专利名称：自移动机器人长边作业移动控制总成的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自移动机器人长边作业移动控制总成，属于小家电制造技术领域。
背景技术：
自移动机器人以其体积小巧、运动灵活越来越受到使用者的青睐，尤其是包括擦玻璃机器人(又名窗宝)、扫地机器人(又名地宝)和打蜡机器人等在内的小型自移动机器人，更是得到了广泛的使用。但现有自移动机器人在作业过程中的运动方式比较复杂，比如，一台仅设置有单面撞板的窗宝，在实际清扫过程中需要依靠撞板来判断运动位置和方向，需要不断地进行各种转弯动作，转弯的过程耗费时间过多，工作效率低下且浪费能耗。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人长边作业移动控制总成，其结构简单，只需在现有设备上稍有改进，即可实现对长边、短边或随机行走作业的控制，大大提高了工作效率；所述自移动机器人长边作业移动控制总成既可以实现手动控制又可以实现自动控制，通过测距、图像等多种方式实现对长边位置的确定，操作简单，使用方便。本实用新型的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的:一种自移动机器人长边作业移动控制总成，所述的自移动机器人包括行走单元和驱动单元，所述长边作业移动控制总成包括传感单元和控制单元，所述控制总成还包括长边方向判断单元和方向识别单元，所述长边方向判断单元与所述控制单元相连，控制单元根据长边方向判断单元输出的信号确定待作业区域的长边方向，方向识别单元控制行走单元沿所述长边方向行走作业。为了便于使用者实现对自移动机器人移动方向的手动控制，所述长边方向判断单元包含设置在自移动机器人上或遥控终端上的方向控制键或滑动触摸屏，控制单元根据使用者对方向控制键的选择，手动控制行走单元沿待作业区域的长边行走作业。根据需要，所述的方向识别单元为内置在自移动机器人中的加速度计、陀螺仪、码盘以及电子指南针中的任意一个或其组合。所述长边方向判断单元包括测距单元，所述测距单元与所述控制单元相连，控制单元根据测距单元输出的距离信号确定所述待作业区域的长边方向，自动控制行走单元沿待作业区域的长边行走作业。所述的测距单元为激光测距仪或编码器或计数器或超声波测距仪。具体来说，所述传感单元输出自移动机器人处于待作业区域的位置信号给控制单元，控制单元根据该位置信号控制行走单元使自移动机器人沿直线方向行走，同时控制测距单元的开启或关闭，并将经过计算比较之后的距离信号反馈给控制单元。根据需要，所述传感单元包括接触式传感器或非接触式传感器；所述的接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶；所述的非接触式传感器为红外传感器或超声传感器。[0012]另外，所述长边方向判断单元包含图像传感器，所述图像传感器用于拍摄所述待作业区域的画面，控制单元依据所述画面确定待作业区域的长边方向。[0013]所述的自移动机器人为擦玻璃机器人、扫地机或打蜡机。[0014]综上所述，本实用新型提供一种自移动机器人长边作业移动控制总成，该结构简单，只需在现有设备上稍有改进，即可实现对长边、短边或随机行走作业的控制，大大提高了工作效率；既可以实现手动控制又可以实现自动控制，通过测距、图像等多种方式实现对长边位置的确定，控制方法操作简单，使用方便。[0015]
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。
[0016]图1为本实用新型自移动机器人长边作业移动控制总成的整体结构示意图；[0017]图2为本实用新型实施例一行走方向示意图；[0018]图3为本实用新型实施例二行走方向示意图；[0019]图4为本实用新型实施例三行走方向示意图；[0020]图5为本实用新型实施例四行走方向示意图；[0021]图6和图7分别为本实用新型擦玻璃机器人作业行走方式示意图；[0022]图8为本实用新型实施例五行走方向示意图。
具体实施方式
