一预定范围内，如果在，则继续行走并地面处理；如果不在，转向步骤4 ；步骤4，驱动机器人向远离或靠近所述障碍物的方向偏转一调整角度，并得到当前即时 信号强度值；步骤5，比较所述当前得到的即时信号强度值和上一次即时信号强度值的差值，判断该 差值是否在一预定范围内，如果在，则继续行走并进行地面处理；如果不在，转向步骤4。
2.如权利要求1所述的应用于自移动地面处理机器人的贴边地面处理的控制方法，其 特征在于，在步骤1中，根据设置在所述机器人行走方向端部上不同位置的角度识别传感 器的感测信号，通过角度识别传感器与基本角度的对应关系确定基本角度的取值。
3.如权利要求2所述的应用于自移动地面处理机器人的贴边处理的控制方法，其特征 在于，当所述侧视传感器为一个，且在所述机器人行走方向端部设置有两个角度识别传感 器时，所述角度识别传感器与基本角度的对应关系是，当检测到的传感器信号来自于与侧 视传感器同侧的角度识别传感器，则对应的基本角度为45° ；当检测到的传感器信号来自 于与侧视传感器相反侧的角度识别传感器，则对应的基本角度为135° ；当检测到的传感器 信号来自于两个角度识别传感器的信号时，对应的基本角度为90°。
4.如权利要求2所述的应用于自移动地面处理机器人的贴边地面处理的控制方法，其 特征在于，当所述侧视传感器为一个，且在所述机器人行走方向端部设置有六个角度识别 传感器时，所述角度识别传感器与基本角度的对应关系是，当检测到的传感器信号来自于 单个角度识别传感器时，从与侧视传感器同侧的角度识别传感器的第一个开始，对应的基 本角度依次为 0°、36°、72°、108°、144° 和 180° ；当所述侧视传感器为两个，在所述机器人行走方向端部设置有两个角度识别传感器 时，当检测到的传感器信号来自于单个角度识别传感器时，与每一角度识别传感器对应的 基本角度为45° ；当所述侧视传感器为两个，且在所述机器人行走方向端部设置有六个角度识别传感器 时，所述角度识别传感器与基本角度的对应关系是，当检测到的传感器信号来自于单个角 度识别传感器时，从与侧视传感器同侧的角度识别传感器的第一个开始，对应的基本角度 依次为0°、36°和72° ；当检测到来自于多个角度识别传感器的感测信号时，所述基本角度等于信号强度最大 的两个相邻角度识别传感器所对应的角度的平均值；当检测到来自于多个角度识别传感器的感测信号时，所述基本角度等于对应于各感测 信号的每一个角度识别传感器所对应的角度与各自权重的乘积之后的总和。
5.如权利要求1所述的应用于自移动地面处理机器人的贴边地面处理的控制方法，其 特征在于，如果当前即时信号强度值减去上一次即时信号强度值的差值为负数，且不在预 定范围内，则驱动机器人向靠近所述障碍物的方向偏转一调整角度；如果当前即时信号强度值减去上一次即时信号强度值的差值为正数，且不在预定范围 内，则驱动机器人向远离所述障碍物的方向偏转一调整角度。
6.如权利要求1所述的应用于自移动地面处理机器人的贴边地面处理的控制方法，其 特征在于，所述调整角度为一固定角度，或根据角度与当前即时信号强度值与上一次即时 信号强度值的差值的函数关系而确定；其中，所述调整角度为0 20° ；最好为0 10°。
7.一种自移动地面处理机器人，所述机器人包括功能部件、行走单元、驱动单元、位 于机器人侧面的侧视传感器、控制单元；所述侧视传感器用于探测机器人的侧面是否有障碍物，并将探测到的信息输送给所述 控制单元；所述控制单元分别与所述功能部件和驱动单元相连接，驱动单元与所述的行走单元相 连接，所述驱动单元接受控制单元的指令，驱动所述行走单元按预定的路线行走，所述功能 部件接受控制单元的指令按预定的工作模式进行地面处理；其特征在于，所述控制单元按权利要求1所述的方法控制所述功能部件、驱动单元工作。
8.如权利要求7所述的自移动地面处理机器人，其特征在于，还包括位于所述机器人 行走方向端部的撞板，在所述撞板上设有用于确定基本角度的角度识别传感器；所述角度识别传感器为多个，分别位于撞板的左、右两侧； 所述两侧的角度识别传感器以机器人行走方向为轴线呈轴对称分布。
9.如权利要求7所述的自移动地面处理机器人，其特征在于，所述位于机器人侧面的 侧视传感器为红外传感器；所述角度识别传感器为超声传感器、接近传感器或红外传感器。
10.如权利要求7所述的自移动地面处理机器人，其特征在于，还包括用于计时机器人 运行预定时间的计时器；还包括操作面板，所述操作面板包括参数设定按键； 所述的功能部件为清扫部件、打蜡部件或/和磨光部件。
全文摘要
本发明涉及一种自移动地面处理机器人及其贴边处理地面的控制方法，该控制方法包括地面处理机器人与障碍物相撞，相撞后向远离所述障碍物的方向偏转一基本角度，偏转后测得到一初始信号强度值，而后行走、地面处理；在运行一预定时间后通过侧视传感器得到一即时信号强度值；比较所述两个信号强度值的差值，并判断该差值是否在一预定范围内，如果在，则继续行走并地面处理；如不在，驱动机器人偏转一调整角度，并得到当前即时信号强度值；比较所述当前和上一次的即时信号强度值的差值，判断该差值是否在一预定范围内，如果在，则继续行走并地面处理；如不在，则执行偏转、比较等步骤。本发明不受障碍物介质的影响，可有效处理障碍物的边缘区域。
文档编号B25J13/00GK102039595SQ200910178129
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者汤进举 申请人:泰怡凯电器(苏州)有限公司