本发明涉及机器人领域，具体涉及一种多用途扫地机器人系统及其控制方法。
背景技术：
扫地机器人是一种智能家用扫地设备，能凭借一定的人工智能，在某些场合自动进行行走。机器人的机体上设有各种传感器，可检测行走距离、行走角度（即行进方向）、机体状态和障碍物等，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依不同的设定，而走不同的路线，有规划地行走，还会根据行走过程中检测到的各种数据构建栅格地图，比如把检测到障碍物时所对应的栅格单元标示为障碍单元，把检测到悬崖时所对应的栅格单元标示为悬崖单元，把正常行走通过的栅格单元标示为已走过单元等。目前的扫地机器人只是具有扫地和拖地的简单功能，功能比较单一，有待进一步的新功能研发。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种多用途扫地机器人系统及其控制方法，不仅可以独立进行清扫工作，还可以结合儿童乘坐的玩具车一起行走，实现一边清扫，一边供儿童娱乐的功能。本发明的具体技术方案如下：
一种多用途扫地机器人系统，包括：扫地机器人，能够自主行走并对行走过的地面进行清扫；玩具车，与所述扫地机器人连接，用于儿童的乘坐；控制单元，设置于所述玩具车内部，用于接收所述扫地机器人的控制指令，并根据所接收的控制指令控制所述玩具车带动所述扫地机器人一起自动行走。
进一步地，所述玩具车包括：车体，用于儿童的乘坐，所述车体上设有用于与所述扫地机器人连接的对接部；车轮，设置在所述车体的底部，用于带动所述车体进行移动；车电源，设置于车体内，用于给车轮电机和控制单元供电；所述控制单元，用于在接收到所述扫地机器人的控制指令后，控制所述车轮电机的转速。
进一步地，所述扫地机器人包括：扫地主体，用于吸附地面的杂质，所述扫地主体上设有与所述玩具车的对接部配合的连接部；驱动轮，与所述扫地主体连接，用于驱动所述扫地主体行走；主控模块，设置在所述扫地主体内部，用于在所述连接部与所述对接部没有连接时，控制所述驱动轮以驱动所述扫地主体行走，并用于在所述连接部与所述对接部连接时，控制所述扫地主体的转向，并发出控制指令至所述玩具车的控制单元，以控制所述玩具车的所述车轮电机的转速。
进一步地，所述连接部设有电连接端，所述电连接端连接至所述主控模块；所述对接部设有电对接端，所述电对接端连接至所述控制单元；所述连接部与所述对接部连接在一起时，所述电连接端与所述电对接端相互接触。
进一步地，所述连接部上还设有用于检测所述连接部和所述对接部之间的距离变化的距离传感器。
进一步地，所述连接部和所述对接部之间还设有弹性缓冲部。
一种基于上述的多用途扫地机器人系统的控制方法，包括如下步骤：所述扫地机器人的主控模块接收到所述玩具车的对接部与所述扫地机器人的连接部相互连接的连接触发信号；所述主控模块接收到开始运行的启动触发信号；所述主控模块控制所述扫地机器人的扫地主体开始吸附地面的杂质；所述主控模块发出控制指令至所述玩具车的控制单元，以指示所述控制单元控制所述车轮电机的转速，以及发出驱动指令至所述扫地机器人的驱动轮，以通过两个所述驱动轮的转速差来控制所述扫地主体的转向。
进一步地，在所述主控模块控制所述扫地机器人的扫地主体开始吸附地面的杂质的步骤之后，且在所述主控模块发出所述控制指令或者驱动指令之前，还包括如下步骤：搜索所述扫地机器人所构建的栅格地图，确定路径宽度大于三倍的扫地机器人机体宽度的行走路径；判断所述行走路径是否构成闭合回路，如果是，则绕所述闭合回路循环行走，如果否，则沿所述行走路径逐条行走。
进一步地，在沿所述行走路径行走的过程中，还包括如下步骤：当所述主控模块判断所述扫地机器人的连接部和所述玩具车的对接部之间的距离传感器所检测的距离大于预设距离值，则所述主控模块发出控制指令至所述玩具车的控制单元，以指示所述控制单元控制所述车轮电机停止转动，并发出驱动指令至所述扫地机器人的驱动轮，调整所述扫地主体的转向后，发出控制指令至所述玩具车的控制单元，指示所述控制单元控制所述车轮电机开始转动。
