一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人的制作方法
专利名称:一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于：包含控制系统、定位系统、机械系统和人机交互系统；控制系统是扫地机器人的核心处理协调定位系统、机械系统和人机交互系统的工作；定位系统与控制系统连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理；机械系统与控制系统连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能；人机交互系统与控制系统连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。本实用新型可以实现指定区域全覆盖有差别清洁且能自主上下楼层，既能够防止扫地机器人被卡住，又能提高清洁效率，让每一处区域都被清洁干净。
【专利说明】
一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种扫地机器人及其扫地方法，特别是一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人及其扫地方法。
【背景技术】
[0002]近几年来，科技发展愈加迅速，一些家用型机器人纷纷涌现出来，扫地机器人作为家用机器人的新宠，其自主清扫的功能深受家庭主妇的喜爱，在人们的日常生活中有着不可替代的作用。然而现有技术中也存在一些待解决的问题，例如:扫地机器人的自主清洁经常会将自己卡在沙发下;清洁耗时;某些较脏区域并没有完全清洁干净;不可以自主上下楼层。这些问题影响了扫地机器人清洁的效果。
[0003]基于以上原因，需要一种可以实现指定区域全覆盖有差别清洁且能自主上下楼层的扫地机器人，既能够防止扫地机器人被卡住，又能提高清洁效率，让每一处区域都被清洁干净。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]—种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:包含控制系统、定位系统、机械系统和人机交互系统;控制系统是扫地机器人的核心，处理协调定位系统、机械系统和人机交互系统的工作;定位系统与控制系统连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理;机械系统与控制系统连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能;人机交互系统与控制系统连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。
[0007]进一步地，所述控制系统采用STM32单片机。
[0008]进一步地，所述定位系统包括红外传感器和惯性测量单元，红外传感器设置在扫地机器人四周用于在遍历过程中检测障碍物的存在，惯性测量单元用于测量扫地机器人的角速度和加速度实现对扫地机器人的定位。
[0009]进一步地，所述机械系统包含移动机械单元、清洁机械单元和上下楼层机械单元，移动机械单元包含电机和避障模块，控制扫地机器人在指定区域全覆盖的同时不碰到障碍物;清洁机械单元包含水汽喷洒装置、毛刷和吸尘风扇；上下楼层机械单元包含充电底座、绳索、滑轮、滑轮电机和蓝牙模块，滑轮转动设置在楼梯边缘，绳索设置在滑轮上并且绳索一端与滑轮电机连接由滑轮电机驱动，绳索另一端固定在充电底座上，蓝牙模块与扫地机器人通信。
[0010]进一步地，所述水汽喷洒装置设置有灰度传感器，灰度传感器用于检测地面灰尘情况。
[0011]进一步地，所述人机交互系统包含手持客户端，手持客户端通过蓝牙模块与扫地机器人进行通信，蓝牙模块将地图信息以及扫地机器人的位置点传递给手持客户端。
[0012]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:可以实现指定区域全覆盖有差别清洁且能自主上下楼层，既能够防止扫地机器人被卡住，又能提高清洁效率，让每一处区域都被清洁干净。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人的示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0015]如图所示，本实用新型的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，包含控制系统1、定位系统4、机械系统3和人机交互系统2;控制系统I是扫地机器人的核心，处理协调定位系统4、机械系统3和人机交互系统2的工作;定位系统4与控制系统I连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理;机械系统3与控制系统I连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能;人机交互系统2与控制系统I连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。
