本發(fā)明涉及清潔機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種清潔機(jī)器人避障系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，具備一定功能的清潔機(jī)器人已經(jīng)逐漸走進(jìn)家庭和辦公環(huán)境，減輕了人們的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，在現(xiàn)有技術(shù)中，清潔機(jī)器人在清掃房間的時(shí)候，基本上都是通過碰撞的方式做出方向調(diào)整，雖然在清潔機(jī)器人的四周設(shè)置有緩沖結(jié)構(gòu)，但是隨著使用時(shí)間的增長，清潔機(jī)器人也會(huì)發(fā)生損壞，以及通過碰撞的方式進(jìn)行方向調(diào)整，也可能會(huì)損壞家具等情況。

例如申請?zhí)枮?01410668350.5的中國發(fā)明專利申請，公開了一種清潔機(jī)器人的清潔模式，具體為：清潔機(jī)器人在所述清潔模式中依次包括以下步驟：a.清潔機(jī)器人進(jìn)入一個(gè)工作區(qū)域，對工作環(huán)境進(jìn)行粗略探測并確認(rèn)其已進(jìn)入一個(gè)空曠區(qū)域的步驟；b.清潔機(jī)器人在所述空曠區(qū)域進(jìn)行全覆蓋清潔的步驟；清潔機(jī)器人進(jìn)行全覆蓋清潔時(shí)，其路徑覆蓋密度大于所述清潔機(jī)器人在粗略探測時(shí)的路徑覆蓋密度；c.清潔機(jī)器人滿足系統(tǒng)預(yù)設(shè)條件后退出所述清潔模式的步驟，但是并沒有解決清潔機(jī)器人對障礙物進(jìn)行避讓的方法。

又例如申請?zhí)枮?01310071351.7的中國發(fā)明專利，公開了一種沿邊導(dǎo)航向中擴(kuò)展的清潔機(jī)器人的清潔方法，具體包括：清潔機(jī)器人沿房間的墻體外壁行進(jìn)；其過程中，所述清潔機(jī)器人若干次離開所述墻體外壁向遠(yuǎn)離所述墻體外壁的方向移動(dòng)并清潔地面；在所述清潔機(jī)器人每次離開墻體外壁一定距離或者遇上障礙物后，先轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)預(yù)設(shè)角度，再行進(jìn)一段預(yù)設(shè)距離，而后返回到所述墻體外壁，實(shí)現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔，實(shí)現(xiàn)了減少重復(fù)行進(jìn)路線的清掃，但是也沒有解決清潔機(jī)器人對障礙物進(jìn)行避讓的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，提供一種清潔機(jī)器人避障系統(tǒng)及方法，可以實(shí)現(xiàn)清潔機(jī)器人實(shí)時(shí)對障礙物進(jìn)行避讓，并且避讓之后可以按照預(yù)設(shè)的路徑繼續(xù)清掃。

具體方案為：一種清潔機(jī)器人避障系統(tǒng)，包括清潔機(jī)器人，其特征在于，還包括若干個(gè)設(shè)置在清潔機(jī)器人四周的避障單元，以及與該避障單元電相連的中控單元，所述避障單元用于檢測清潔機(jī)器人四周的障礙物信息并將檢測的信息實(shí)時(shí)傳遞到中控單元，所述中控單元根據(jù)接收的信息控制清潔機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)避障且避讓結(jié)束之后按照預(yù)設(shè)路徑繼續(xù)運(yùn)行。

上述的避障系統(tǒng)，其中，所述若干個(gè)避障單元不規(guī)則的排列在清潔機(jī)器人四周。

上述的避障系統(tǒng)，其中，所述避障單元包括第一距離傳感器、第二距離傳感器和第三距離傳感器。

上述的避障系統(tǒng)，其中，所述清潔機(jī)器人前端設(shè)有多個(gè)第一距離傳感器，所述清潔機(jī)器人兩側(cè)前端至少分別設(shè)有一第二距離傳感器，所述清潔機(jī)器人兩側(cè)后端至少分別設(shè)有一第三距離傳感器。

上述的避障系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)第一距離傳感器沿清潔機(jī)器人前端一側(cè)上下隔間分布到前端另一側(cè)。

上述的避障系統(tǒng)，其中，所述清潔機(jī)器人兩側(cè)前端分別設(shè)有多個(gè)第二距離傳感器，所述清潔機(jī)器人兩側(cè)前端上下至少分別設(shè)有一第二距離傳感器。

上述的避障系統(tǒng)，其中，所述清潔機(jī)器人兩側(cè)后端分別設(shè)有多個(gè)第三距離傳感器，所述清潔機(jī)器人兩側(cè)后端上下至少分別設(shè)有一第三距離傳感器。

