一種清潔機(jī)器人及用于控制其避開障礙物的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種清潔機(jī)器人，包括至少一組光發(fā)射接收組件，各組光發(fā)射接收組件包括具有兩個(gè)光發(fā)射器的光發(fā)射單元和具有一個(gè)光接收器的光接收單元，兩個(gè)光發(fā)射器能發(fā)出具有一大一小不同光束角的光束，兩個(gè)光發(fā)射器所對(duì)應(yīng)的光發(fā)射區(qū)域分別與光接收器所對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)域有部分區(qū)域相重疊。通過在各組光發(fā)射接收組件中設(shè)置能發(fā)出具有不同光束角光束的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器，使得光接收器在接收自障礙物反射的兩股反射光時(shí)接收效率更高，而且機(jī)器人在判斷機(jī)器人主體是否已經(jīng)靠近障礙物時(shí)，不受障礙物表面材質(zhì)和形狀的影響，使得清潔機(jī)器人在進(jìn)行清潔工作時(shí)能，即使在障礙物的周邊區(qū)域也能實(shí)現(xiàn)很好的清掃。
【專利說明】一種清潔機(jī)器人及用于控制其避開障礙物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種清潔機(jī)器人及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]清潔機(jī)器人是一種全智能清潔裝置，該裝置在不受用戶控制的情況下通過在被清潔的清潔區(qū)域上自主移動(dòng)進(jìn)行清潔其余的清潔工作。由于清潔機(jī)器人是自動(dòng)移動(dòng)的，因此在移動(dòng)過程中難免會(huì)遇到墻壁、家具等障礙物。而且一旦機(jī)器人與障礙物發(fā)生碰撞后，機(jī)器人的移動(dòng)方向?qū)?huì)發(fā)生改變，而且這種改變很難控制，因此，現(xiàn)有技術(shù)中清潔機(jī)器人上均設(shè)置有障礙物感測(cè)模塊，通過設(shè)置障礙物感測(cè)模塊能夠使得清潔機(jī)器人盡量少的與障礙物發(fā)生碰撞O
[0003]目前，清潔機(jī)器人上的障礙物感測(cè)模塊的工作原理為通過傳感器發(fā)射光、超聲波等，并以檢測(cè)信號(hào)的形式檢測(cè)在被障礙物反射之后返回的光或超聲波?；跈z測(cè)信號(hào)之間的時(shí)差、相位差或強(qiáng)度差，障礙物傳感器辨別是否存在障礙物以及從傳感器到障礙物的距離。障礙物傳感器可基于被反射的光或超聲波的反射角度來辨別從傳感器到障礙物的距離。利用發(fā)射光來檢測(cè)障礙物的感測(cè)模塊存在的弊端為:當(dāng)障礙物表面不是平整表面或光吸收率不同的障礙物表面時(shí)，障礙物感測(cè)模塊能夠檢測(cè)到的時(shí)間會(huì)不同，這樣就會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人在執(zhí)行避開障礙物指令時(shí)距離障礙物的距離有遠(yuǎn)有近，從而使得機(jī)器人不能完成統(tǒng)一的清潔標(biāo)準(zhǔn)。利用超聲波來檢測(cè)障礙物的感測(cè)模塊存在的弊端為:聲波發(fā)射需要一定的掃描時(shí)間，基于該原因，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人直接與障礙物發(fā)生碰撞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述存在的技術(shù)不足，本發(fā)明的第一目的是提供一種障礙物感測(cè)效率高的清潔機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明的第二目的是提供一種高效的、用于控制清潔機(jī)器人避開障礙物的控制方法。
[0006]為了達(dá)到上述的第一目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種清潔機(jī)器人，包括機(jī)器人主體、驅(qū)動(dòng)所述的機(jī)器人主體在待清潔區(qū)域內(nèi)移動(dòng)與/或轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊、設(shè)置在所述的機(jī)器人主體上并被用來檢測(cè)清潔區(qū)域內(nèi)是否存在障礙物的障礙物感測(cè)模塊、控制所述的驅(qū)動(dòng)模塊工作的主控模塊，所述的障礙物感測(cè)模塊包括至少一組光發(fā)射接收組件，各組所述的光發(fā)射接收組件包括:
光發(fā)射單元，包括設(shè)有第一光源的第一光發(fā)射器和設(shè)有第二光源的第二光發(fā)射器，所述的第一光發(fā)射器具有第一軸心線且能夠發(fā)出具有第一光束角的第一光束，所述的第一光發(fā)射器對(duì)應(yīng)具有第一光發(fā)射區(qū)域，所述的第二光發(fā)射器具有第二軸心線且能夠發(fā)出具有第二光束角的第二光束或能夠發(fā)出細(xì)平行光束，所述的第二光發(fā)射器對(duì)應(yīng)具有第二光發(fā)射區(qū)域，所述的第一光束角的角度大于所述的第二光束角的角度，所述的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器先后交替發(fā)射相應(yīng)的光束； 光接收單元，包括設(shè)有光敏元件的光接收器，所述的光接收器能夠接收所述的第一光束遇到障礙物表面后的第一反射光以及接收所述的第二光束遇到障礙物表面后的第二反射光，所述的光接收器與所述的主控模塊相信號(hào)連接，所述的光接收器具有第三軸心線且能夠接收具有第三光束角的光束，所述的光接收器對(duì)應(yīng)具有光接收區(qū)域，所述的第三光束角的角度大于所述的第二光束角的角度；
所述的第一光發(fā)射區(qū)域與所述的光接收區(qū)域有部分區(qū)域相重疊，所述的第二光發(fā)射區(qū)域與所述的光接收區(qū)域有部分區(qū)域相重疊，所述的第二軸心線與所述的第三軸心線相交形成第一相交點(diǎn)，所述的第一相交點(diǎn)位于所述的第一光發(fā)射區(qū)域與所述的光接收區(qū)域相重疊的區(qū)域內(nèi)。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的第一軸心線與所述的第三軸心線相交形成第二相交點(diǎn)，所述的第一相交點(diǎn)至所述的機(jī)器人主體的距離大于所述的第二相交點(diǎn)至所述的機(jī)器人主體的距離。
[0007]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的第一光束角為大于等于50°的角。
[0008]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的第三光束角為大于等于50°的角。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的第二光束角大于0°小于等于15°的角。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器相鄰設(shè)置，所述的第一軸心線與所述的第二軸心線大致相平行。
[0011]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的第一軸心線與所述的第三軸心線以該組光發(fā)射接收組件的中心線為對(duì)稱軸左右對(duì)稱。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的第一光發(fā)射器包括用于安裝第一光源的第一支架，所述的第二光發(fā)射器包括用于安裝第二光源的第二支架，所述的光接收器包括用于安裝光敏元件的第三支架，所述的第一支架、第二支架、第三支架一體設(shè)置。
[0013]為了達(dá)到上述的第二發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種用于控制上述清潔機(jī)器人避開障礙物的方法，該方法包括如下步驟:
所述的光接收器不斷檢測(cè)能否接收到第一反射光信號(hào)或第二反射光信號(hào)，如能接收到第一反射光信號(hào)或第二反射光信號(hào)，則將其接收到的第一反射光或第二反射光信號(hào)實(shí)時(shí)傳送給所述的主控模塊；
當(dāng)所述的主控模塊在設(shè)定時(shí)間內(nèi)既能接收到由所述的光接收器傳送的第一反射光信號(hào)又能接收到由所述的光接收器傳送的第二反射光信號(hào)時(shí)，所述的主控模塊開始判斷每次接收到由所述的光接收器傳送的第二反射光強(qiáng)度的大小關(guān)系，如本次接收到的第二反射光強(qiáng)度小于上一次接收到的第二反射光強(qiáng)度，則所述的主控模塊控制驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行避開障礙物的指令。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述的主控模塊內(nèi)設(shè)置有一光強(qiáng)度閥值，當(dāng)所述的主控模塊接收到由所述的光接收器傳送的第一反射光強(qiáng)度大于等于所述的光強(qiáng)度閥值時(shí)，所述的主控模塊控制所述的驅(qū)動(dòng)模塊在不改變當(dāng)前機(jī)器人主體前進(jìn)方向的情況下降低機(jī)器人主體的前進(jìn)速度。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:通過設(shè)置能發(fā)出具有不同光束角的光束的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器，使得光接收器能夠接收兩種不同的反射光，用這兩種反射光的強(qiáng)度來判斷機(jī)器人主體是否已經(jīng)靠近障礙物時(shí)，從而使得清潔機(jī)器人在進(jìn)行清潔工作時(shí)能不受障礙物表面材質(zhì)和形狀的影響，準(zhǔn)確避開障礙物?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的清潔機(jī)器人的示意圖；