[0016]控制系统采用STM32单片机。定位系统包括红外传感器6和惯性测量单元7，红外传感器设置在扫地机器人四周用于在遍历过程中检测障碍物的存在，惯性测量单元用于测量扫地机器人的角速度和加速度实现对扫地机器人的定位。机械系统包含移动机械单元8、清洁机械单元9和上下楼层机械单元10，移动机械单元8包含电机和避障模块，控制扫地机器人在指定区域全覆盖的同时不碰到障碍物;清洁机械单元9包含水汽喷洒装置、毛刷和吸尘风扇;上下楼层机械单元10包含充电底座、绳索、滑轮、滑轮电机和蓝牙模块，滑轮转动设置在楼梯边缘，绳索设置在滑轮上并且绳索一端与滑轮电机连接由滑轮电机驱动，绳索另一端固定在充电底座上，蓝牙模块与扫地机器人通信。水汽喷洒装置设置有灰度传感器，灰度传感器用于检测地面灰尘情况。人机交互系统包含手持客户端5，手持客户端通过蓝牙模块与扫地机器人进行通信，蓝牙模块将地图信息以及扫地机器人的位置点传递给手持客户端。
[0017]—种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人扫地方法，包括以下步骤:
[0018]步骤一:扫地机器人进行遍历清扫，遍历过程中，红外传感器检测到障碍物时记录当前位置点，将这些位置点组合构成障碍物地图，同时建立二维坐标系将地图分解成一个个坐标点，扫地机器人将位置实时反馈至手持客户端上并通过红点闪烁显示在地图坐标上；
[0019]步骤二:按照手持客户端上记录的地图信息进行清扫，手持客户端可以自动修改地图中不规则的轮廓，并且手持客户端可以手动在地图圈出重点区域进行重点清扫或者圈出大型障碍区域不与清洁；
[0020]步骤三:清扫过程中，水汽喷洒装置的灰度传感器检测地面灰尘情况，当地面很脏灰度超出阈值，水汽喷洒装置增加水汽喷洒辅助进行清扫；
[0021]步骤四:当清洁完一层之后，扫地机器人移动至上下楼层机械单元，控制滑轮电机工作从而实现上下楼层机械单元的垂直运动。
[0022]当扫地机器人扫完一楼时会向该单元发出信号并移动到该单元正下方处，该单元在确认扫地机器人到达后，通过滑轮释放出绳索到地面，扫地机器人会自主寻找绳索顶部的金属头并通过磁吸和绳索连接，这时该单元会收缩绳索，将扫地机器人拉上去。
[0023]采集地图信息时，手持客户端通过蓝牙与扫地机器人进行配对，用户通过手持客户端操控扫地机器人遍历整个屋子，遍历过程的同时定位系统的红外传感器会不断检测附近是否有障碍物，如果有墙沙发等障碍物就将当前位置点记录下来，所有的位置点最终可以构成一幅完整的地图，地图中包括了沙发等障碍物。同时建立一个二维坐标系将地图分解成一个个坐标点;在扫地机器人自主工作时定位系统会将扫地机器人在地图上的坐标位置以闪烁的红点显示在手持客户端上，方便用户实时监测扫地机器人的位置。
[0024]手持客户端具有修改不规范地图的作用，由于用蓝牙操控扫地机器人行进，得出的路线一定是歪歪扭扭的，所以手持客户端会将地图进行优化，使不规则的凹凸曲线变得光滑。
[0025]手持客户端还可以在地图上圈出一块重点需要清洁的区域如厨房等较脏的地方，也可圈出一块不需要清洁的区域如沙发等障碍物，防止扫地机器人卡在沙发下，或者是因为很干净不需要清洁的房间，抑或手动清洁比较方便的地方。
[0026]自主清洁时，扫地机器人会按照地图中的要求进行高效率清洁，移动机械单元包括电机和避障模块，电机驱动扫地机器人的移动控制其运行轨迹，避障模块防止扫地机器人撞上物体;清洁机械单元包括水汽喷洒装置、毛刷以及吸尘风扇，水汽喷洒装置包括灰度传感器，默认的正常状况下水汽的喷洒量是很少的，但当地面很脏灰度传感器超出了阈值，水汽喷洒装置会增加水汽的喷洒。
[0027]上下楼层机械单元与充电底座合二为一节省了空间，上下楼层机械单元和充电底座，其内置有蓝牙模块可以扫地机器人通信，上下楼层机械单元包括滑轮和绳索，当扫地机器人扫完一楼时会向该单元发出信号并移动到该单元正下方处，该单元在确认扫地机器人到达后，通过滑轮释放出绳索到地面，扫地机器人会自主寻找绳索顶部的金属头并通过磁吸和绳索连接，这时该单元会收缩绳索，将扫地机器人拉上去；同理扫地机器人也可以先清洁二楼，再通过绳索将扫地机器人释放下去。
