專利名稱：一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法
技術領域：
本發(fā)明涉及清潔機器人技術領域，具體涉及清潔機器人的行進控制。
背景技術：
隨著科技的發(fā)展，具備一定功能的清潔機器人已經(jīng)逐漸走進家庭和辦公環(huán)境，減輕了人們的勞動負擔。這些清潔機器人以一定的運行模式在需清潔區(qū)移動時自動擦洗或者利用真空吸塵器清掃地板上的灰塵和污垢。在怎樣實現(xiàn)對于需清潔區(qū)域的清掃方面，目前，比較常見的有:隨機方向清潔方法、利用多種路徑組合的清潔方法、基于建立柵格地圖的清潔方法、具有導航系統(tǒng)的清潔方法，等等。隨機方向清潔方法，是指清潔機器人不采取路徑規(guī)劃，行走時遇到障礙物則隨機轉(zhuǎn)過一定角度繼續(xù)行走清掃。這種清掃方法控制簡單，且不需太多高精度的傳感器，因此成本較低。但是基于其隨機方向行走的清掃模式，很容易使得一些地方未被清掃到，而另一些地方則被重復清掃。雖然從理論上講在不限制時間的情況下可以達到對需要清潔區(qū)域的完全覆蓋，但由于其上電池電量的限制使得對需要清潔區(qū)域的完全覆蓋很難實現(xiàn)。多種路徑組合清掃方法，是將等距螺旋線模式、沿墻行走模式和隨機模式，組合起來循環(huán)運行。這種清掃方法不需要較昂貴的傳感器，且對定位控制等精度要求也不高，對比單一的隨機方向清潔方式而言也提高了清掃效率。但是，由于在幾種模式轉(zhuǎn)換方面并沒有較好的規(guī)則，其清潔路徑依舊具有一定的不確定性，使得清潔效率和效果并不理想。纏繞式路徑結合沿邊方波路徑清潔方法是采用由內(nèi)向外，或由外向內(nèi)以一定的纏繞圖樣對房間進行清掃；遇上障礙物則沿該障礙物外壁行進和執(zhí)行清潔操作；當清潔機器人在沿所述障礙物行進并執(zhí)行清潔操作的過程中達到所述纏繞圖樣確定的路徑時，沿著由所述纏繞圖樣確定的剩余路徑行走并執(zhí)行清潔操作。但是由于在按照纏繞圖樣進行清掃的過程中，清潔機器人是以包圍式的方式對房間主要區(qū)域進行遍歷和清潔，對定位精度和運動控制精度要求較高。并且，對于多個房間的清掃而言，其適應能力較差，因為這種清掃方法不易找到房間的入口，很難將多個房間都遍歷清掃一遍。基于建立環(huán)境柵格地圖的清掃方法是由清潔機器人首先沿墻或者靠墻障礙物行走獲取需清潔區(qū)域邊界的位置數(shù)據(jù)，再以預設方式首次遍歷該需清潔區(qū)域同時獲取該區(qū)域內(nèi)障礙物輪廓位置數(shù)據(jù)，建立環(huán)境柵格地圖。在首次遍歷該區(qū)域的同時或者其后的時間里對區(qū)域進行清掃，并根據(jù)清潔機器人的行走方向和距離來記憶已經(jīng)清掃的區(qū)域，比較所建柵格地圖和已清掃區(qū)域則得到未清掃區(qū)域，再對未清掃區(qū)域進行補掃。這種清掃方法較之前的隨機模式來說提高了效率，但是，對于較大較多的房間來說顯然存在許多不足。例如，首先需要對待清潔區(qū)域的邊界進行沿邊行走，以獲取邊界位置數(shù)據(jù)，然后再針對待清潔區(qū)域進行遍歷同時獲取障礙物輪廓數(shù)據(jù)，最后建立柵格地圖；其次，需要較大的內(nèi)存來存儲柵格信息。另一方面，隨著行走距離的增加，累計誤差會越來越大，導致所建地圖信息和清潔機器人自身位置信息有較大的失真，從而使清掃效果不理想，除非安裝更多的較昂貴的傳感器來保證所測柵格地圖和清潔機器人自身位置的可靠性。
具有導航系統(tǒng)的清潔方法，清潔機器人的導航方式包括電磁導航、測距、視覺導航、聲音等，這些導航傳感器和裝置的采用，結合一定的路徑規(guī)劃，可使得清潔機器人較容易實現(xiàn)以下功能:高效清潔地面、避開障礙物和遍歷多個房間。但這些導航裝置往往價格昂貴，使得清潔機器人成本和售價很高，不易普及使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)對于包括多房間的需清潔區(qū)域的遍歷、減少重復行進路線的清潔機器人的清潔方法。為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是這樣的，一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，清潔機器人沿房間的墻體外壁行進，其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述墻體外壁向遠離所述墻體外壁的方向移動并清潔地面。