附圖2為本發(fā)明的光發(fā)射接收組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明的光發(fā)射接收組件的原理圖；
附圖4為本發(fā)明的光接收器在工作時(shí)接收到的第一反射光強(qiáng)度與障礙物和機(jī)器人本體之間的距離關(guān)系；
附圖5為本發(fā)明的光接收器在工作時(shí)接收到的第二反射光強(qiáng)度與障礙物和機(jī)器人本體之間的距離關(guān)系；
附圖6為本發(fā)明的另一實(shí)施例的光發(fā)射接收組件的原理圖；
其中:1、機(jī)器人主體；2、輸入/輸出模塊；3、光發(fā)射接收組件；4、光發(fā)射單元；5、光接收單元；41、第一光發(fā)射器；42、第二光發(fā)射器；411、第一光源；412、第一支架；421、第二光源；422、第二支架；413、第一軸心線；423、第二軸心線；51、光接收器；511、光敏元件；512、第三支架；513、第三軸心線。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作以下詳細(xì)描述:
如圖1中所示的清潔機(jī)器人，該清潔機(jī)器人是一種用于地面吸塵的清潔機(jī)器人，其在不需要用戶實(shí)時(shí)控制的情況下，在待清潔區(qū)域行進(jìn)同時(shí)通過從清潔區(qū)域的地面吸入雜質(zhì)(例如，灰塵)來自動(dòng)清潔待清潔區(qū)域的裝置。該清潔機(jī)器人包括機(jī)器人主體1、充電座(圖中未示出)、遙控器(圖中未示出)等。
[0018]機(jī)器人主體I上設(shè)有用于清潔待清潔空間的清潔模塊(未示出)，用于使機(jī)器人主體I移動(dòng)與/或轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊(未示出)，接收用于清潔機(jī)器人的操作命令并顯示關(guān)于清潔機(jī)器人操作信息的輸入/輸出模塊2，用于感測(cè)位于清潔空間障礙物的障礙物感測(cè)模塊，用于儲(chǔ)存各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊(未示出)，用于向機(jī)器人主體供電的電源模塊(未示出)，用于控制機(jī)器人主體的主控模塊(未示出)。其中，障礙物感測(cè)模塊安裝到機(jī)器人主體I的前側(cè)(當(dāng)沿著清潔機(jī)器人的行進(jìn)方向觀看時(shí))，輸入/輸出模塊2安裝在機(jī)器人主體I的頂部。
[0019]清潔模塊通常包括:主刷單元，清掃存在于地面上的灰塵，以將清掃的灰塵引導(dǎo)到吸入口 ；側(cè)刷單元，清潔靠近墻壁的區(qū)域和角落區(qū)域。主刷單元可安裝在形成于機(jī)器人主體下底部的開口(即吸塵口)處，以清潔積聚在機(jī)器人主體所處位置的地面上的灰塵。開口一般設(shè)置在機(jī)器人主體下底部的前半部分上。開口可用作吸入灰塵的灰塵入口。清潔模塊還包括設(shè)置在機(jī)器人主體內(nèi)的真空源單元，以產(chǎn)生吸力。真空源單元用于使被引入到灰塵入口的灰塵運(yùn)動(dòng)到機(jī)器人主體內(nèi)部的集塵盒內(nèi)。
[0020]驅(qū)動(dòng)模塊通常包括一對(duì)行進(jìn)輪和腳輪，根據(jù)行進(jìn)控制信號(hào)使機(jī)器人主體運(yùn)動(dòng)；腳輪能在機(jī)器人主體為改變前進(jìn)方向而發(fā)生旋轉(zhuǎn)同時(shí)保持穩(wěn)定的姿態(tài)。一對(duì)行進(jìn)輪可按照對(duì)稱的方式居中地分別布置在機(jī)器人主體的底部的兩側(cè)處。一對(duì)行進(jìn)輪可在清潔機(jī)器人的主控模塊的控制下執(zhí)行包括移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)操作。腳輪可安裝在機(jī)器人主體下底部的前邊緣部分處。[0021]輸入/輸出模塊2設(shè)置在機(jī)器人主體的頂部。輸入/輸出模塊2包括:多個(gè)操作按鈕，通過用戶輸入用于清潔機(jī)器人的操作命令；顯示面板，顯示關(guān)于清潔機(jī)器人的操作的信息，例如，關(guān)于清潔機(jī)器人是否運(yùn)轉(zhuǎn)的信息、關(guān)于行進(jìn)模式的信息等。