本發(fā)明還提供了一種清潔機(jī)器人避障方法，包括以下步驟：

步驟(1)：提供一清潔機(jī)器人、若干個(gè)設(shè)置在清潔機(jī)器人四周的避障單元和中控單元；

步驟(2)：接收避障單元實(shí)時(shí)采集的清潔機(jī)器人與障礙物之間的距離信息，以判斷清潔機(jī)器人與障礙物之間的距離；

步驟(3)：若清潔機(jī)器人其中一面與障礙物之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)避讓值，則中控單元控制清潔機(jī)器人做出相應(yīng)的姿態(tài)調(diào)整直到避讓結(jié)束并按照預(yù)設(shè)路徑繼續(xù)運(yùn)行。

上述的避障方法，其中，所述步驟(3)還包括：

若清潔機(jī)器人的其中一側(cè)面與障礙物之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)避讓值，則中控單元控制清潔機(jī)器人后退相應(yīng)的距離，然后控制清潔機(jī)器人往另一側(cè)調(diào)整方向，直到清潔機(jī)器人障礙物一側(cè)后端的避障單元采集到障礙物的距離信息時(shí)，調(diào)整清潔機(jī)器人的方向到初始方向并繼續(xù)運(yùn)行。

上述的避障方法，其中，所述步驟(3)還包括：

若清潔機(jī)器人的前端與障礙物之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)避讓值，則中控單元控制清潔機(jī)器人后退相應(yīng)的距離，然后根據(jù)設(shè)置在清潔機(jī)器人四周的避障單元采集的清潔機(jī)器人與障礙物之間的距離，調(diào)整清潔機(jī)器人往沒有障礙物一側(cè)調(diào)整方向，直到清潔機(jī)器人后端避障單元采集到障礙物的距離信息時(shí)，調(diào)整清潔機(jī)器人的方向到初始方向并繼續(xù)運(yùn)行。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、可以矯正清潔機(jī)器人的行走路徑，對障礙物進(jìn)行避讓，避免與障礙物進(jìn)行碰撞的情況，從而不會(huì)破壞家具或者清潔機(jī)器人本體，可以延長清潔機(jī)器人的使用壽命；2、可以節(jié)省清潔機(jī)器人的清掃時(shí)間，從而可以提高清潔機(jī)器人的工作效率。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1為本發(fā)明中清潔機(jī)器人在遇到障礙物之前的其中一種狀態(tài)圖。

圖2a-圖2j為本發(fā)明中清潔機(jī)器人在圖1的狀態(tài)下避讓障礙物的過程狀態(tài)圖。

圖3a、圖3b為本發(fā)明中清潔機(jī)器人在圖1的狀態(tài)下避讓結(jié)束之后按照圖1原方向繼續(xù)行走的狀態(tài)圖。

圖4為本發(fā)明中清潔機(jī)器人在另一種情況下的避讓狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

參照圖1-圖4所示，本發(fā)明提供的一種清潔機(jī)器人避障系統(tǒng)，包括清潔機(jī)器人1，還包括若干個(gè)設(shè)置在清潔機(jī)器人四周的避障單元，以及與該避障單元電相連的中控單元，其中中控單元可以設(shè)置在清潔機(jī)器人1的內(nèi)部，避障單元用于檢測清潔機(jī)器人1四周的障礙物2信息并將檢測的信息實(shí)時(shí)傳遞到中控單元，中控單元根據(jù)接收的信息控制清潔機(jī)器人1進(jìn)行實(shí)時(shí)避障且避讓結(jié)束之后按照預(yù)設(shè)路徑繼續(xù)運(yùn)行，參照圖2a-圖2j所示，為本發(fā)明的系統(tǒng)在避讓障礙物過程的狀態(tài)圖，以及參照圖3a、圖b為避讓結(jié)束之后，清潔機(jī)器人1還按照原設(shè)置的方向繼續(xù)清掃，本發(fā)明的系統(tǒng)可以矯正清潔機(jī)器人的行走路徑，對障礙物進(jìn)行避讓，避免與障礙物進(jìn)行碰撞的情況，從而不會(huì)破壞家具或者清潔機(jī)器人本體，可以延長清潔機(jī)器人的使用壽命，以及可以節(jié)省清潔機(jī)器人的清掃時(shí)間，從而可以提高清潔機(jī)器人的工作效率。其中本發(fā)明中圖2a-圖4中的附圖標(biāo)記參照圖1中的附圖標(biāo)記。

本發(fā)明一優(yōu)選而非限制性的實(shí)施例中，若干個(gè)避障單元不規(guī)則的排列在清潔機(jī)器人1四周，可以對前端、以及側(cè)面的障礙物進(jìn)行檢測，通過不規(guī)則的排列在清潔機(jī)器人1四周，在障礙物為不規(guī)則的形狀的情況下，也可以精度的檢測與障礙物的距離。