在所述清潔機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)動一個預設角度，再行進一段預設距離，而后返回到所述墻體外壁，實現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔。當存在與所述墻體外壁緊埃的墻邊障礙物時，所述清潔機器人在行進時將所述墻邊障礙物的未與墻體外壁接觸的面視作墻體外壁。依本發(fā)明的技術思想，還提供一種從任意位置起始，且能有效識別房間內(nèi)障礙物的清潔機器人控制方法，即一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，包括以下步驟:
I)所述清潔機器人初始時從房間內(nèi)任意放置點出發(fā)，尋找墻體外壁。2)當所述清潔機器人遇到障礙時停止，并將所遇到的障礙作為假定的墻體外壁。清潔機器人沿所述假定的墻體外壁行進。其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述墻體外壁向遠離所述墻體外壁的方向移動并清潔地面。在所述清潔機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)動一個預設角度，再行進一段預設距離，而后返回到所述墻體外壁，實現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔。3)所述清潔機器人根據(jù)其運行的軌跡，判斷所述假定的墻體外壁是墻體外壁還是房間內(nèi)的障礙物。若所述假定的墻體外壁即是房間的墻體外壁則停止或跳轉(zhuǎn)到步驟2)。若所述假定的墻體外壁是房間內(nèi)的障礙物，則背離所述房間內(nèi)的障礙物行進，之后跳轉(zhuǎn)到步驟2)。本發(fā)明對比已有技術具有以下顯著優(yōu)點:
1.清潔機器人通過沿墻行進并離墻移動，能夠有效避免漏掃或重復清掃；
2.清潔機器人不僅提高較空曠的環(huán)境中的清掃效率，還能夠覆蓋障礙物較集中房間的地面面積。3.清潔機器人采用始終沿著墻壁或墻邊障礙物移動和清掃，使得清潔機器人很容易找到房間的出入口，實現(xiàn)對每個房間的完全清掃，且具有極高的清掃效率。


本發(fā)明的裝置可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。圖1為一個實施例中清潔機器人沿墻壁進入多房間的示意圖
圖2為一個實施例中清潔機器人從某點沿任意方向開始行進并遇上障礙物的運行示意 圖3為圖2中清潔機器人脫困的示意圖，即以圖2中障礙物為墻體行進一周后離開障礙物的示意 圖4為一個實施例中清潔機器人清掃餐廳時候的清潔示意 圖5為一個實施例中清潔機器人的工作流程圖。圖6為一個實施例中清潔機器人的工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術思想的情況下，根據(jù)本領域普通技術知識和慣用手段，作出各種替換和變更，均應包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。實施例1:
一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，清潔機器人沿房間的墻體外壁行進。清潔機器人沿房間的墻體外壁行進。其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述墻體外壁向遠離所述墻體外壁的方向移動并清潔地面。在所述清潔機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)動一個預設角度，再行進一段預設距離，而后返回到所述墻體外壁，實現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔。值得說明的是，本段所述預設距離和預設角度可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，為了與后文中清潔機器人返回到墻體后的移動相區(qū)別，本段所述預設距離和預設角度分別記作預設距離I和預設角度I。另外機器人每一次向墻體返回和離開墻體外壁時，均需要改變行進的方向，因此可以在此之前轉(zhuǎn)動一個預設角度。