[0022]障礙物感測(cè)模塊包括多組光發(fā)射接收組件3，這些光發(fā)射接收組件3均勻分布安裝在機(jī)器人主體I的前半部分的外周壁面上(此處的前、后位置是以清潔機(jī)器人的行進(jìn)方向來區(qū)分的，機(jī)器人主體在清潔區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，始終自后向前移動(dòng)，下面提及的前、后同方向與此相同)，各組光發(fā)射接收組件3均具有一個(gè)包含障礙物探測(cè)方向以及探測(cè)距離的探測(cè)區(qū)域。光發(fā)射接收組件3的探測(cè)方向有些是朝向機(jī)器人主體I的正前方、有些是朝向機(jī)器人主體的左前方或左側(cè)，有些是朝向機(jī)器人主體I的右前方或右側(cè)，探測(cè)距離為光發(fā)射接收組件所能探測(cè)的遠(yuǎn)近距離。在安裝多組光發(fā)射接收組件3時(shí)，要保證這些光發(fā)射接收組件3的障礙物探測(cè)區(qū)域能至少覆蓋機(jī)器人主體I的前半部分所對(duì)應(yīng)的區(qū)域。光發(fā)射接收組件3能在各自的障礙物探測(cè)區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)是否有障礙物存在，從而為主控模塊控制機(jī)器人主體I執(zhí)行避開障礙物指令提供依據(jù)。下述將詳細(xì)描述各組光發(fā)射接收組件3的具體結(jié)構(gòu)。
[0023]如圖2所示的一組光發(fā)射接收組件3，它由光發(fā)射單元4和光接收單元5兩部分構(gòu)成。光發(fā)射單元4具有第一光發(fā)射器41和第二光發(fā)射器42，第一光發(fā)射器41和第二光發(fā)射器42相鄰設(shè)置，第一光發(fā)射器41包括第一光源411、用于安裝第一光源411的第一支架412，第二光發(fā)射器包括第二光源421、用于安裝光源421的第二支架422。第一光源411和第二光源421可以選用發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光器件，從第一光源411和第二光源421發(fā)出的光可以為不可見紅外線光、可見光等。光接收器5包括一個(gè)光接收器51，光接收器51能夠接收第一光束遇到障礙物表面后的第一反射光以及第二光束遇到障礙物表面后的第二反射光。光接收器51包括光敏兀件511、用于安裝光敏兀件511的第三支架512。該實(shí)施例中，為了減少零部件的數(shù)量，第一支架412、第二支架422、第三支架512—體設(shè)置。
[0024]如圖3所示，第一光發(fā)射器41具有第一軸心線413并能夠發(fā)出具有第一光束角α的第一光束，第一光束角α為大于等于50°的角。此處的第一軸心線413為光學(xué)系統(tǒng)的軸心線，即為第一光發(fā)射器41發(fā)出的光束的光軸或中心線，第一光發(fā)射器41發(fā)出的光束繞此第一軸心線413轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有任何光學(xué)特性的變化(下述提及的第二軸心線、第三軸心線與此處的第一軸心線意義相同)。第一光發(fā)射器41對(duì)應(yīng)第一軸心線413和第一光束角α具有第一光發(fā)射區(qū)域SI，此區(qū)域SI為一寬發(fā)射區(qū)域。第二光發(fā)射器42具有第二軸心線423并能夠發(fā)出具有第二光束角β的第二光束，第二光束角β為大于O小于等于15°的角，第二光發(fā)射器42對(duì)應(yīng)第二軸心線423和第二光束角β具有第二光發(fā)射區(qū)域S2，此區(qū)域S2為一窄發(fā)射區(qū)域。為了使得下述的光接收器5能夠不受干擾的接收第一光束和第二光束遇到障礙物表面發(fā)射后的兩股反射光，第一光發(fā)射器41和第二光發(fā)射器42設(shè)置成先后交替發(fā)射相應(yīng)的光束。第一光發(fā)射器41的第一軸心線413與第二光發(fā)射器42的第二軸心線423相平行。光接收器51具有第三軸心線513且能夠接收具有第三光束角Y的光束，第三光束角Y為大于等于50°的角，光接收器51對(duì)應(yīng)第三軸心線513以及第三光束角Y具有光接收區(qū)域S3，此區(qū)域S3也為一寬接收區(qū)域。由于第一光束和第二光束為先后交替發(fā)射，因此當(dāng)?shù)谝环瓷涔夂偷诙瓷涔饩苓M(jìn)入光接收區(qū)域內(nèi)時(shí)，光接收器51也是先后交替接收到第一反射光和第二反射光的。該實(shí)施例中，第一軸心線413與第三軸心線513以該組光發(fā)射接收組件的中心線P1為對(duì)稱軸左右對(duì)稱設(shè)置。第一光發(fā)射器41的第一光發(fā)射區(qū)域SI與光接收器51的光接收區(qū)域S3有部分區(qū)域相重疊，第二光發(fā)射器42的第二光發(fā)射區(qū)域S2與光接收器51的光接收區(qū)域S3有部分區(qū)域相重疊。第一光發(fā)射器41的第一軸心線413與光接收器51的第三軸心線513在相交形成第二相交點(diǎn)O2，第二軸心線423和第三軸心線513相交形成第一相交點(diǎn)O1，第一相交點(diǎn)O1位于第一光發(fā)射區(qū)域SI與光接收區(qū)域SI相重疊的區(qū)域內(nèi)，并且第一相交點(diǎn)O1至機(jī)器人主體I的距離大于第二相交點(diǎn)O2至機(jī)器人主體I的距離。