[0028]本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:包含控制系统、定位系统、机械系统和人机交互系统;控制系统是扫地机器人的核心，处理协调定位系统、机械系统和人机交互系统的工作;定位系统与控制系统连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理;机械系统与控制系统连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能;人机交互系统与控制系统连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。2.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述控制系统采用STM32单片机。3.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述定位系统包括红外传感器和惯性测量单元，红外传感器设置在扫地机器人四周用于在遍历过程中检测障碍物的存在，惯性测量单元用于测量扫地机器人的角速度和加速度实现对扫地机器人的定位。4.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述机械系统包含移动机械单元、清洁机械单元和上下楼层机械单元，移动机械单元包含电机和避障模块，控制扫地机器人在指定区域全覆盖的同时不碰到障碍物;清洁机械单元包含水汽喷洒装置、毛刷和吸尘风扇；上下楼层机械单元包含充电底座、绳索、滑轮、滑轮电机和蓝牙模块，滑轮转动设置在楼梯边缘，绳索设置在滑轮上并且绳索一端与滑轮电机连接由滑轮电机驱动，绳索另一端固定在充电底座上，蓝牙模块与扫地机器人通信。5.按照权利要求4所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述水汽喷洒装置设置有灰度传感器，灰度传感器用于检测地面灰尘情况。6.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述人机交互系统包含手持客户端，手持客户端通过蓝牙模块与扫地机器人进行通信，蓝牙模块将地图信息以及扫地机器人的位置点传递给手持客户端。
【文档编号】G05D1/02GK205721357SQ201620322293
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】倪银堂, 张超, 温秀兰, 王振豪, 殷晓阳
【申请人】南京工程学院
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于：包含控制系统、定位系统、机械系统和人机交互系统；控制系统是扫地机器人的核心处理协调定位系统、机械系统和人机交互系统的工作；定位系统与控制系统连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理；机械系统与控制系统连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能；人机交互系统与控制系统连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。本实用新型可以实现指定区域全覆盖有差别清洁且能自主上下楼层，既能够防止扫地机器人被卡住，又能提高清洁效率，让每一处区域都被清洁干净。
【专利说明】
一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种扫地机器人及其扫地方法，特别是一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人及其扫地方法。
【背景技术】
[0002]近几年来，科技发展愈加迅速，一些家用型机器人纷纷涌现出来，扫地机器人作为家用机器人的新宠，其自主清扫的功能深受家庭主妇的喜爱，在人们的日常生活中有着不可替代的作用。然而现有技术中也存在一些待解决的问题，例如:扫地机器人的自主清洁经常会将自己卡在沙发下;清洁耗时;某些较脏区域并没有完全清洁干净;不可以自主上下楼层。这些问题影响了扫地机器人清洁的效果。
[0003]基于以上原因，需要一种可以实现指定区域全覆盖有差别清洁且能自主上下楼层的扫地机器人，既能够防止扫地机器人被卡住，又能提高清洁效率，让每一处区域都被清洁干净。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]—种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:包含控制系统、定位系统、机械系统和人机交互系统;控制系统是扫地机器人的核心，处理协调定位系统、机械系统和人机交互系统的工作;定位系统与控制系统连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理;机械系统与控制系统连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能;人机交互系统与控制系统连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。
