专利名称：清洁机器人系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种清洁机器人系统及其控制方法，更具体地涉及一种清洁机器人系统及其控制方法，使得可以利用清洁机器人按照以下方式更有效地清洁，即在外部装置的帮助下可以容易地认知识别清洁参考点和行走限制区域(traveling restriction area),所述外部装置具有指示器和虚拟墙壁设置功能。
背景技术：
沿已编程清洁路线(cleaning way)四处移动时，清洁机器人通常清洁设置的清洁区域内的灰尘或者异物。对所述清洁机器人进行固有地编程，以便吸入并清扫已设置清洁区域内的灰尘或者异物，同时在传感器的帮助下认知障碍物。所述清洁机器人通常执行清洁操作，同时在用户设置的持续时间内相对于整个清洁区域在已设置清洁图案的基础上行走，有时类似于Z字形的往复操作。常规的清洁机器人需要与清洁区域有关的信息用于有效的清洁工作，但是它不具有这种信息，由于这些原因所述清洁机器人常规地执行清洁，同时只在用户设置的持续时间内行走，无需认知周围的情况。当用户设置的持续时间不足以清洁先前已设置的清洁区域时，可能不能正确地完成清洁工作。当用户设置的持续时间对于清洁先前已设置的清洁区域过多时，所述清洁机器人可能再次清扫已清洁的区域，导致了较低的操作效率。当常规的清洁机器人在其清洁过程中遇到前方或者周围的障碍物时，没有对所述清洁机器人进行编程以避开这种障碍，从而在清洁完成之后留下所述障碍物周围的区域是未清洁的。
发明内容
技术问题相应地，本发明的目的是提供一种清洁机器人系统及其控制方法，能够克服在常规的现有技术中遇到的问题，其中由于对常规的机器人系统进行编程以便只在用户设置的持续时间内清洁，而没有利用任何与需要清洁区域有关的信息，不能正确地执行清洁，因此降低了清洁效率，并且其中清洁机器人系统绕过障碍物清洁，从而在清洁过程中留下未清洁的区域。问题的解决方案为了实现上述目的，提供了一种清洁机器人系统，所述清洁机器人系统包括至少一个外部装置，所述外部装置具有指示器和虚拟墙壁设置功能。本发明的有益效果根据本发明，所述清洁机器人系统包括至少一个外部装置，所述外部装置具有指示器和虚拟墙壁设置功能，所以在清洁区域参考点周围以区块为单位执行清洁操作，从而没有留下未清洁区域，其结果是可以理想地完成清洁。由于可以利用外部装置设置的虚拟墙壁阻止清洁机器人接近前方的物体，因此能够防止清洁机器人损坏家具等，同时限制清洁机器人行走超过已设置的清洁区域。
参考附图将会更好地理解本发明，所述附图只以阐释的方式给出，因而不限制本发明，其中:图1是阐释了根据本发明所述系统的主要元件的图；图2是根据本发明所述系统的清洁机器人的示意方框图；图3是根据本发明所述系统的外部装置的示意方框图；图4是根据本发明所述控制方法的流程图；图5是根据本发明所述控制方法中机器人清洁步骤的详细流程图；图6是根据本发明所述控制方法中虚拟墙壁设置步骤的详细流程图；图7是根据本发明所述控制方法中唤醒操作步骤的流程图；图8是根据本发明所述控制方法中唤醒操作的详细流程图；图9是根据本发明所述控制方法中机器人清洁步骤的详细流程图，所述机器人清洁步骤还具有识别码认知清洁步骤。
具体实施例方式下面将参考附图描述本发明的优选实施例。本发明基本上涉及一种清洁机器人，所述清洁机器人能够可靠并且明确地进行清洁，允许清洁机器人认知清洁区域参考点和清洁机器人的限制接近区域，并且可以避免对家具等的任何损坏或者从已设置的清洁区域逃离。如图1所示，根据本发明所述的系统包括:清洁机器人10，所述清洁机器人自动地行走，绕过障碍物并且吸入且清扫灰尘及异物；至少一个外部装置20，所述至少一个外部装置具有指示器和虚拟墙壁设置功能，用于允许所述清洁机器人10认知清洁参考点和行走限制区域；以及充电部分30，所述充电部分对所述清洁机器人10电学充电。