[0025]下面闡述一下各組光發(fā)射接收組件3的工作過程:機(jī)器人主體I在清潔區(qū)域內(nèi)向前移動(dòng)進(jìn)行清潔工作，第一光發(fā)射器41和第二光發(fā)射單元42先后交替發(fā)射具有寬光束角的第一光束和具有窄光束角的第二光束。當(dāng)在第一光發(fā)射器41和第二光發(fā)射器42在該光發(fā)射接收組件3相應(yīng)的探測(cè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)障礙物時(shí)，第一光束和第二光束會(huì)在照射到障礙物表面后發(fā)生反射(或漫反射)分別形成第一反射光和第二反射光。由于第一光發(fā)射器41發(fā)出的第一光束較第二光發(fā)射器42發(fā)出的第二光束具有更大的光束角，因此在遇到障礙物后，光接收器51將首先接收到第一反射光的信號(hào)，并且隨著機(jī)器人主體I向障礙物越近，光接收器51接收到的第一反射光的強(qiáng)度將越來越強(qiáng)。于此同時(shí)，在隨著機(jī)器人主體I靠近障礙物的過程中，第二反射光會(huì)逐漸進(jìn)入光接收區(qū)域S3內(nèi)并被光接收器51接收到，由于第二光發(fā)射區(qū)域S2為一窄接收區(qū)域，這樣光接收器51在開始時(shí)接收到的第二反射光的強(qiáng)度較低，隨著機(jī)器人主體I越來越靠近障礙物，光接收器51接收到的第二反射光的強(qiáng)度開始增強(qiáng)，當(dāng)障礙物相對(duì)于機(jī)器人主體I的位置為達(dá)到第一相交點(diǎn)O1處時(shí)，此時(shí)光接收器51接收到的第二反射光的強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，而后隨著機(jī)器人主體I越來越靠近障礙物，光接收器51接收的第二反射光強(qiáng)度開始減弱。
[0026]如圖4、5所示的光接收器51接收到的第一反射光和第二反射光強(qiáng)度隨機(jī)器人主體距離障礙物遠(yuǎn)近而變化的關(guān)系。圖中示出了三種不同外表面顏色的障礙物在遇到第一光束和第二光束后，光接收器所能接收到的第一反射光強(qiáng)度和第二反射光強(qiáng)度。由于黑色表面對(duì)光的吸收率較高，灰色次之，白色最低，因此三種情況下光接收器51接收到第一反射光強(qiáng)度和第二反射光強(qiáng)度均不相同，但是透過圖中的變化曲線可以看出其總的變化規(guī)律是大致相同的。圖4所示的光接收器51接收到第一光發(fā)射器41所對(duì)應(yīng)的第一反射光強(qiáng)度隨機(jī)器人主體距離障礙物遠(yuǎn)近不同而產(chǎn)生的變化關(guān)系，在機(jī)器人主體I與障礙物的距離越來越小的過程中，光接收器51能接收到的第一反射光強(qiáng)度首先持續(xù)增強(qiáng)，當(dāng)障礙物相對(duì)于機(jī)器人主體I的位置為到達(dá)上述提到的第二相交點(diǎn)處O2時(shí)，光接收器51接收的第一反射光強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，而后隨著機(jī)器人主體I距離障礙物越近，第一反射光強(qiáng)度又將逐漸減弱。圖5示出的是光接收器51接收到的第二光發(fā)射器42所對(duì)應(yīng)的第二反射光強(qiáng)度變化曲線，其與附圖4中的光接收器在同一個(gè)工作環(huán)境下工作，在機(jī)器人主體I與障礙物的距離越來越小的過程中，光接收器51能接收到的第二反射光強(qiáng)度在一開始是持續(xù)增強(qiáng)的，當(dāng)障礙物相對(duì)于機(jī)器人主體I的位置為到達(dá)上述提到的第一相交點(diǎn)處O1時(shí)，光接收器51接收的第二反射光強(qiáng)度達(dá)到最大，而后隨著機(jī)器人主體I距離障礙物越近，第二反射光強(qiáng)度又逐漸減弱。