[0023]图1为本实用新型自移动机器人长边作业移动控制总成的整体结构示意图。如图1所示，本实用新型提供一种自移动机器人长边作业移动控制总成，所述的自移动机器人100包括行走单元110和驱动单元,所述长边作业移动控制总成包括传感单元和控制单元，所述控制总成还包括长边方向判断单元和方向识别单元，所述长边方向判断单元与所述控制单元相连，控制单元根据长边方向判断单元输出的信号确定待作业区域S的长边方向，方向识别单元控制行走单元沿所述长边方向行走作业。为了便于使用者实现对自移动机器人移动方向的手动控制，所述长边方向判断单元包含设置在自移动机器人100本体上或者遥控终端上的方向控制键120，该方向控制键120可以是实体按键或者滑动触摸屏。当使用遥控终端时，自移动机器人100本体上对应设置方向信号接收器。控制单元根据使用者对方向控制键120或滑动触摸屏的选择，或者根据方向信号接收器接收使用者的遥控信号，手动控制行走单元沿待作业区域S的长边行走作业。根据需要，所述的方向识别单元为内置在自移动机器人中的加速度计、陀螺仪、码盘以及电子指南针中的任意一个或其组合。所述长边方向判断单元包括测距单元，所述测距单元与所述控制单元相连，控制单元根据测距单元输出的距离信号确定所述待作业区域的长边方向，自动控制行走单元沿待作业区域的长边行走作业。所述的测距单元为激光测距仪或编码器或计数器或超声波测距仪。具体来说，所述传感单元输出自移动机器人100处于待作业区域的位置信号给控制单元，控制单元根据该位置信号控制行走单元使自移动机器人100沿直线方向行走，同时控制测距单元的开启或关闭，并将经过计算比较之后的距离信号反馈给控制单元。根据需要，所述传感单元包括接触式传感器或非接触式传感器；所述的接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶；所述的非接触式传感器为红外传感器或超声传感器。另外，所述长边方向判断单元包含图像传感器，所述图像传感器用于拍摄所述待作业区域的画面，控制单元依据所述画面确定待作业区域的长边方向。所述的自移动机器人为擦玻璃机器人、扫地机或打蜡机。上述内容是对本实用新型的整体介绍，以下分为五个不同的实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。实施例一图2为本实用新型实施例一行走方向示意图。如图2所示的实施例中，提供一种扫地机200，首先，将扫地机200置入待作业区域S内；其次，使用者可以根据自己的需要按下设置在扫地机200机体上相应的方向按键210，扫地机200内的控制单元接收到使用者通过方向按键210输入的控制指令后，控制行走单元按照使用者所指示的方向运动。当然，为了方便使用者的操作，除了可以在扫地机200上设置方向按键210之外，也可以通过遥控的方式给扫地机200发送运动指令。例如:扫地机200上设有“长边清扫模式”,且扫地机200上设有“东西”即X方向、“南北”即Y方向两个方向按键。当使用者需要扫地机200沿作业区域的长边方向清扫时，首先需要目测判断长边方向为“东西”方向还是“南北”方向，假设目测判断结果“南北”方向为长边方向，使用者则通过扫地机200上对应的按键或在触摸屏滑动，如:按下“南北”方向按键，扫地机200接收到使用者在方向控制键210的控制信号后，根据扫地机200内置的电子指南针或码盘或加速度计的方向指示，控制驱动行走单元运动，即可对应调节扫地机200沿区域S的长边方向行走清扫。又例如:扫地机200上设有“长边清扫模式”和方向信号接收器，且扫地机200配套设有遥控器，遥控器上相应地设有“东西” “南北”两个按钮或触摸滑钮，使用者同样可以根据目测判断的长边方向，在遥控器上通过按键或触摸屏滑动输入控制信号，扫地机200接收到使用者在遥控终端发送的方向控制信号，并按照该信号的指示控制驱动行走单元运动，即可对应调节扫地机200沿“东西或南北方向行走清扫”。通常情况下，各种作业区域S的形状都可以近似地视为具有长边和短边的矩形空间，或者是四边等长的方形空间，因此，使用者可以根据需要，手动控制扫地机200沿所需方向作业。对于不规则形状的作业区域，如果难以区分长短边方向，可以任意选择一个方向作为长边方向。