本發(fā)明一優(yōu)選而非限制性的實(shí)施例中，避障單元包括第一距離傳感器3、第二距離傳感器4和第三距離傳感器5，其中第一距離傳感器3用于檢測清潔機(jī)器人1前端的障礙物信息、第二距離傳感器4和第三距離傳感器5分別用于檢測清潔機(jī)器人1前端前側(cè)和清潔機(jī)器人1前端后側(cè)的障礙物信息，可以實(shí)現(xiàn)中控單元對清潔機(jī)器人1做出精確的避讓動(dòng)作。

本發(fā)明一優(yōu)選而非限制性的實(shí)施例中，參照圖1所示，清潔機(jī)器人1前端設(shè)有多個(gè)第一距離傳感器3，清潔機(jī)器人1兩側(cè)前端至少分別設(shè)有一第二距離傳感器4，清潔機(jī)器人1兩側(cè)后端至少分別設(shè)有一第三距離傳感器5。

本發(fā)明一優(yōu)選而非限制性的實(shí)施例中，多個(gè)第一距離傳感器3沿清潔機(jī)器人1前端一側(cè)上下隔間分布到前端另一側(cè)，進(jìn)一步，清潔機(jī)器人1兩側(cè)前端分別設(shè)有多個(gè)第二距離傳感器4，清潔機(jī)器人1兩側(cè)前端上下至少分別設(shè)有一第二距離傳感器4，再進(jìn)一步，清潔機(jī)器人1兩側(cè)后端分別設(shè)有多個(gè)第三距離傳感器5，清潔機(jī)器人1兩側(cè)后端上下至少分別設(shè)有一第三距離傳感器5，通過該種方式的設(shè)置，可以更加精確的檢測清潔機(jī)器人1與障礙物之間的距離，不會(huì)引起誤判，可以提高避讓的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明還提供了一種清潔機(jī)器人避障方法，包括以下步驟：

步驟(1)：提供一清潔機(jī)器人、若干個(gè)設(shè)置在清潔機(jī)器人四周的避障單元和中控單元，其中避障單元優(yōu)選為距離傳感器，進(jìn)一步優(yōu)選，避障單元包括第一距離傳感器3、第二距離傳感器4和第三距離傳感器5，優(yōu)選安裝方式為：多個(gè)第一距離傳感器3沿清潔機(jī)器人1前端一側(cè)上下隔間分布到前端另一側(cè)，以及清潔機(jī)器人1兩側(cè)前端分別設(shè)有多個(gè)第二距離傳感器4，清潔機(jī)器人1兩側(cè)前端上下至少分別設(shè)有一第二距離傳感器4，并且清潔機(jī)器人1兩側(cè)后端分別設(shè)有多個(gè)第三距離傳感器5，清潔機(jī)器人1兩側(cè)后端上下至少分別設(shè)有一第三距離傳感器5，通過該優(yōu)選安裝方式，可以更加精確的檢測清潔機(jī)器人1與障礙物之間的距離，不會(huì)引起誤判，可以提高避讓的準(zhǔn)確性，該安裝方式，在本發(fā)明中簡稱為：優(yōu)選安裝方式。

步驟(2)：接收避障單元實(shí)時(shí)采集的清潔機(jī)器人與障礙物之間的距離信息，以判斷清潔機(jī)器人與障礙物之間的距離；

步驟(3)：若清潔機(jī)器人其中一面與障礙物之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)避讓值，該避讓值預(yù)先設(shè)定，例如，可以為5cm或者10cm；則中控單元控制清潔機(jī)器人做出相應(yīng)的姿態(tài)調(diào)整直到避讓結(jié)束并按照預(yù)設(shè)路徑繼續(xù)運(yùn)行。