[0027]基于上述分析，機(jī)器人主體I在向靠近障礙物的移動(dòng)過程中，光接收器51接收的第一反射光強(qiáng)度和第二反射光強(qiáng)度均是先增加而后減小的，對(duì)于光接收器51來說，接收到的第二反射光強(qiáng)度的變化較第一反射光強(qiáng)度的變化更為靈敏，因此可以將主控模塊中的控制障礙物過程或原理設(shè)計(jì)成如下思想，即光接收器51是否接收到第一光發(fā)射器41所對(duì)應(yīng)的第一反射光為判斷機(jī)器人主體I的清潔區(qū)域內(nèi)是否真實(shí)存在障礙物的基礎(chǔ)，將光接收器51接收到的第二光發(fā)射器42所對(duì)應(yīng)的第二反射光的強(qiáng)度從增大到減小的轉(zhuǎn)折點(diǎn)作為判斷機(jī)器人主體I需要開始執(zhí)行障礙物避開指令的關(guān)鍵條件。
[0028]在機(jī)器人主體I朝向靠近障礙物進(jìn)行的過程中，由于第一光發(fā)射器41發(fā)射的第一光束的光束角大于第二光發(fā)射器42發(fā)射的第二光束的光束角，因此光接收器51接收到第一反射光的時(shí)間點(diǎn)比接收到第二反射光的時(shí)間點(diǎn)更早。另外，由于第二相交點(diǎn)O2比第一相交點(diǎn)O1距離機(jī)器人主體I更近，因而在機(jī)器人主體I靠近障礙物的過程中，光接收器51接收的第二反射光強(qiáng)度首先出現(xiàn)峰值和減弱(即強(qiáng)度變化更為靈敏)，而且該峰值和減弱所對(duì)應(yīng)的機(jī)器人主體I與障礙物的相對(duì)距離不會(huì)隨著障礙物表面的材質(zhì)變化而變化，是較為固定的位置。也因此，將障礙物相對(duì)于機(jī)器人主體I的位置為已經(jīng)達(dá)到“第一相交點(diǎn)0廣處設(shè)置成機(jī)器人主體需要執(zhí)行避開障礙物的指令的條件，以使得機(jī)器人主體I能向遠(yuǎn)離障礙物的方向行進(jìn)。即在機(jī)器人主體I靠近障礙物的移動(dòng)過程中，當(dāng)光接收器52接收到的第二反射光強(qiáng)度開始減弱時(shí)(即越過“第一相交點(diǎn)0廣)，機(jī)器人主體I即開始執(zhí)行避開障礙物的指令。
[0029]判斷反射光強(qiáng)度是否開始減弱是通過不斷比對(duì)光接收器接收到的第二反射光強(qiáng)度的大小來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)本次獲得的第二反射光強(qiáng)度(此處的第二反射光強(qiáng)度通常為一定時(shí)間段內(nèi)第二反射光強(qiáng)度的平均值，下同)比上一次測(cè)得第二反射光強(qiáng)度低時(shí)，則認(rèn)為開始減弱。本實(shí)施例的機(jī)器人主體I在避開障礙物時(shí)不受障礙物表面材質(zhì)的影響，只要通過設(shè)定“第一相交點(diǎn)0廣的相對(duì)位置，即可準(zhǔn)確的控制機(jī)器人主體在距離障礙物周圍多遠(yuǎn)的區(qū)域進(jìn)行清掃。
[0030]下面闡述一下用于控制本實(shí)施例的清潔機(jī)器人避開障礙物的方法，該方法用于機(jī)器人在作業(yè)過程中避開障礙物，在該方法中，障礙物感測(cè)模塊中各組光發(fā)射接收組件3同時(shí)工作，任意一組發(fā)射接收組件3都可以為主控模塊提供執(zhí)行避開障礙物指令的依據(jù)。下面結(jié)合其中的一組發(fā)射接收組件3和主控模塊的相互配合來闡述用于控制清潔機(jī)器人避開障礙物的方法，該方法具體如下:
在機(jī)器人主體I的移動(dòng)過程中，第一光發(fā)射器41和第二光發(fā)射器42先后交替的發(fā)出第一光束和第二光束，光接收器51始終處于工作狀態(tài)并將接收到的第一反射光信號(hào)與/或第二反射光信號(hào)實(shí)時(shí)傳送給主控模塊。當(dāng)主控模塊接收到由光接收器51傳送的第一反射光信號(hào)時(shí)，即可判斷出機(jī)器人主體I在位于該發(fā)射接收組件3的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)存在障礙物，此時(shí)主控模塊在能接收到由光接收器51傳送的第一反射光信號(hào)的基礎(chǔ)下繼續(xù)監(jiān)測(cè)其能否接收到由光接收器51傳送的第二反射光信號(hào)，如主控模塊在設(shè)定時(shí)間內(nèi)(此設(shè)定時(shí)間是主控模塊內(nèi)設(shè)的時(shí)間，只有經(jīng)過此設(shè)定時(shí)間的考驗(yàn)，才能表明主控模塊能持續(xù)、穩(wěn)定接收到光接收器發(fā)送的第一、二反射光強(qiáng)度信號(hào))既能接收到由光接收器51傳送的第一反射光信號(hào)又能接收到由光接收器51傳送的第二反射光信號(hào)時(shí)，則主控模塊開始判斷每次到由光接收器51傳送的第二反射光強(qiáng)度的大小關(guān)系，如本次接收到由光接收器51傳送的第二反射光強(qiáng)度小于上一次接收到由光接收器51傳送的第二反射光強(qiáng)度(即障礙物相當(dāng)于機(jī)器人本體I的位置為已經(jīng)越過“第一相交點(diǎn)”的位置)，則主控模塊向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出執(zhí)行避開障礙物的指令，驅(qū)動(dòng)模塊控制機(jī)器人主體I向遠(yuǎn)離障礙物的方向移動(dòng)。