如图2所示，清洁机器人10包括在已设置的清洁区域中吸入并清扫灰尘及异物的清洁部分11、用于驱动清洁机器人10行走的驱动部分17、在行走过程中检测障碍物的障碍物检测部分12、与外部装置20和充电部分30发射和接收的收发器部分13、控制每一个元件的操作的机器人控制部分14、将用户的操作信号输入到机器人控制部分14中的机器人操作部分15，以及给清洁机器人10的操作供应电力的机器人电源部分16。如图3所示，外部装置20包括接收要发射至清洁机器人10的机器人信号的机器人信号接收部分21、给清洁机器人创建清洁区域参考点的信号的指示器信号控制部分22、创建虚拟墙壁信号以便向清洁机器人通知行走限制区域的虚拟墙壁信号控制部分23、控制机器人信号接收部分21、指示器信号控制部分22和虚拟墙壁信号控制部分23的操作的外部装置控制部分24、允许用户将设置值输入外部装置控制部分24的外部装置操作部分25、给系统的操作供应外部电源的外部装置电源部分26，以及响应于指示器信号控制部分22和虚拟墙壁信号控制部分23所创建的信号而产生信号的外部装置收发器部分。
在此，外部装置收发器部分包括外部装置远程收发器部分28a和外部装置本地收发器部分28b，外部装置远程收发器部分通过给清洁机器人10发射信号来引导清洁机器人，外部装置本地收发器部分提供确定的位置信号用于当清洁机器人10靠近障碍物时防止其碰撞。外部装置远程收发器部分28a由能够感测I 5m的远程光学传感器形成，而外部装置本地收发器部分28b由感测30cm内的光学传感器形成。在此，优选地，将外部装置读书器(transcriber)部分分别安装在前侧、左侧和右侧，从而有效地沿三个方向发射和接收信号。在本发明的优选实施例中，外部装置20可能配备有外部装置机器人充电部分，允许利用清洁机器人10给外部装置20充电。外部装置机器人充电部分特征在于外部装置电源部分26由二次电池26a形成，以及外部装置充电连接部分18在清洁机器人10本体的外表面处形成，并且机器人连接充电部分27在外部装置20的本体的外表面处形成。外部装置充电连接部分18可以用作机器人充电连接部分19，反之亦然。下面将描述本发明的控制操作。如图4所示，在清洁机器人系统的控制方法中，所述系统由自动吸入并清扫灰尘及异物的清洁机器人10、至少一个发射指示器和虚拟墙壁设置功能的外部装置20以及给清洁机器人10充电的充电部分30形成，清洁机器人系统的控制方法包括:机器人清洁步骤100，发射指示器信号通知外部装置20指示清洁区域，因此清洁机器人10以区块为单位对清洁区域进行清洁；以及虚拟墙壁设置步骤200，发射虚拟墙壁信号，使得外部装置20允许清洁机器人10认知机器人清洁步骤100中的限制接近区域。如图5所示，机器人清洁步骤100包括:指示器操作步骤110，当用户操作外部装置的外部装置操作部分25时，允许外部装置20执行指示器操作；指示器信号发射步骤120，允许经由指示器操作步骤110已经设置用于指示器操作的外部装置发射指示器信号；清洁机器人行走步骤130，允许清洁机器人10经由指示器信号发射步骤120接收信号并且行走；以及区块单元清洁步骤140，允许清洁机器人在清洁机器人行走步骤130中移动由外部装置20认知的清洁区域，并且在指示器点周围以区块为单位执行清洁。如图6所示，虚拟墙壁设置步骤200包括虚拟墙壁操作步骤210，当用户操作外部装置20的外部装置操作部分25时，允许外部装置20执行虚拟墙壁设置操作；虚拟墙壁信号发射步骤220，允许经由虚拟墙壁操作步骤210已经设置用于虚拟墙壁设置操作的外部装置20发射虚拟墙壁信号；以及清洁机器人避开行走步骤230，当清洁机器人10到达经由虚拟墙壁信号发射步骤220设置的虚拟墙壁并且接收虚拟墙壁信号时，允许清洁机器人10绕过虚拟墙壁。作为本发明的另一个实施例，如图7所示，还提供了唤醒操作步骤300，只有当清洁机器人10接近时，才随着外部装置20操作按照用户的操作选择性地发射指示器信号或者虚拟墙壁信号。 如图8所示，唤醒操作步骤300包括机器人信号发射步骤310，在清洁机器人10行走的同时发射机器人信号；以及唤醒步骤320，允许外部装置20响应于由用户操作设置的指示器信号或者虚拟墙壁信号进行操作，外部装置20已经接收到经由机器人信号发射步骤310发射的信号。
