本發(fā)明涉及一種機(jī)器人清潔設(shè)備以及一種在該機(jī)器人清潔設(shè)備處檢測(cè)表面的結(jié)構(gòu)的方法，該機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。

背景技術(shù)：

在許多技術(shù)領(lǐng)域中，希望使用具有自主行為的機(jī)器人，因而使得它們可以在一個(gè)空間周圍自由地移動(dòng)而不與可能的障礙物碰撞。

機(jī)器人真空吸塵器在本領(lǐng)域是已知的、裝備有呈一個(gè)或多個(gè)電機(jī)形式的驅(qū)動(dòng)裝置用于使該吸塵器在待清潔的表面上移動(dòng)。機(jī)器人真空吸塵器進(jìn)一步裝備有呈用于引起自主行為的微處理器和導(dǎo)航裝置形式的智能，使得機(jī)器人真空吸塵器能夠自由地來(lái)回移動(dòng)并且清潔呈例如房間形式的空間。因此，這些現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器人真空吸塵器具有或多或少地自主地對(duì)其中具有家具(如桌椅)以及其他障礙物(如墻和樓梯)的房間進(jìn)行真空吸塵的能力。

但是，現(xiàn)有機(jī)器人真空吸塵器并沒(méi)有檢測(cè)其正在運(yùn)行的表面的類型。一個(gè)例外是伊萊克斯(electrolux)研發(fā)的所謂的trilobite吸塵器，該吸塵器使用其加速度計(jì)或陀螺儀檢測(cè)表面不平的程度、并且同樣測(cè)量刷輥電機(jī)的電流。刷輥電機(jī)在其上驅(qū)動(dòng)的地毯越厚，刷輥電機(jī)消耗的電流越多。使用加速度計(jì)或陀螺儀的問(wèn)題是很難檢測(cè)出刷輥本身造成的振動(dòng)差以及不平的地板造成的振動(dòng)差。使用刷輥電流的問(wèn)題是在所有表面上電流具有典型的隨機(jī)變化，所以測(cè)得的電流需要被低通過(guò)濾，從而使得檢測(cè)緩慢。

對(duì)于機(jī)器人真空吸塵器，重要的是知曉該機(jī)器人真空吸塵器橫越的表面是哪一種類型(硬地板、瓷磚、地毯等)，出于兩個(gè)主要原因：第一，通過(guò)將風(fēng)機(jī)和/或刷子的速度與機(jī)器人真空吸塵器橫越的表面的具體類型相適配能夠提高機(jī)器人真空吸塵器的集塵能力。第二，相比于例如在鑲木地板上，能夠預(yù)期的是機(jī)器人真空吸塵器的輪子在地毯上滑動(dòng)得更多，并且這對(duì)于導(dǎo)航目的是有價(jià)值去知曉的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決或至少減輕本領(lǐng)域中的這個(gè)問(wèn)題，并且提供一種在該機(jī)器人清潔設(shè)備處檢測(cè)表面的結(jié)構(gòu)的方法，該機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。

這個(gè)目的在本發(fā)明的第一方面是通過(guò)一種機(jī)器人清潔設(shè)備檢測(cè)表面的結(jié)構(gòu)的方法達(dá)到的，該機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。該方法包括：使用結(jié)構(gòu)化的豎直光照亮該表面，捕捉該表面的圖像，檢測(cè)所捕捉的表面中的至少一個(gè)光亮區(qū)段、并且根據(jù)該至少一個(gè)光亮區(qū)段的外觀確定該表面的結(jié)構(gòu)。

這個(gè)目的在本發(fā)明的第二方面是通過(guò)機(jī)器人清潔設(shè)備被配置為檢測(cè)表面的結(jié)構(gòu)達(dá)到的，該機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。該機(jī)器人清潔設(shè)備包括安排為使該機(jī)器人清潔設(shè)備在表面上移動(dòng)的推進(jìn)系統(tǒng)、被安排成使用結(jié)構(gòu)化的豎直光照亮該表面的至少一個(gè)光源、以及被安排成捕捉所照亮的表面的圖像的相機(jī)設(shè)備。進(jìn)一步地，該機(jī)器人清潔設(shè)備包括被安排為控制該推進(jìn)系統(tǒng)移動(dòng)機(jī)器人清潔設(shè)備的控制器，并且其中，該控制器進(jìn)一步被安排為控制該相機(jī)設(shè)備捕捉表面的圖像、檢測(cè)所捕捉的圖像的至少一個(gè)光亮區(qū)段、以及根據(jù)該至少一個(gè)光亮區(qū)段的外觀確定該表面的結(jié)構(gòu)。