[0031]上述主控模塊確定能否接收到由光接收器51傳送的第一反射光信號(hào)是判斷機(jī)器人主體I在當(dāng)前該光發(fā)射接受組件3的探測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有障礙物存在的基礎(chǔ)，如能接收到由光接收器51傳送的第一反射光信號(hào),貝U表明機(jī)器人主體I在相應(yīng)的探測(cè)區(qū)域內(nèi)一定存在障礙物，只有經(jīng)過此步驟，才能避免機(jī)器人主體I在行進(jìn)過程中誤操作避開障礙物指令。在主控模塊能接收到由光接收器51傳送的第一反射光信號(hào)的情況下，再開始判斷每次接收到由光接收器51傳送的第二反射光強(qiáng)度的大小關(guān)系，如本次接收到由光接收器51傳送的第二反射光強(qiáng)度小于上一次接收到由光接收器51傳送的第二反射光強(qiáng)度，即接收到由光接收器51接收到的第二反射光強(qiáng)度開始減弱，則表明障礙物相對(duì)于機(jī)器人主體I的位置為已經(jīng)越過第一相交點(diǎn)O1的位置，此時(shí)機(jī)器人相主體I必須立即執(zhí)行避開障礙物的指令，即改變當(dāng)前移動(dòng)方向以防止機(jī)器人主體I與障礙物相碰撞。
[0032]該實(shí)施例中的清潔機(jī)器人障礙物感測(cè)模塊中，由于每一組光發(fā)射接收組件3中均采用了兩個(gè)光發(fā)射器能發(fā)出具有不同光束角的光束，這樣在使用時(shí)，無論障礙物的表面材質(zhì)以及形狀是何等不同，光發(fā)射接收組件3均能準(zhǔn)確感測(cè)的障礙物，而且由于最后執(zhí)行避開障礙物的指令是基于檢測(cè)到反射光強(qiáng)度是否呈減弱趨勢(shì)，而不是具體的反射光強(qiáng)度值，因此，該清潔機(jī)器人在遇到具有不同材質(zhì)的障礙物表面時(shí)，其執(zhí)行避開障礙物指令時(shí)其與障礙物的距離基本相同，從而使得該清潔機(jī)器人能在靠近障礙物很近的位置內(nèi)執(zhí)行清潔工作而不會(huì)與障礙物相碰撞。
[0033]另外，為了使得機(jī)器人主體I能在具有足夠的時(shí)間執(zhí)行避開障礙物的指令，主控模塊內(nèi)設(shè)置有一光強(qiáng)度閥值，當(dāng)主控模塊接收到由光接收器51傳送的第一反射光強(qiáng)度大于等于此光強(qiáng)度閥值時(shí)，主控模塊控制驅(qū)動(dòng)模塊在不改變當(dāng)前前進(jìn)方向的情況下降低機(jī)器人主體I的前進(jìn)速度。此步驟可以避免機(jī)器人由于慣性作用而來不及完成即將到來的執(zhí)行避開障礙物指令。由于該光強(qiáng)度閥值為一具體數(shù)值，因此機(jī)器人主體I遇到表面材質(zhì)不同(主要是光吸收率不同)的障礙物時(shí)，在執(zhí)行降速指令時(shí)其距離障礙物的遠(yuǎn)近也不同。
[0034]上述實(shí)施例中，也可以將第二光發(fā)射器42選用為能夠發(fā)出細(xì)平行光束的光發(fā)射器來替代，如附圖6所示，為本發(fā)明的另一實(shí)施例的光發(fā)射接收組件的原理圖；此實(shí)施例中選用的第二光發(fā)射器42’為能夠發(fā)出細(xì)平行光束的光發(fā)射器，形成較窄的第二光發(fā)射區(qū)域S2’，這樣第二光發(fā)射器42’達(dá)到的效果與上述實(shí)施例中的第二光發(fā)射器42的效果基本相同，在此不再贅述。
[0035]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種清潔機(jī)器人，包括機(jī)器人主體、驅(qū)動(dòng)所述的機(jī)器人主體在待清潔區(qū)域內(nèi)移動(dòng)與/或轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊、設(shè)置在所述的機(jī)器人主體上并被用來檢測(cè)清潔區(qū)域內(nèi)是否存在障礙物的障礙物感測(cè)模塊、控制所述的驅(qū)動(dòng)模塊工作的主控模塊，其特征在于:所述的障礙物感測(cè)模塊包括至少一組光發(fā)射接收組件，各組所述的光發(fā)射接收組件包括: 光發(fā)射單元，包括設(shè)有第一光源的第一光發(fā)射器和設(shè)有第二光源的第二光發(fā)射器，所述的第一光發(fā)射器具有第一軸心線且能夠發(fā)出具有第一光束角的第一光束，所述的第一光發(fā)射器對(duì)應(yīng)具有第一光發(fā)射區(qū)域，所述的第二光發(fā)射器具有第二軸心線且能夠發(fā)出具有第二光束角的第二光束或能夠發(fā)出細(xì)平行光束，所述的第二光發(fā)射器對(duì)應(yīng)具有第二光發(fā)射區(qū)域，所述的第一光束角的角度大于所述的第二光束角的角度，所述的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器先后交替發(fā)射相應(yīng)的光束； 