本发明提供的一种多用途扫地机器人系统，通过玩具车内部的控制单元，由扫地机器人间接控制所述玩具车带动所述扫地机器人一起自动行走，使得扫地机器人不仅可以进行清扫工作，还能与玩具车结合成为一种能够自动行走的智能儿童娱乐玩具，从而提高了扫地机器人的功能和价值。所提供的多用途扫地机器人系统的控制方法，通过控制玩具车进行驱动行走，再由扫地机器人进行转向控制，从而实现整个系统的智能化行走，提高了扫地机器人的用途和使用效果。
附图说明
图1为所述多用途扫地机器人系统的结构模块示意框图。
图2为从侧面显示的玩具车的结构示意图。
图3为从顶部显示的玩具车的结构示意图。
图4为所述扫地机器人的立体结构示意图。
图5为所述扫地机器人的俯视结构示意图。
图6为扫地机器人与玩具车配合在一起的结构示意图。
图7为一种多用途扫地机器人系统的控制方法的流程示意图。
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详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的扫地机器人是一种智能扫地机器人，其至少包括如下结构：带有左驱动轮和右驱动轮的能够自主行走的机器人机体，机体上设有人机交互界面，机体上设有障碍检测单元。机体内部设置有惯性传感器，所述惯性传感器包括加速计和陀螺仪等，两个驱动轮上都设有用于检测驱动轮的行走距离的里程计（一般是码盘），还设有能够处理相关传感器的参数，并能够输出控制信号到执行部件的主控模块。
如图1所示，所述多用途扫地机器人系统包括：能够自主行走并对行走过的地面进行清扫的扫地机器人。用于儿童的乘坐的玩具车，所述玩具车能够可拆卸地与所述扫地机器人连接，不需要供儿童娱乐时，将两者分开，扫地机器人单独进行清扫工作，清扫效率高，需要供儿童娱乐时，将两者组合，一边载着儿童自动行走，一边进行清扫工作，使用效率高。设置于所述玩具车内部的控制单元，所述控制单元分别与所述扫地机器人的主控模块和所述玩具车的车轮电机连接，用于接收所述扫地机器人的主控模块发出的控制指令，并根据所接收的控制指令控制所述玩具车的车轮电机运转，以带动所述扫地机器人一起自动行走。所述系统通过玩具车内部的控制单元，由扫地机器人间接控制所述玩具车带动所述扫地机器人一起自动行走，使得扫地机器人不仅可以进行清扫工作，还能与玩具车结合成为一种能够自动行走的智能儿童娱乐玩具，从而提高了扫地机器人的功能和价值。
优选的，所述玩具车包括用于儿童乘坐的车体，车体的形状可以是类似于敞篷小汽车的车体形状，也可以是上端面设有乘坐空间的圆柱形状，等等。所述车体上设有用于与所述扫地机器人连接的对接部，所述对接部可以设置在车体的前端，也可以设置在车体的后端，所述对接部可以设置为凸起结构或者凹槽结构，也可以设置为卡齿或者卡槽，还可以设置为与螺栓等紧固件配合固定连接的固定结构，等等。所述玩具车还包括用于带动所述车体进行移动的车轮，所述车轮设置在所述车体的底部，由车轮电机驱动运转。车体内还设有车电源，车电源通过电源线给车轮电机和控制单元等用电装置供电。所述控制单元为一个控制电路，设置在车体内，所述控制电路能够根据接收到的不同信号，控制玩具车实现不同的运行状态。比如，所述控制单元在接收到所述扫地机器人的控制指令后，根据所述控制指令来控制所述车轮电机的转速，从而控制所述扫地机器人和玩具车的行走速度，此时，玩具车和扫地机器人的行走是由扫地机器人自动控制的。如果玩具车和扫地机器人处于分离状态，则所述控制单元根据接收到的玩具车自身的加速信号、刹车信号、车体摇摆信号、音乐播放信号等，控制所述玩具车执行相应的动作，此时，所述玩具车完全可以由用户自己操控。如图2和图3所示，所述玩具车采用敞篷小汽车的车体形状，车体11底部设有四个车轮12，车体11的前端设有卡齿13，车体11中部设有乘坐空间111、座椅112和方向盘113等可以供儿童乘坐和操作的结构部件。由于所述玩具车具有独立的控制单元，且所述控制单元还能够与扫地机器人进行通信控制，所以该玩具车不仅可以单独作为正常的玩具供具有自主控制能力的儿童进行操作行驶，还能与扫地机器人结合，作为能够自动行走的玩具，供不具有自主控制能力的儿童乘坐，使儿童不需要操作也能够享受坐车的乐趣，从而提高了玩具车的使用范围和使用效果。