本實施例中，可以控制所述清潔機器人何時對地面進行清潔，何時停止對地面進行清潔。而所述清潔機器人進行清潔操作時，其底面所覆蓋的范圍不一定是其實際清潔的范圍。本實施例中，定義所述清潔機器人進行清潔操作時，其行進路徑寬度方向的清潔范圍的最小寬度為W，其取值范圍同市售清潔機器人，通常為300_左右。通常，所述清潔機器人從開始到結束需要沿所述墻體外壁行進至少一周時才停止。因此，清潔機器人需沿著墻體外壁在房間的地面發(fā)生位移，而發(fā)生該位移的時機可以在所述清潔機器人每一次回到所述墻體外壁時，也可以在所述清潔機器人每一次離開所述墻體外壁并到達最遠點時，也可以在離開/返回途中，或者兼而有之。從這個角度來說，不管所述清潔機器人如何離開墻體外壁，又如何回到所述墻體外壁，最終都能夠?qū)崿F(xiàn)繞墻體外壁行進一周。需要說明的是，由于所述清潔機器人是在房間地面進行清潔工作的，為了便于描述與理解，墻體外壁或者靠墻障礙物均視作墻體和靠墻障礙物在房間地面的俯視投影線。更為具體的是:
方式一:所述清潔機器人每一次返回到(回到)所述墻體外壁后，先轉(zhuǎn)動一個預設角度，再沿墻體外壁行進一段預設距離，而后離開墻體外壁。本段落中，所述預設角度和預設距離分別記作預設距離II和預設角度II。本實施例中，預設距離I和預設距離II可以相等，通常為W或比W更小的值。所述預設角度I和預設角度II也可以相等，通常為90°。理所當然的是，所述清潔機器人沿墻體外壁行進方向是墻體外壁向前延伸的方向，當其遇到轉(zhuǎn)角時，自動轉(zhuǎn)向即可。
方式二:需要判斷所述清潔機器人到達最遠點時的情況，即當所述清潔機器人每一次離開所述墻體外壁并到達最遠點時，分兩種情況和應對措施:A)轉(zhuǎn)動一個預設角度后行進一段預設距離，再返回到最后離開的那一段墻體外壁；或B)轉(zhuǎn)動一個預設角度，行進小于預設距離且遇上障礙物后，再返回到最后離開的那一段墻體外壁。采用方式一和二兼而有之是較好的實施方式，最能夠?qū)崿F(xiàn)房間的遍歷。實施例中，由于所采用的清潔機器人的清潔范圍不是中心對稱圖形，或所采用的清潔機器人不便于多個方向行走。為了克服上述情況，所述清潔機器人每一次回到所述墻體外壁時和/或到達最遠點時，所轉(zhuǎn)動的預設角度通常為90°，再繼續(xù)行進。本實施例所公開的方法可以適用于多房間的情形。因為，當房門打開時，多個房間的墻體外壁是連續(xù)的，所述清潔機器人是沿房間的墻體外壁行進的，其間周期性地往返，最終遍歷了多個房間。實施例2:
本實施例基本情形同實施例1，只是提供一種“向中擴展”的方式。即向中擴展時分三種情況:所述最遠點與墻體外壁之間的距離至少為房間寬度的1/2，或所述最遠點為清潔機器人行進時因遇到障礙物而停止的點，或所述最遠點與墻體外壁之間的距離為預設值。進一步地，所述最遠點與墻體外壁之間的距離可以由使用者設定，或者通過設置在清潔機器人上的傳感器對房間寬度進行實測。最好是，該距離不小于所離開邊界與其對面邊界之間在清潔機器人行進路徑上距離的一半，以保證覆蓋需清潔區(qū)域。當然，若是房間內(nèi)有障礙物，則所述清潔機器人是不能通過走直線到達預設的最遠點。此時，通?？梢宰屒鍧崣C器人未到達預設的最遠點即轉(zhuǎn)動一個預設角度，并行進一段預設距離后就返回，也可以理解為此時所述最遠點為清潔機器人行進時因遇到障礙物而停止的點。另外，如果所述清潔機器人在返回到所述墻體外壁途中遇到障礙物，則清潔機器人沿該障礙物繞行避開該障礙物后回到所述墻體外壁。實施例3:
本實施例基本情形同實施例2，只是進一步公開應對房間內(nèi)障礙物布置較為復雜的情況。參見圖1，圖中所示即為安放有若干障礙物的兩個房間。實施例中，當存在與所述墻體外壁緊埃的墻邊障礙物時，所述清潔機器人在行進時將所述墻邊障礙物的未與墻體外壁接觸的面視作墻體外壁(如圖1中第一房間正下方位置的障礙物)。本實施例中，清潔機器人從第一房間中“清潔起始點”開始沿墻邊行進。由于其過程中不斷離開墻邊又不斷返回，很容易走到房間的出入口，以實現(xiàn)對多個房間的清掃。圖1中D點處，清潔機器人從第一房間順利地進入了第二房間。同理，當所述清潔機器人對第二房間進行清掃后，也會順利地回到第一房間，并對未清潔的區(qū)域進行清掃。實施例中，清潔機器人記錄下所經(jīng)過的路徑。當清潔機器人行進至未經(jīng)過的路徑時，執(zhí)行清潔操作；當清潔機器人行進至已經(jīng)過的路徑時，可以不進行清潔操作。另外，所述清潔機器人在行進過程中，隨時判斷所經(jīng)過的區(qū)域單位面積上灰塵量；當所述單位面積上灰塵量大于閾值時，所述清潔機器人沿已經(jīng)行進過的路徑反復執(zhí)行清潔操作，而后繼續(xù)行進。圖4示意了一種較為復雜的情形，圖中心位置的圓圈示意了餐廳內(nèi)餐桌的底部(污垢較多)，清潔機器人在此進行了反復的清掃操作。實施例4:
本實施例公開一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，主要是所述清潔機器人從房間內(nèi)任意位置出發(fā)，主動識別房間內(nèi)障礙物，實現(xiàn)房間遍歷。具體地，包括以下步驟:
1)所述清潔機器人初始時從房間內(nèi)任意放置點出發(fā)，尋找墻體外壁；
2)當所述清潔機器人遇到障礙時停止，并將所遇到的障礙作為假定的墻體外壁。清潔機器人沿所述假定的墻體外壁行進。其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述墻體外壁向遠離所述墻體外壁的方向移動并清潔地面。在所述清潔機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)動一個預設角度，再行進一段預設距離，而后返回到所述墻體外壁，實現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔。本步驟中，所述假定的墻體外壁可能是真實的墻體外壁，那么所述清潔機器人就如同實施例1 3那樣工作。但如果所述假定的墻體外壁是房間內(nèi)障礙物的話，若按照實施例1 3那樣工作的話，則難以脫困，因此需要進一步判斷。3)所述清潔機器人根據(jù)其運行的軌跡，判斷所述假定的墻體外壁是墻體外壁還是房間內(nèi)的障礙物(一般通過判斷是否進入其內(nèi)部來確定)。值得說明的是，一般來說清潔機器人需要沿述假定的墻體外壁運行一周后才能準確判斷所圍繞的是真實的墻體外壁還是房間中的障礙物。本步驟中，若所述假定的墻體外壁即是房間的墻體外壁則跳轉(zhuǎn)到步驟2)或停止。換句話說，清潔機器人這時是直接尋到了墻體外壁，可以按實施例1 3的方案實施，既可停止工作又可繼續(xù)沿所述墻體外壁作清掃。本步驟中，若所述假定的墻體外壁是房間內(nèi)的障礙物，則清潔機器人背離所述房間內(nèi)的障礙物行進，之后跳轉(zhuǎn)到步驟2)，其目的是避免機器人一直繞障礙物行進而不能脫困。當然，清潔機器人背離本步驟中遇到的房間內(nèi)的障礙物行進后，也可能再次遇到房間內(nèi)的其他障礙物，此時循環(huán)到步驟2)，并記錄下所經(jīng)歷的路徑，直到機器人到達實際的墻體外壁時，執(zhí)行同實施例1 3類似的操作以完成對房間的清掃。圖2 3示意了上述過程:
參見圖2，清潔機器人從Dtl點開始出發(fā)，向任意方向開始行進(圖中機器人向房間中部行進)。之后，清潔機器人遇到了房間中部的孤立障礙物(所有面均不靠墻)。此時，清潔機器人將房間中部的孤立障礙物誤認為是墻體，即“假定的墻體”，并執(zhí)行既定的清潔操作。圖2中Dl點處，即是清潔機器人沿“假定的墻體”行進一周后所處的位置。圖3是圖2的延續(xù)，Dtl和Dl點均與圖2相同。圖3中，清潔機器人在Dl處根據(jù)所經(jīng)歷的路徑判斷出“假定的墻體”是房間中部的孤立障礙物，即表明房間的大部分區(qū)域是沒有被清掃的。此時，清潔機器人需要背離孤立障礙物行進去尋找到真實的墻體，之后執(zhí)行既定操作即可完成對房間的遍歷和清掃。
權利要求
1.一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:清潔機器人沿房間的墻體外壁行進；其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述墻體外壁向遠離所述墻體外壁的方向移動并清潔地面；在所述清潔機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)動一個預設角度，再行進一段預設距離，而后返回到所述墻體外壁，實現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔。
2.根據(jù)權利要求1所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:所述清潔機器人每一次返回到所述墻體外壁后，先轉(zhuǎn)動一個預設角度，再沿墻體外壁行進一段預設距離，而后離開墻體外壁。