光接收單元，包括設(shè)有光敏元件的光接收器，所述的光接收器能夠接收所述的第一光束遇到障礙物表面后的第一反射光以及接收所述的第二光束遇到障礙物表面后的第二反射光，所述的光接收器與所述的主控模塊相信號(hào)連接，所述的光接收器具有第三軸心線且能夠接收具有第三光束角的光束，所述的光接收器對(duì)應(yīng)具有光接收區(qū)域，所述的第三光束角的角度大于所述的第二光束角的角度； 所述的第一光發(fā)射區(qū)域與所述的光接收區(qū)域有部分區(qū)域相重疊，所述的第二光發(fā)射區(qū)域與所述的光接收區(qū)域有部分區(qū)域相重疊，所述的第二軸心線與所述的第三軸心線相交形成第一相交點(diǎn)，所述的第一相交點(diǎn)位于所述的第一光發(fā)射區(qū)域與所述的光接收區(qū)域相重疊的區(qū)域內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其特征在于:所述的第一軸心線與所述的第三軸心線相交形成第二相交點(diǎn)，所述的第一相交點(diǎn)至所述的機(jī)器人主體的距離大于所述的第二相交點(diǎn)至所述的機(jī)器人主體的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其特征在于:所述的第一光束角為大于等于50°的角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其特征在于:所述的第三光束角為大于等于50°的角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其特征在于:所述的第二光束角大于0°小于等于15°的角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其特征在于:所述的第一軸心線與所述的第三軸心線以該組光發(fā)射接收組件的中心線為對(duì)稱軸左右對(duì)稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其特征在于:所述的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器相鄰設(shè)置，所述的第一軸心線與所述的第二軸心線大致相平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其特征在于:所述的第一光發(fā)射器包括用于安裝第一光源的第一支架，所述的第二光發(fā)射器包括用于安裝第二光源的第二支架，所述的光接收器包括用于安裝光敏元件的第三支架，所述的第一支架、第二支架、第三支架一體設(shè)置。
9.一種用于控制如權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的清潔機(jī)器人避開障礙物的方法，該方法包括如下步驟: 所述的光接收器不斷檢測(cè)能否接收到第一反射光信號(hào)或第二反射光信號(hào)，如能接收到第一反射光信號(hào)或第二反射光信號(hào)，則將其接收到的第一反射光或第二反射光信號(hào)實(shí)時(shí)傳送給所述的主控模塊； 當(dāng)所述的主控模塊在設(shè)定時(shí)間內(nèi)既能接收到由所述的光接收器傳送的第一反射光信號(hào)又能接收到由所述的光接收器傳送的第二反射光信號(hào)時(shí)，所述的主控模塊開始判斷每次接收到由所述的光接收器傳送的第二反射光強(qiáng)度的大小關(guān)系，如本次接收到的第二反射光強(qiáng)度小于上一次接收到的第二反射光強(qiáng)度，則所述的主控模塊控制驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行避開障礙物的指令。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于控制清潔機(jī)器人避開障礙物的方法，其特征在于:所述的主控模塊內(nèi)設(shè)置有一光強(qiáng)度閥值，當(dāng)所述的主控模塊接收到由所述的光接收器傳送的第一反射光強(qiáng)度大于等于所述的光強(qiáng)度閥值時(shí)，所述的主控模塊控制所述的驅(qū)動(dòng)模塊在不改變當(dāng)前機(jī)器人主體前進(jìn)方向 的情況下降低機(jī)器人主體的前進(jìn)速度。
【文檔編號(hào)】A47L9/00GK103941307SQ201410184884
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】卞莊 申請(qǐng)人:蘇州愛普電器有限公司