本实施例通过在扫地机200上设置按键或者通过使用者对遥控终端的控制，人为选择清扫方向。因扫地机200内置有电子指南针或码盘或加速度计等，将扫地机200放置在作业区域S的任意位置时，通过按键选择，扫地机200在电子指南针或码盘或加速度计等的指示下可以确定按键选择的方向，控制单元控制扫地机原地旋转至对应的方向，再开始进行清扫作业。习惯性的，室内房间大都呈“东西”或“南北”走向。当房间呈没有特定走向的矩形时，扫地机上设有初始绝对方向，如“北向”，可以通过如电子指北针来实现对初始绝对方向的确认。为了保证扫地机在没有特定走向的作业空间中仍然能够保持沿长边方向行走作业，在扫地机上还设置有方向旋钮，使用者确定房间的长边方向后，可方便的通过方向旋钮旋转一定角度即可得到该房间的长边方向，从而使扫地机沿该长边方向行走作业。该方向旋钮既可以与“东西”和“南北”按键设置在一起，也可以单独设置。实施例二[0029]图3为本实用新型实施例二行走方向示意图。如图3所示，本实施例中提供一种打蜡机300，同样被置入待作业区域S内。打蜡机300上设置“长边清扫模式”的按键或触摸键，或者与其配套的遥控器上相应地设有“长边清扫模式”的按钮或触摸键，使用者操作打蜡机300上的按键或按下遥控器上的按钮，控制单元接收到进入该“长边清扫模式”的信号后，首先，打蜡机300的机体内置的长边方向判断单元包含的激光测距仪310 (LDS)对作业区域S的空间进行扫描测距，控制单元根据接收到的距离信号建立坐标系，随后打蜡机300可以获得作业区域S的所有坐标，因而打蜡机300移动后也可实时获得自身所处该坐标系内的坐标位置。控制单元根据该坐标系可以确定待作业区域S的长边方向，即图示的Y方向。然后，根据电子指南针或码盘或加速度计等的方向指示，控制单元控制打蜡机300原地旋转至对应的方向，再沿着作业区域S的该长边方向，即Y方向移动作业。对于不规则形状的作业区域，打蜡机300难以区分长、短边方向时，可以任意选择一个方向作为长边方向。另外，还可采用图像传感器来确定作业区域S的长边方向。具体来说，打蜡机300进入作业区域S后，首先由自带的摄像头对作业环境进行扫描拍摄，由图像处理单元对获取的拍摄画面进行数据处理，然后控制单元根据图像处理单元输出的数据建立坐标系，随后打蜡机300可以获得作业区域内的坐标，从而确定作业区域S的长边方向，即图示的Y方向；或者控制单元根据图像处理单元输出的数据确定作业区域的轮廓线长度，从而确定作业区域S的长边方向，即图示的Y方向。本实施例中，打蜡机300除了接收使用者“长边清扫模式”的信号进入“长边清扫模式”外，也可以自动进入“长边清扫模式”，其具体通过测距仪来自动识别待作业区域的长边方向，从而沿该长边方向自动行走作业。实施例三图4为本实用新型实施例三行走方向示意图。如图4所示，本实施例中提供一种擦玻璃机器人400，在该擦玻璃机器人400上设置有两个方向键410，分别为“竖直”方向、即Y方向和“水平”方向、即X方向，或者与其配套设有遥控器，遥控器上相应地设有“竖直”方向和“水平”方向两个按钮或触摸滑钮。如果使用者希望擦玻璃机器人400沿作业区域S的长边方向清扫，那么首先需要目测判断玻璃的长边方向为“竖直”还是“水平”，然后使用者通过对应的按键或在触摸屏滑动，擦玻璃机器人400接收到使用者在本身的按键信号或遥控终端发送的方向控制信号，根据擦玻璃机器人400内置的双轴加速计的方向指示控制驱动行走单元运动，即可对应调节擦玻璃机器人400沿玻璃的长边方向行走作业。本实施例中，通过在擦玻璃机器人400上设置按键，人为选择识别长边清扫方向。使用者按键选择“水平”或“竖直”方向后，因擦玻璃机器人400内置有重力加速度计或双轴加速度计420，将擦玻璃机器人400放置在作业区域S的任意位置时，擦玻璃机器人400在双轴加速度计的指示下自动调节或旋转至按键选择的“水平”或“竖直”方向。通常双轴加速度计包含一个测量重力加速度的轴，该重力加速度轴指示的方向即为竖直方向、即Y方向，自该轴方向旋转90度即为水平方向、即X方向。控制单元控制擦玻璃机器人400原地旋转至对应的竖直或水平方向，再开始进行长边清洁作业。