优选的，如图4和图5所示，所述扫地机器人包括：用于吸附地面的杂质的扫地主体21，，所述扫地主体内部设有真空吸尘装置及相应的吸排气结构。所述扫地主体21上还设有与所述玩具车的对接部配合的连接部22，所述连接部为一条设置在扫地主体21顶面的卡槽结构，该卡槽结构与上述玩具车的卡齿相互配合，当两者卡扣在一起时，玩具车和扫地机器人可以牢固地连接在一起。当然，所述连接部也可以设置为其它形状，比如凸台结构，则所述对接部需要相应地设置为与该凸台配合连接的凹槽结构，或者连接部和对接部设置为连接柱和连接孔的配合连接结构，等等。所述扫地主体的前端（即前进方向的那一端）设有碰撞检测条24，当扫地机器人碰撞到障碍物时，该碰撞检测条24会收缩并触发一个检测信号给主控模块，主控模块就可以得知扫地机器人碰撞到了障碍物，并控制机器人进行转向或者其它操作。所述扫地主体的底部设有两个驱动轮23和一个万向轮27（见图6），通过所述驱动轮23的运转可以带动所述扫地主体行走。所述扫地主体内部设有主控模块，所述主控模块可以控制扫地机器人的定位和自主导航行走。在所述主控模块判断所述连接部与所述对接部没有连接时，表明扫地机器人可以单独的进行清扫工作，此时，只要接收到开始清扫工作的控制指令，所述主控模块就会直接控制所述驱动轮运转，以驱动所述扫地主体按系统设置的规划路径行走，进行相应的清扫工作。在所述主控模块判断所述连接部与所述对接部连接时，表明扫地机器人与玩具车需要一起运动，用户希望小孩可以一边乘坐玩具车玩耍，扫地机器人可以一边进行清扫工作，此时，扫地机器人只要接收到开始工作的指令，就发出控制指令至所述玩具车的控制单元，以控制所述玩具车的所述车轮电机的运转起来，由玩具车推动所述扫地机器人行走，此时，扫地机器人的驱动轮23设为空转，这样可以节省扫地机器人的电能，提高清扫主体的清扫时间，只有当主控模块判断需要进行转向时，才会控制所述驱动轮运转，通过两个驱动轮的转速差来实现所述扫地主体的转向，由此带动玩具车一起转向。所以，该系统通过由玩具车作为行走的驱动力，扫地机器人作为转向动力，可以实现系统的能源的合理配置，提高了系统使用时间和使用效果。
优选的，如图5所示，所述连接部22设有电连接端26，所述电连接端连接至所述主控模块。如图2所示，所述对接部13设有电对接端14，所述电对接端14连接至所述控制单元。如图6所示，玩具车的前端搭在扫地机器人的机体上，使得玩具车的前端车轮不着地，玩具车依靠后端的车轮驱动玩具车行走，并可以推着扫地机器人一起行走，扫地机器人的驱动轮始终着地，起着转向控制的作用。此时，所述连接部22与所述对接部13是连接在一起的，所述电连接端26与所述电对接端14相互接触，实现电连接，使得所述主控模块和所述控制单元之间可以进行数据传输。所述电连接端26和电对接端14采用抵接的连接方式，简单快捷，用户操作起来十分方便，不需要进行额外的连接操作，提高产品使用体验。
优选的，所述连接部上还设有用于检测所述连接部和所述对接部之间的距离变化的距离传感器，所述距离传感器可以采用红外测距传感器或者激光测距传感器等器件。如图4和图6所示，所述连接部采用弧形凹槽的结构形式，在所述弧形凹槽的外弧侧（即弧线相对比较长的一侧）的内侧壁上设置所述距离传感器25，当玩具车推动扫地机器人正常行走时，距离传感器25检测到的距离值保持为某一数值，可能会有一些浮动。如果扫地机器人没有碰撞到障碍物，但是玩具车碰撞到障碍物，此时，距离传感器25检测到的距离值会突然变大，扫地机器人就会确定玩具车碰撞到了障碍物，然后进行转向操作。比如，扫地机器人钻进了沙发底，但是玩具车体积较大，无法进入沙发底，此时，玩具车就会碰撞到沙发的侧壁。
优选的，所述连接部和所述对接部之间还设有弹性缓冲部，所述弹性缓冲部可以采用弹性橡胶或弹簧等弹性部件。所述弹性缓冲部可以设置在连接部上，也可以设置在对接部上。通过设置弹性缓冲部，可以有效缓解玩具车和扫地机器人之间的硬接触，提高系统的寿命和使用的舒适性。