此外，在指示器信号发射步骤120中，允许外部装置发射识别码，并且清洁机器人10基于用户的设置认知清洁区域的外部装置20，从而执行识别码认知清洁步骤。如图9所示，识别码认知清洁步骤包括外部装置识别码输入步骤410，分别将识别码输入到至少两个外部装置20中；清洁设置输入步骤420，将基于用户设置的清洁区域外部装置20的识别码输入到清洁机器人10中；以及外部装置识别步骤430，通过当清洁机器人10行走时基于从外部装置20发射的指示器信号来认知识别码，当信号是基于清洁设置的外部装置20的指示器信号时，执行清洁机器人行走步骤130。在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的清洁机器人系统的清洁步骤。当假定利用由清洁机器人10、外部装置20和充电部分30形成的清洁机器人系统进行某些清洁时，将充电部分30定位在清洁机器人10的待机位置，并且将充电部分30与设置在墙壁上或者其他地方的电源插座电连接。在此,与充电部分30 B齿合的清洁机器人10保持在充电模式或者工作待机模式。外部装置20位于需要清洁的区域。通过操作外部装置操作部分25发射指示器信号以召唤(call)清洁机器人10。当在完成根据本发明的清洁机器人系统的安装的状态下基于用户操作从外部装置20发射指示器信号时，在充电部分30的处于待机模式的清洁机器人10朝着发射指示器信号的区域移动，即朝向需要清洁的并且基于机器人清洁步骤100正在发射指示器信号的外部装置20所定位的区域，然后以区块为单位清洁区域，区块类似于关于外部装置20的棋盘(go board)。当在根据本发明的清洁过程中在清洁区域内存在需要保护以防止清洁机器人10碰撞的昂贵家具之类的或者需要防止清洁机器人10从已设置的区域逃离时，准备至少两个外部装置20，并且用户在虚拟墙壁设置步骤200的帮助下操作外部装置20的外部装置操作部分25，从而向清洁机器人10发射虚拟墙壁设置信号，虚拟墙壁设置信号限制进一步接近和行走。在经由虚拟墙壁设置步骤200设置虚拟墙壁的状态下，当正忙于清洁的清洁机器人10更靠近已设置的虚拟墙壁时，清洁机器人10基于虚拟墙壁信号停止接近已设置的虚拟墙壁并且停止行走，然后绕开已设置的虚拟墙壁继续行走，按照这种方式可以保护昂贵家具之类的免受清洁机器人10的碰撞。防止清洁机器人10接近或者行走至清洁机器人10可能跌落或者不应该行走的地方。下面将描述在由根据本发明的清洁机器人系统清洁的过程中的唤醒操作步骤。在唤醒操作步骤中(其中只有当外部装置20接收清洁机器人10的信号并且随后发射指示器信号或者虚拟墙壁信号，基于用户操作要求清洁工作时，清洁机器人10才唤醒)，在充电部分30处在待机模式的清洁机器人10发射机器人信号。在清洁机器人10发射机器人信号并且行走的同时，当正在靠近清洁机器人10的外部设备20接收机器人信号时，仍然处在待机模式的外部装置20基于用户设置发射指示器信号或者虚拟墙壁信号，然后清洁机器人10响应于来自外部装置200的信号选择机器人清洁步骤100或者虚拟墙壁设置步骤200。
下面将描述识别码认知清洁步骤，其中向外部发射识别码。在由清洁机器人10、外部装置20和充电部分30形成的清洁机器人系统中，在每一个清洁区域均提供外部装置20。在这种状态下，当由清洁机器人系统执行清洁时，其中对清洁机器人系统进行编程以发射指示器信号和识别信号，基于用户操作将每一个外部装置20设置为发射不同的识别码(例如，nol、no2、no3……no η)，并且响应于用户操作基于多个外部装置20的最高优先级设置清洁机器人10。在每一个外部装置20均具有不同的识别码、由用户设置清洁机器人10、然后清洁机器人10开始行走进行清洁的状态下，当多个外部装置20发射指示器信号时，清洁机器人10朝向正在发射与多个来自外部装置的信号中最高优先级相对应的信号的外部装置20移动，从而执行清洁。