习惯性地，通常窗户上的玻璃呈竖直矩形。若玻璃为“倾斜”的平行四边形或矩形时，擦玻璃机器人设有初始绝对方向如“竖直”，该初始绝对方向是通过重力加速度计确定的。使用者确定玻璃的长边方向后，可方便的通过擦玻璃机器人上的方向旋钮旋转一定角度即可得到该玻璃的长边方向，擦玻璃机器人从而沿该长边方向行走作业。[0034]实施例四[0035]图5为本实用新型实施例四行走方向示意图。如图5所示，本实施例中提供一种擦玻璃机器人400，整个的控制过程是这样的:首先，将擦玻璃机器人置于待作业区域S内的起始位置，且该起始位置为待作业区域S的边角位置A。其次，擦玻璃机器人400识别待作业区域的长边方向。具体来说，擦玻璃机器人400以待作业区域S的边角位置A为起点，从第一边缘SI沿X方向运动到与第一边缘SI相对的第二边缘S2的位置B，运动同时测距，得到DX ;擦玻璃机器人400在位置B原地转向90°，从第三边缘S3沿Y方向运动到与第三边缘S3相对的第四边缘S4，运动同时测距，得到DY ；比较DX和DY的大小，如果DX>DY，代表这是一块足够宽的玻璃，擦玻璃机器人400在清扫时会沿着X轴做“Z”字或者“弓”字形清扫；如果DX〈DY，代表这是一块足够长的玻璃，擦玻璃机器人400在清扫时会沿着Y轴做“Z”字或者“弓”字形清扫；iDX和DY相等时，X方向与Y方向均为长边方向，擦玻机器人可以任意选择其中的一个方向行走作业。也就是说，DX和DY相比，数值较大的运动方向为长边方向。最后，擦玻璃机器人400根据上述的识别结果，确定长边位置并沿长边行走作业。通过重力加速度计或双轴加速度计的方向指示，控制单元控制擦玻璃机器人400原地旋转至对应的X (水平)或Y (竖直)方向后，即可沿着作业区域S的长边方向X或Y方向进行移动作业。[0036]图6和图7分别为本实用新型擦玻璃机器人作业行走方式示意图。如图6或图7所示，具体来说，为了保证对待作业区域S进行全面地清洁，擦玻璃机器人400行走作业的行走方式可以采用“Z”字形或“弓”字形。沿长边做“Z”字或者“弓”字形清扫，可以减少擦玻璃机器人400在作业过程中的转弯次数，提高清洁效率。[0037]实施例五[0038]图8为本实用新型实施例五行走方向示意图。如图8所示，本实施例所提供的也是一种擦玻璃机器人400，但其起始位置与实施例四有所不同，该起始位置位于待作业区域S内的任意位置。由于起始位置的不同，测距单元对路径的测量方式也会有所不同，具体来说，包括如下步骤:首先，擦玻璃机器人400以起始位置A为起点,沿X方向运动到第一边缘SI的B位置后立即原地转向180°，向与第一边缘SI相对的第二边缘S2运动到C位置，运动同时测距，得到DX’ ；擦玻璃机器人400在C位置原地转向90°，沿Y方向运动到第三边缘S3的D位置后立即原地转向180°，向与第三边缘S3相对的第四边缘S4运动到E位置，运动同时测距，得到DY’；比较DX’和DY’的大小，确定数值较大的运动方向为长边方向。之后，擦玻璃机器人400根据上述的识别结果，确定沿长边行走作业。通过重力加速度计或双轴加速度计的方向指示，控制单元控制擦玻璃机器人400原地旋转至对应的X或Y方向，SP可沿着该作业区域S的长边方向X或Y进行移动作业。当然，进一步地，DX和DY相等时，X方向与Y方向均为长边方向，擦玻璃机器人400可以随机选择其中的任意一个方向行走作业。[0039]结合上述五个实施例的内容可知，自移动机器人判断长边时，在沿着X轴或Y轴行走的过程中，如果是地面处理机器人或处理有框玻璃的擦玻璃机器人，可以采用撞板或者开关等传感器来感知作业区域的边缘；如果是处理无框玻璃的擦玻璃机器人，还可以采用边界检测机构或超声波传感器来探测无框玻璃的边缘。在擦玻璃机器人的控制过程中，X和Y方向行走距离的测量可采用编码器或计算器或计时器等。每一个轴长的确定需要擦玻璃机器人两次运行到玻璃的边缘去自动探测。但是使用者也可以将起始位置放置在玻璃的一边边缘或边角上，这样就只需要一次探测即可完成对玻璃X或Y方向玻璃长度的确定。[0040] 综上所述，本实用新型提供一种自移动机器人长边作业移动控制总成，其结构简单，只需在现有设备上稍有改进，即可实现对长边、短边或随机行走作业的控制，大大提高了工作效率；所述自移动机器人长边作业移动控制总成既可以实现手动控制又可以实现自动控制，通过测距、图像等多种方式实现对长边位置的确定，操作简单，使用方便。