有利地，該機(jī)器人清潔設(shè)備的控制器控制該結(jié)構(gòu)化的豎直光源(例如第一和第二豎直線激光器中的至少一者)使用激光照亮機(jī)器人清潔設(shè)備附近并且進(jìn)一步控制相機(jī)捕捉所照亮的周圍環(huán)境的圖像。在捕捉到的圖像中，發(fā)出的激光光束將作為控制器檢測(cè)到的光亮區(qū)段出現(xiàn)。機(jī)器人清潔設(shè)備的控制器可以根據(jù)所檢測(cè)到的光亮區(qū)段的外觀確定表面的結(jié)構(gòu)，機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。

如以上所述的，對(duì)于機(jī)器人真空吸塵器，重要的是知曉該機(jī)器人真空吸塵器橫越的表面是哪一種類型(硬地板、瓷磚、地毯等)，出于兩個(gè)原因：第一，通過(guò)將風(fēng)機(jī)和/或刷子的速度與機(jī)器人真空吸塵器橫越的表面的具體類型相適配能夠提高機(jī)器人真空吸塵器的集塵能力。第二，相比于例如在鑲木地板上，能夠預(yù)期的是機(jī)器人真空吸塵器的輪子在地毯上滑動(dòng)得更多，并且這對(duì)于導(dǎo)航目的是有價(jià)值去知曉的。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果在捕捉的(多張)圖像中檢測(cè)到的至少一個(gè)光亮區(qū)段由直且平滑的線組成，則該表面被確定為包括平坦的地板。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如果在捕捉的(多張)圖像中檢測(cè)到的至少一個(gè)光亮區(qū)段由直且有噪聲的線組成，則該表面被確定為包括具有結(jié)構(gòu)化上側(cè)的地毯。

在本發(fā)明的又另一個(gè)實(shí)施例中，如果該至少一個(gè)光亮區(qū)段由被分段成多個(gè)豎直線段的直線組成，則該表面被確定為包括小地毯。

以下將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

總的來(lái)說(shuō)，除非另有明確定義，在權(quán)利要求中所使用的所有術(shù)語(yǔ)是根據(jù)它們?cè)诩夹g(shù)領(lǐng)域中的普通含義來(lái)解釋的。除非另有明確聲明，所有引用的“一/一個(gè)/元件、裝置、部件、手段、步驟等”是如參考該元件、裝置、部件、手段、步驟等中的至少一個(gè)實(shí)例開(kāi)放性解釋的。除非明確聲明，本文中披露的任何方法的步驟不必完全按照所披露的順序執(zhí)行。

附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

現(xiàn)在將通過(guò)舉例的方式通過(guò)參考附圖來(lái)描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器人清潔設(shè)備的底視圖；

圖2示出了圖1中所示的機(jī)器人清潔設(shè)備的正視圖；

圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人清潔設(shè)備正在實(shí)施該方法；

圖3b展示了機(jī)器人清潔設(shè)備捕捉的圖3a的環(huán)境的圖像；

圖3c展示了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；

圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人清潔設(shè)備正在實(shí)施該方法；

圖4b展示了機(jī)器人清潔設(shè)備捕捉的圖4a中的環(huán)境的圖像；

圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人清潔設(shè)備正在實(shí)施該方法；并且

圖5b展示了通過(guò)圖5a中環(huán)境的機(jī)器人清潔設(shè)備捕獲的圖像。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照這些附圖在下文中更為全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例。然而本發(fā)明可以采用許多不同的形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例；而是，這些實(shí)施例是以舉例方式提供的，這樣使得本披露將變得全面和完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地表示本發(fā)明的范圍。貫穿本說(shuō)明書(shū)，相同的數(shù)字指代相同的元件。

本發(fā)明涉及機(jī)器人清潔設(shè)備，或者換言之，涉及用于清潔表面的自動(dòng)自推進(jìn)機(jī)器，例如，機(jī)器人真空吸塵器、機(jī)器人清潔器或機(jī)器人地板洗滌器。根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔設(shè)備能夠用市電操作并且具有電繩、能夠用電池操作或者使用任何其他種類的合適的能源，例如，太陽(yáng)能。

圖1示出了從下方觀看的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)器人清潔設(shè)備10，即，示出了機(jī)器人清潔設(shè)備的底側(cè)。箭頭指示機(jī)器人清潔設(shè)備的前進(jìn)方向。機(jī)器人清潔設(shè)備10包括主體11，該主體容納諸如推進(jìn)系統(tǒng)的多個(gè)部件，該推進(jìn)系統(tǒng)包括呈能夠使驅(qū)動(dòng)輪12、13移動(dòng)的兩個(gè)電動(dòng)輪電機(jī)15a、15b形式的驅(qū)動(dòng)裝置，從而使得清潔設(shè)備能夠在有待清潔的表面上移動(dòng)。每個(gè)輪電機(jī)15a、15b能夠控制各自的驅(qū)動(dòng)輪12、13彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)以便使機(jī)器人清潔設(shè)備10在待清潔的表面上移動(dòng)?？梢栽O(shè)想許多不同的驅(qū)動(dòng)輪安排以及各種不同的輪電機(jī)安排。應(yīng)注意的是，機(jī)器人清潔設(shè)備可以任何具有合適的形狀，如具有更多傳統(tǒng)的圓形主體或三角形主體的設(shè)備。作為替代方案，可以使用跟蹤推進(jìn)系統(tǒng)或甚至氣墊船推進(jìn)系統(tǒng)。該推進(jìn)系統(tǒng)可以進(jìn)一步被安排為引起機(jī)器人清潔設(shè)備10進(jìn)行偏擺、俯仰、平移或滾動(dòng)移動(dòng)中的任一項(xiàng)或多項(xiàng)。