3.根據(jù)權利要求2所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:當所述清潔機器人每一次離開所述墻體外壁并到達最遠點時:A)轉(zhuǎn)動一個預設角度后行進一段預設距離，再返回到最后離開的那一段墻體外壁；或B)轉(zhuǎn)動一個預設角度，行進小于預設距離且遇上障礙物后，再返回到最后離開的那一段墻體外壁。
4.根據(jù)權利要求3所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:所述最遠點與墻體外壁之間的距離至少為房間寬度的1/2，或所述最遠點為清潔機器人行進時因遇到障礙物而停止的點，或所述最遠點與墻體外壁之間的距離為預設值。
5.根據(jù)I 4任一權利要求所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:當存在與所述墻體外壁緊埃的墻邊障礙物時，所述清潔機器人在行進時將所述墻邊障礙物的未與墻體外壁接觸的面視作墻體外壁。
6.根據(jù)I 4任一權利要求所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:所述清潔機器人在行進時，記錄下所經(jīng)過的路徑；當清潔機器人行進至未經(jīng)過的路徑時，執(zhí)行清潔操作；當清潔機器人行進至已經(jīng)過的路徑時，不進行清潔操作。
7.根據(jù)I 4任一權利要求所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:所述清潔機器人在行進過程中，判斷所經(jīng)過的區(qū)域單位面積上灰塵量；當所述單位面積上灰塵量大于閾值時，所述清潔機器人沿已經(jīng)行進過的路徑反復執(zhí)行清潔操作。
8.根據(jù)I 4任一權利要求所述的沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于:如果所述清潔機器人在返回到所述墻體外壁途中遇到障礙物，則沿該障礙物繞行避開該障礙物后回到所述墻體外壁。
9.一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)所述清潔機器人初始時從房間內(nèi)任意放置點出發(fā)，尋找墻體外壁； 2)當所述清潔機器人遇到障礙時停止，并將所遇到的障礙作為假定的墻體外壁；清潔機器人沿所述假定的墻體外壁行進；其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述墻體外壁向遠離所述墻體外壁的方向移動并清潔地面；在所述清潔機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)動一個預設角度，再行進一段預設距離，而后返回到所述墻體外壁，實現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔； 3)所述清潔機器人根據(jù)其運行的軌跡，判斷所述假定的墻體外壁是墻體外壁還是房間內(nèi)的障礙物；若所述假定的墻體外壁即是房間的墻體外壁則停止或跳轉(zhuǎn)到步驟2);若所述假定的墻體外壁是房間內(nèi)的障礙物，則背離所述房間內(nèi)的障礙物行進，之后跳轉(zhuǎn)到步驟2)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)對于包括多房間的需清潔區(qū)域的遍歷、減少重復行進路線的清潔機器人的清潔方法。即一種沿邊導航向中擴展的清潔機器人的清潔方法，清潔機器人沿房間的墻體外壁行進，其過程中，所述清潔機器人若干次離開所述墻體外壁向遠離所述墻體外壁的方向移動并清潔地面。在所述清潔機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)動一個預設角度，再行進一段預設距離，而后返回到所述墻體外壁，實現(xiàn)對需清潔區(qū)域的遍歷和清潔。
文檔編號A47L11/24GK103099586SQ20131007135
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權日2013年3月6日
發(fā)明者簡毅, 程洪, 洪雪飛 申請人:簡毅, 程洪, 洪雪飛