[0007]进一步地，所述控制系统采用STM32单片机。
[0008]进一步地，所述定位系统包括红外传感器和惯性测量单元，红外传感器设置在扫地机器人四周用于在遍历过程中检测障碍物的存在，惯性测量单元用于测量扫地机器人的角速度和加速度实现对扫地机器人的定位。
[0009]进一步地，所述机械系统包含移动机械单元、清洁机械单元和上下楼层机械单元，移动机械单元包含电机和避障模块，控制扫地机器人在指定区域全覆盖的同时不碰到障碍物;清洁机械单元包含水汽喷洒装置、毛刷和吸尘风扇；上下楼层机械单元包含充电底座、绳索、滑轮、滑轮电机和蓝牙模块，滑轮转动设置在楼梯边缘，绳索设置在滑轮上并且绳索一端与滑轮电机连接由滑轮电机驱动，绳索另一端固定在充电底座上，蓝牙模块与扫地机器人通信。
[0010]进一步地，所述水汽喷洒装置设置有灰度传感器，灰度传感器用于检测地面灰尘情况。
[0011]进一步地，所述人机交互系统包含手持客户端，手持客户端通过蓝牙模块与扫地机器人进行通信，蓝牙模块将地图信息以及扫地机器人的位置点传递给手持客户端。
[0012]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:可以实现指定区域全覆盖有差别清洁且能自主上下楼层，既能够防止扫地机器人被卡住，又能提高清洁效率，让每一处区域都被清洁干净。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人的示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0015]如图所示，本实用新型的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，包含控制系统1、定位系统4、机械系统3和人机交互系统2;控制系统I是扫地机器人的核心，处理协调定位系统4、机械系统3和人机交互系统2的工作;定位系统4与控制系统I连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理;机械系统3与控制系统I连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能;人机交互系统2与控制系统I连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。
[0016]控制系统采用STM32单片机。定位系统包括红外传感器6和惯性测量单元7，红外传感器设置在扫地机器人四周用于在遍历过程中检测障碍物的存在，惯性测量单元用于测量扫地机器人的角速度和加速度实现对扫地机器人的定位。机械系统包含移动机械单元8、清洁机械单元9和上下楼层机械单元10，移动机械单元8包含电机和避障模块，控制扫地机器人在指定区域全覆盖的同时不碰到障碍物;清洁机械单元9包含水汽喷洒装置、毛刷和吸尘风扇;上下楼层机械单元10包含充电底座、绳索、滑轮、滑轮电机和蓝牙模块，滑轮转动设置在楼梯边缘，绳索设置在滑轮上并且绳索一端与滑轮电机连接由滑轮电机驱动，绳索另一端固定在充电底座上，蓝牙模块与扫地机器人通信。水汽喷洒装置设置有灰度传感器，灰度传感器用于检测地面灰尘情况。人机交互系统包含手持客户端5，手持客户端通过蓝牙模块与扫地机器人进行通信，蓝牙模块将地图信息以及扫地机器人的位置点传递给手持客户端。
[0017]—种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人扫地方法，包括以下步骤:
[0018]步骤一:扫地机器人进行遍历清扫，遍历过程中，红外传感器检测到障碍物时记录当前位置点，将这些位置点组合构成障碍物地图，同时建立二维坐标系将地图分解成一个个坐标点，扫地机器人将位置实时反馈至手持客户端上并通过红点闪烁显示在地图坐标上；
[0019]步骤二:按照手持客户端上记录的地图信息进行清扫，手持客户端可以自动修改地图中不规则的轮廓，并且手持客户端可以手动在地图圈出重点区域进行重点清扫或者圈出大型障碍区域不与清洁；
[0020]步骤三:清扫过程中，水汽喷洒装置的灰度传感器检测地面灰尘情况，当地面很脏灰度超出阈值，水汽喷洒装置增加水汽喷洒辅助进行清扫；
[0021]步骤四:当清洁完一层之后，扫地机器人移动至上下楼层机械单元，控制滑轮电机工作从而实现上下楼层机械单元的垂直运动。