权利要求1.一种自移动机器人长边作业移动控制总成，所述的自移动机器人(100)包括行走单元和驱动单元，所述长边作业移动控制总成包括传感单元和控制单元，其特征在于，所述控制总成还包括长边方向判断单元和方向识别单元，所述长边方向判断单元与所述控制单元相连，控制单元根据长边方向判断单元输出的信号确定待作业区域的长边方向，方向识别单元控制行走单元沿所述长边方向行走作业。
2.如权利要求1所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述长边方向判断单元包含设置在自移动机器人(100)上或遥控终端上的方向控制键(120)或滑动触摸屏，控制单元根据使用者对方向控制键(120)的选择，手动控制行走单元沿待作业区域的长边行走作业。
3.如权利要求1所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述的方向识别单元为内置在自移动机器人中的加速度计、陀螺仪、码盘以及电子指南针中的任意一个或其组合。
4.如权利要求3所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述长边方向判断单元包括测距单元，所述测距单元与所述控制单元相连，控制单元根据测距单元输出的距离信号确定所述待作业区域的长边方向，自动控制行走单元沿待作业区域的长边行走作业。
5.如权利要求4所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述的测距单元为激光测距仪或编码器或计数器或超声波测距仪。
6.如权利要求4所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述传感单元输出自移动机器人处于待作业区域的位置信号给控制单元，控制单元根据该位置信号控制行走单元使自移动机器人沿直线方向行走，同时控制测距单元的开启或关闭，并将经过计算比较之后的距离信号反馈给控制单元。
7.如权利要求6所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述传感单元包括接触式传感器或非接触式传感器； 所述的接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶； 所述的非接触式传感器为红外传感器或超声传感器。
8.如权利要求4所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述长边方向判断单元包含图像传感器，所述图像传感器用于拍摄所述待作业区域的画面，控制单元依据所述画面确定待作业区域的长边方向。
9.如权利要求1所述的自移动机器人长边作业移动控制总成，其特征在于，所述的自移动机器人(100 )为擦玻璃机器人(400 )、扫地机(200 )或打蜡机(300 )。
专利摘要一种自移动机器人长边作业移动控制总成，所述的自移动机器人(100)包括行走单元和驱动单元，所述长边作业移动控制总成包括传感单元和控制单元，所述控制总成还包括长边方向判断单元和方向识别单元，所述长边方向判断单元与所述控制单元相连，控制单元根据长边方向判断单元输出的信号确定待作业区域的长边方向，方向识别单元控制行走单元沿所述长边方向行走作业。本实用新型结构简单，只需在现有设备上稍有改进，即可实现对长边、短边或随机行走作业的控制，大大提高了工作效率；自移动机器人长边作业移动控制总成既可以实现手动控制又可以实现自动控制，通过测距、图像等多种方式实现对长边位置的确定，操作简单，使用方便。
文档编号G05D1/02GK203070099SQ20132000360
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者汤进举, 张晓骏 申请人:科沃斯机器人科技(苏州)有限公司