如图7所示，一种多用途扫地机器人系统的控制方法，包括如下步骤：首先，所述扫地机器人的主控模块接收到所述玩具车的对接部与所述扫地机器人的连接部相互连接的连接触发信号，确定所述玩具车与扫地机器人已经连接在一起。然后，用户按下扫地机器人的开始按键，扫地机器人的主控模块接收到开始运行的启动触发信号。接着，所述主控模块就控制所述扫地机器人的扫地主体开始吸附地面的杂质，此时，扫地机器人的驱动轮是不运转的。紧接着，所述主控模块按系统配置信息或者用户输入的控制信号，确定行走路径后，所述主控模块发出相应的控制指令至所述玩具车的控制单元，所述控制单元接收到该控制指令后，分析该控制指令并输出控制信号至车轮电机，控制所述车轮电机开始运转，从而驱动玩具车带动扫地机器人一起开始行走。在行走的过程中，扫地机器人基于自身的惯性导航系统和slam技术，实时进行自身定位和导航，需要转向时，所述主控模块就会发出驱动指令至所述扫地机器人的驱动轮，以通过两个所述驱动轮的转速差来控制所述扫地主体的转向，使得所述玩具车跟着所述扫地机器人一起进行转向。所述方法通过控制玩具车进行驱动行走，再由扫地机器人进行转向控制，从而实现整个系统的智能化行走，使得扫地机器人不仅具有清扫功能，同时还具有娱乐功能，提高了扫地机器人的用途和使用效果。
优选的，在所述主控模块控制所述扫地机器人的扫地主体开始吸附地面的杂质的步骤之后，且在所述主控模块发出所述控制指令或者驱动指令之前，还包括如下步骤：搜索所述扫地机器人所构建的栅格地图，确定路径宽度大于三倍的扫地机器人机体宽度的行走路径。其中，所述路径是指机器人已行走过的栅格单元构成的路径。所述路径宽度是指垂直于机器人行走方向的路径两端的宽度。由于玩具车的车体比较宽大，有一些机器人可以去到的区域，但是玩具车却去不了。所以，扫地机器人需要先搜索并确定玩具车可以正常行走的路径即确定路径宽度大于三倍的扫地机器人机体宽度的行走路径。在确定了可以行走的路径后，还需要针对不同的路径延伸情况确定行走的方式。此时，主控模块会判断所述行走路径是否构成闭合回路，如果是，则绕所述闭合回路循环行走，带着乘坐在玩具车中的儿童游玩。如果否，则沿所述行走路径逐条行走，实现游玩的同时，尽可能全面地对地面进行清扫，达到游玩和清洁两不误的效果。
优选的，在沿所述行走路径行走的过程中，还包括如下步骤：当所述主控模块判断所述扫地机器人的连接部和所述玩具车的对接部之间的距离传感器所检测的距离大于预设距离值，表明玩具车的前端碰撞到了障碍物，而扫地机器人没有碰撞到障碍物，比如扫地机器人钻进了沙发底，玩具车被挡在沙发侧壁外，此时，玩具车失去了对扫地机器人的推力，扫地机器人在惯性的作用下继续向前移动，使得对接部远离距离传感器所在的位置（如图6所示），距离传感器检测到的距离值增大。所述预设距离值可以根据具体的传感器类型和连接部以及对接部的结构形式进行相应设置，在此不作限定。所述主控模块判断所检测的距离值大于预设距离值后，发出控制指令至所述玩具车的控制单元，以指示所述控制单元控制所述车轮电机停止转动，使得玩具车和扫地机器人停止前进，并发出驱动指令至所述扫地机器人的驱动轮，调整所述扫地主体的转向，调整的方式可以是先控制两个驱动轮后退一定距离，再利用两个驱动轮的向前的速度差实现转向调整，也可以直接利用两个驱动轮向前的速度差，利用打滑的作用，实现定点转向调整。在调整好转向后，主控模块发出控制指令至所述玩具车的控制单元，指示所述控制单元控制所述车轮电机开始转动，由玩具车推着扫地机器人一起行走，离开所述障碍物。所述方法通过检测连接部与对接部之间的距离变化来确定玩具车碰撞到障碍物，清洁机器人没有碰到障碍物的状态，从而避免扫地机器人无意识地强行前进所导致的机器人或者玩具车受损，原地耗尽电量等问题，提高了系统的智能化和行走效率。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。这些程序可以存储于计算机可读取存储介质（比如rom、ram、cpu、mcu、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质）中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。
最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可，各实施例之间的技术方案是可以相互结合的。以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。