在识别码认知清洁步骤的·过程中可以选择性地执行基于唤醒操作步骤300的清洁步骤。工业实用性如上所述，本发明基本上涉及通过提供至少一个具有指示器功能的外部装置在清洁区域参考点周围以区块为单位执行清洁，从而不留下未清洁的区域。由于外部装置配备有虚拟墙壁设置功能，因此可以限制清洁机器人接近已设置的虚拟墙壁，按照这种方式可以保护昂贵家具等免受由于清洁机器人碰撞的损坏，同时防止清洁机器人在清洁过程中从已设置的清洁区域逃离。此外，由于外部装置设计用于基于唤醒操作步骤操作，因此外部装置可以处在待机模式，而不与清洁机器人通信，这样使电功率的消耗最小化。由于外部装置发射指示器信号和识别码，因此可以基于用户的选择设置清洁区域，从而更有效地执行清洁。外部装置配备有机器人连接充电部分，并且清洁机器人配备有外部装置充电连接部分，所以可以在清洁机器人的帮助下执行外部装置的充电，因而可以在没有任何外部电源的地方安装外部装置。因为可以在不背离本发明精神或者本质特征的情况下以若干的形式实现本发明，还应当理解的是，除非另有说明，上述示例不受限于任何前述的细节，而是应当在所附权利要求所限定的精神和范围内被广义地理解，因此规定落在权利要求的要求(meets)和边界或者这种条件和边界的等同内的所有变化和修改都包含在所附权利要求中。
权利要求
1.一种清洁机器人系统，包括: 清洁机器人10，所述清洁机器人自动地吸入并且清扫灰尘及异物，同时避开和绕过前方的障碍物； 至少一个外部装置20，所述至少一个外部装置具有指示器和虚拟墙壁设置功能，用于允许所述清洁机器人10认知清洁参考点和行走限制区域，以及充电部分30,所述充电部分对所述清洁机器人10充电， 其中所述清洁机器人10包括: 清洁部分U，吸入并清扫清洁区域中的灰尘和异物； 驱动部分17，驱动所述清洁机器人10 ； 障碍物检测部分12 ，在行走过程中检测障碍物； 收发器部分13，与所述外部装置20和所述充电部分30通信； 机器人控制部分14，控制每一个元件的操作； 机器人操作部分15，将用户的操作信号输入到所述机器人控制部分14中；以及 机器人电源部分16，供应用于所述清洁机器人10的操作的电力；以及 其中所述外部装置20每一个均包括: 机器人信号接收部分21，接收向所述清洁机器人10发射的机器人信号； 指示器信号控制部分22，向所述清洁机器人创建清洁区域参考点的信号； 虚拟墙壁信号控制部分23，创建虚拟墙壁信号，以便向所述清洁机器人通知行走限制区域； 外部装置控制部分24，控制所述机器人信号接收部分21、所述指示器信号控制部分22和所述虚拟墙壁信号控制部分23的操作； 外部装置操作部分25，帮助将用户的设置值输入到所述外部装置控制部分24中； 外部装置电源部分26，供应用于元件操作的电力；以及 外部装置收发器部分，响应于从所述指示器信号控制部分22和所述虚拟墙壁信号控制部分23发射的信号而发射信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述外部装置收发器部分包括: 外部装置远程收发器部分28a，通过向远程定位的清洁机器人10发射信号来执行引导；以及 外部装置本地收发器部分28b，防止正在靠近障碍物的清洁机器人10的碰撞并且提供确定的位置信号，将所述外部装置收发器部分分别安装在前侧、左侧和右侧，从而沿三个方向发射信号。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述外部装置20每一个均包括外部装置机器人充电装置，用于在所述清洁机器人10的帮助下充电，并且所述外部装置机器人充电装置的特征在于所述外部装置电源部分26由可再充电二次电池26a形成，在所述清洁机器人10本体的外表面处设置外部装置充电连接部分18，在外部装置20的本体的外表面处设置机器人连接充电部分27。