[0022]当扫地机器人扫完一楼时会向该单元发出信号并移动到该单元正下方处，该单元在确认扫地机器人到达后，通过滑轮释放出绳索到地面，扫地机器人会自主寻找绳索顶部的金属头并通过磁吸和绳索连接，这时该单元会收缩绳索，将扫地机器人拉上去。
[0023]采集地图信息时，手持客户端通过蓝牙与扫地机器人进行配对，用户通过手持客户端操控扫地机器人遍历整个屋子，遍历过程的同时定位系统的红外传感器会不断检测附近是否有障碍物，如果有墙沙发等障碍物就将当前位置点记录下来，所有的位置点最终可以构成一幅完整的地图，地图中包括了沙发等障碍物。同时建立一个二维坐标系将地图分解成一个个坐标点;在扫地机器人自主工作时定位系统会将扫地机器人在地图上的坐标位置以闪烁的红点显示在手持客户端上，方便用户实时监测扫地机器人的位置。
[0024]手持客户端具有修改不规范地图的作用，由于用蓝牙操控扫地机器人行进，得出的路线一定是歪歪扭扭的，所以手持客户端会将地图进行优化，使不规则的凹凸曲线变得光滑。
[0025]手持客户端还可以在地图上圈出一块重点需要清洁的区域如厨房等较脏的地方，也可圈出一块不需要清洁的区域如沙发等障碍物，防止扫地机器人卡在沙发下，或者是因为很干净不需要清洁的房间，抑或手动清洁比较方便的地方。
[0026]自主清洁时，扫地机器人会按照地图中的要求进行高效率清洁，移动机械单元包括电机和避障模块，电机驱动扫地机器人的移动控制其运行轨迹，避障模块防止扫地机器人撞上物体;清洁机械单元包括水汽喷洒装置、毛刷以及吸尘风扇，水汽喷洒装置包括灰度传感器，默认的正常状况下水汽的喷洒量是很少的，但当地面很脏灰度传感器超出了阈值，水汽喷洒装置会增加水汽的喷洒。
[0027]上下楼层机械单元与充电底座合二为一节省了空间，上下楼层机械单元和充电底座，其内置有蓝牙模块可以扫地机器人通信，上下楼层机械单元包括滑轮和绳索，当扫地机器人扫完一楼时会向该单元发出信号并移动到该单元正下方处，该单元在确认扫地机器人到达后，通过滑轮释放出绳索到地面，扫地机器人会自主寻找绳索顶部的金属头并通过磁吸和绳索连接，这时该单元会收缩绳索，将扫地机器人拉上去；同理扫地机器人也可以先清洁二楼，再通过绳索将扫地机器人释放下去。
[0028]本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:包含控制系统、定位系统、机械系统和人机交互系统;控制系统是扫地机器人的核心，处理协调定位系统、机械系统和人机交互系统的工作;定位系统与控制系统连接，具有定位功能实现对地图信息的采集与处理;机械系统与控制系统连接用于实现扫地机器人在指定区域内移动、避障、清洁以及上下楼层的功能;人机交互系统与控制系统连接用于实现用户与扫地机器人的信息交互。2.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述控制系统采用STM32单片机。3.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述定位系统包括红外传感器和惯性测量单元，红外传感器设置在扫地机器人四周用于在遍历过程中检测障碍物的存在，惯性测量单元用于测量扫地机器人的角速度和加速度实现对扫地机器人的定位。4.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述机械系统包含移动机械单元、清洁机械单元和上下楼层机械单元，移动机械单元包含电机和避障模块，控制扫地机器人在指定区域全覆盖的同时不碰到障碍物;清洁机械单元包含水汽喷洒装置、毛刷和吸尘风扇；上下楼层机械单元包含充电底座、绳索、滑轮、滑轮电机和蓝牙模块，滑轮转动设置在楼梯边缘，绳索设置在滑轮上并且绳索一端与滑轮电机连接由滑轮电机驱动，绳索另一端固定在充电底座上，蓝牙模块与扫地机器人通信。5.按照权利要求4所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述水汽喷洒装置设置有灰度传感器，灰度传感器用于检测地面灰尘情况。6.按照权利要求1所述的一种基于自定义地图的家用两层工作扫地机器人，其特征在于:所述人机交互系统包含手持客户端，手持客户端通过蓝牙模块与扫地机器人进行通信，蓝牙模块将地图信息以及扫地机器人的位置点传递给手持客户端。
【文档编号】G05D1/02GK205721357SQ201620322293
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】倪银堂, 张超, 温秀兰, 王振豪, 殷晓阳
【申请人】南京工程学院
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