其中步驟(3)包括兩種方式：第一：障礙物在側(cè)面的情況下，具體為，若清潔機(jī)器人1的其中一側(cè)面與障礙物之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)避讓值，則中控單元控制清潔機(jī)器人后退相應(yīng)的距離，然后控制清潔機(jī)器人往另一側(cè)調(diào)整方向，直到清潔機(jī)器人障礙物一側(cè)后端的避障單元采集到障礙物的距離信息時(shí)，調(diào)整清潔機(jī)器人1的方向到初始方向并繼續(xù)運(yùn)行，參照圖1-圖3b所示，當(dāng)障礙物2在清潔機(jī)器人1左側(cè)情況下的避讓過程的狀態(tài)圖，其中狀態(tài)圖中箭頭方向?yàn)榍鍧崣C(jī)器人1的調(diào)整方向；第二：障礙物在前端的情況下，具體為，若清潔機(jī)器人1的前端與障礙物2之間的距離達(dá)到預(yù)設(shè)避讓值，則中控單元控制清潔機(jī)器人后退相應(yīng)的距離，然后根據(jù)設(shè)置在清潔機(jī)器人四周的避障單元采集的清潔機(jī)器人與障礙物之間的距離，調(diào)整清潔機(jī)器人往沒有障礙物一側(cè)調(diào)整方向，直到清潔機(jī)器人后端避障單元采集到障礙物的距離信息時(shí)，調(diào)整清潔機(jī)器人的方向到初始方向并繼續(xù)運(yùn)行，參照圖4，如果是進(jìn)入一些窄的通道或角落時(shí)，清潔機(jī)器人無法通過轉(zhuǎn)彎調(diào)頭脫困時(shí)，可以倒著退出來，這時(shí)左右兩側(cè)的避障單元可以校正路線，幫助機(jī)器順利退出。

以下提供具體的應(yīng)用場景。

實(shí)施例1、參照圖1-圖3b所示，障礙物在清潔機(jī)器人1的左側(cè)的情況下，在清潔機(jī)器人1行進(jìn)過程中，清潔機(jī)器人1要接近障礙物2時(shí)，進(jìn)入避障單元檢測的有效范圍內(nèi)，中控單元會(huì)收到距離檢測信號，然后給出清潔機(jī)器人1的反饋命令，此時(shí)清潔機(jī)器人1按程序設(shè)定，會(huì)先后退一些距離，然后開始右轉(zhuǎn)彎，以避開障礙物,然后直行，此過程可能反復(fù)多次修正；當(dāng)清潔機(jī)器人1側(cè)面避過障礙物后，斜方向往前移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到側(cè)右的第二距離傳感器4檢測到障礙物時(shí)，此時(shí)不能往左回轉(zhuǎn)修正方向，還需要繼續(xù)斜方向直行，待走到側(cè)后方的第三距離傳感器5感應(yīng)到障礙物后，清潔機(jī)器人1才能開始往左方向修正到水平方向前進(jìn)；當(dāng)清潔機(jī)器人1側(cè)面第三距離傳感器5離開障礙物后，清潔機(jī)器人1繼續(xù)往原直行路線修正，朝左拐彎。可能反復(fù)多次修正，直到清潔機(jī)器人1最后完全繞過障礙物，回到原來的行進(jìn)路線繼續(xù)行走，該方式可以矯正清潔機(jī)器人的行走路徑，對障礙物進(jìn)行準(zhǔn)確避讓，避免與障礙物進(jìn)行碰撞的情況發(fā)生，從而不會(huì)破壞家具或者清潔機(jī)器人本體，可以延長清潔機(jī)器人的使用壽命，以及可以節(jié)省清潔機(jī)器人的清掃時(shí)間，從而可以提高清潔機(jī)器人的工作效率。

實(shí)施例2、參照圖4所示，當(dāng)清潔機(jī)器人1進(jìn)入一些窄的通道或角落時(shí)，清潔機(jī)器人1無法通過轉(zhuǎn)彎調(diào)頭脫困時(shí)，可以倒著退出來，這時(shí)通過兩側(cè)的距離傳感器校正路線，直到清潔機(jī)器人1順利退出窄的通道或角落，而不用總是去碰撞墻壁或是家具等。

以下提供通過本發(fā)明的系統(tǒng)及方法在清掃相同空間的情況下與常規(guī)的清潔機(jī)器人進(jìn)行對比如下：

實(shí)驗(yàn)條件：功率及面積相同的清潔機(jī)器人，分別為清潔機(jī)器人a和清潔機(jī)器人b，其中清潔機(jī)器人a安裝了本發(fā)明的系統(tǒng)，其中采用的是本發(fā)明中提到的優(yōu)選安裝方式、清潔機(jī)器人b未安裝本發(fā)明的系統(tǒng)，對比情況如表1所示：

表1

在表1中，40m²是指清潔機(jī)器人在清掃一次的區(qū)域面積，碰撞的次數(shù)為在清掃該面積一次的條件下所碰撞的次數(shù)，累計(jì)清掃時(shí)間是指清潔機(jī)器人的使用壽命，有效清掃面積是指在清掃區(qū)域中清掃到的面積，有效面積的清掃時(shí)間是指清掃有效面積所花的時(shí)間；從表1可以看出來，本發(fā)明的系統(tǒng)安裝在清潔機(jī)器人上后，可以避免與障礙物的碰撞，以及可以延長清潔機(jī)器人的使用壽命，而且可以提高有效清掃面積，并且可以減少清掃時(shí)間，提高清潔機(jī)器人的工作效率。

以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。