4.一种清洁机器人系统的控制方法，所述清洁机器人系统由自动地吸入并清扫灰尘及异物的清洁机器人10、发射指示器和虚拟墙壁设置功能的至少一个外部装置20和对所述清洁机器人10充电的充电部分30形成，该清洁机器人系统的控制方法包括:机器人清洁步骤100，发射指示器信号通知所述外部装置20指示清洁区域，因此清洁机器人10以区块为单位清扫所述清洁区域；以及 虚拟墙壁设置步骤200，发射虚拟墙壁信号，使得所述外部装置20允许所述清洁机器人10在所述机器人清洁步骤100中认知限制接近区域。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述机器人清洁步骤100包括: 指示器操作步骤110，当用户操作所述外部装置的外部装置操作部分25时，允许所述外部装置20执行指示器操作； 指示器信号发射步骤120，允许经由所述指示器操作步骤110已经设置用于所述指示器操作的外部装置发射指示器信号； 清洁机器人行走步骤130，允许所述清洁机器人10经由所述指示器信号发射步骤120接收信号并且行走；以及 区块单元清洁步骤140，允许所述清洁机器人在所述清洁机器人行走步骤130中移动由所述外部装置20认知的清洁区域，并且在所述指示器点周围以区块为单位执行清洁。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述虚拟墙壁设置步骤200包括: 虚拟墙壁操作步骤210，当用户操作所述外部装置20的外部装置操作部分25时，允许所述外部装置20执行虚拟墙壁设置操作； 虚拟墙壁信号发射步骤220，允许经由所述虚拟墙壁操作步骤210已经设置用于所述虚拟墙壁设置操作的外部装置20发射虚拟墙壁信号；以及 清洁机器人避开行走步骤230，当所述清洁机器人10到达经由所述虚拟墙壁信号发射步骤220设置的虚拟墙壁并且接收虚拟墙壁信号时，允许所述清洁机器人10绕过虚拟墙壁。
7.根据权利要求4所述的方法，还包括:唤醒操作步骤300，当所述外部装置20只有在所述清洁机器人10接近时操作时，按照用户的操作选择性地发射指示器信号或者虚拟墙壁信号，所述唤醒操作步骤300包括:机器人信号发射步骤310，在所述清洁机器人10行走的同时发射机器人信号；以及唤醒步骤320，允许所述外部装置20响应于由用户操作设置的指示器信号或者虚拟墙壁信号进行操作，所述外部装置20已经接收到经由所述机器人信号发射步骤310发射的信号。
8.根据权利要求4所述的方法，其中在所述指示器信号发射步骤120中，允许所述外部装置发射识别码，并且所述清洁机器人10基于用户设置认知所述清洁区域的外部装置20，从而执行识别码认知清洁步骤，其中所述识别码认知清洁步骤包括: 外部装置识别码输入步骤410，分别将识别码输入到至少两个外部装置20中； 清洁设置输入步骤420，基于用户设置将清洁区域的外部装置20的识别码输入到所述清洁机器人10中；以及 外部装置识别步骤430，通过当清洁机器人10行走时基于从外部装置20发射的指示器信号来认知识别码，当所述信号是基于清洁设置的外部装置20的指示器信号时，执行所述清洁机器人行走步骤130。
全文摘要
本发明公开了一种清洁机器人系统及其控制方法，使得能够在所述清洁机器人的帮助下可靠并且快速地进行清洁。所述清洁机器人系统包括至少一个外部装置，每一个外部装置都由指示器和虚拟墙壁设置功能形成，在所述外部装置的帮助下可以由清洁区域参考点周围的模块单元执行清洁工作，从而不留下未清洁的区域。由于可以利用由外部装置设置的虚拟墙壁设置来限制所述清洁机器人的接近，因此可以防止任何由于所述清洁机器人的碰撞对家具的损坏，并且可以阻止所述清洁机器人逃离已设置的清洁区域。
文档编号G05D1/02GK103220955SQ201180055480
公开日2013年7月24日 申请日期2011年4月27日 优先权日2010年9月20日
发明者李万熙, 李麒勇, 宋昌南 申请人:玛纽尔公司