控制器16(如微處理器)鑒于從障礙物檢測(cè)設(shè)備(圖1中未示出)接收的信息來(lái)控制這些輪電機(jī)15a、15b根據(jù)需要使驅(qū)動(dòng)輪12、13旋轉(zhuǎn)，該障礙物檢測(cè)設(shè)備用于檢測(cè)機(jī)器人清潔設(shè)備必須繞其導(dǎo)航的、處于墻壁、落地?zé)?、桌腿形式的障礙物。障礙物檢測(cè)設(shè)備可以以記錄其周圍環(huán)境借助于例如3d相機(jī)、與激光器、激光掃描儀組合的相機(jī)實(shí)現(xiàn)的3d傳感器系統(tǒng)等形式被實(shí)施，用于檢測(cè)障礙物并將關(guān)于任何檢測(cè)到的障礙物的信息傳達(dá)到微處理器16。微處理器16與輪電機(jī)15a、15b通信，以便根據(jù)由障礙物檢測(cè)設(shè)備提供的信息來(lái)控制輪12、13的移動(dòng)，使得機(jī)器人清潔設(shè)備10能夠根據(jù)需要在有待清潔的表面上移動(dòng)。這將參照后邊的附圖進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

另外，主體11可以可選地安排有用于從待清潔的表面上除去碎屑和灰塵的清潔構(gòu)件17，該清潔構(gòu)件呈安排在機(jī)器人吸塵器10的底部處的開(kāi)口18中的可旋轉(zhuǎn)刷輥的形式。因此，可旋轉(zhuǎn)刷輥17沿水平軸線安排在開(kāi)口18中，以增強(qiáng)清潔設(shè)備10的灰塵和碎屑收集特性。為了使刷輥17旋轉(zhuǎn)，刷輥電機(jī)19操作地聯(lián)接到刷輥上，以根據(jù)從控制器16接收的指令控制其旋轉(zhuǎn)。

而且，機(jī)器人吸塵器10的主體11包括抽風(fēng)機(jī)20，該抽風(fēng)機(jī)創(chuàng)造氣流以便經(jīng)由主體11的底側(cè)中的開(kāi)口18將碎屑運(yùn)輸?shù)奖蝗菁{在該主體中的集塵袋或旋流器安排(未示出)。抽風(fēng)機(jī)20被通信地連接到控制器16上的風(fēng)扇電機(jī)21驅(qū)動(dòng)，風(fēng)機(jī)電機(jī)21從該控制器接收用于控制抽風(fēng)機(jī)20的指令。應(yīng)注意的是，可以設(shè)想機(jī)器人清潔設(shè)備具有可旋轉(zhuǎn)刷輥17和抽風(fēng)機(jī)20中的任一者用于將碎屑運(yùn)送到集塵袋。然而，這兩個(gè)的組合會(huì)增強(qiáng)機(jī)器人清潔設(shè)備10的除屑能力。

主體11或機(jī)器人清潔設(shè)備10進(jìn)一步裝備有角度測(cè)量設(shè)備24，例如像陀螺儀24和/或加速計(jì)或任何其他適合用于測(cè)量機(jī)器人清潔設(shè)備10的方向的設(shè)備。三軸陀螺儀能夠測(cè)量計(jì)算機(jī)清潔設(shè)備10的滾動(dòng)、俯仰、偏擺移動(dòng)的轉(zhuǎn)速。三軸陀螺儀能夠測(cè)量所有方向的加速度，這主要用來(lái)確定計(jì)算機(jī)清潔設(shè)備是否被阻擋或被抬升或是否被卡住(即，即使輪子正在轉(zhuǎn)但并沒(méi)有移動(dòng))。機(jī)器人清潔設(shè)備10在每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪12、13上進(jìn)一步包括編碼器(在圖1中未示出)，在這些輪子旋轉(zhuǎn)時(shí)該編碼器產(chǎn)生脈沖。這些脈沖可以是磁性的或光學(xué)的。通過(guò)在控制器16處對(duì)脈沖計(jì)數(shù)可以確定每個(gè)輪子12、13的速度。通過(guò)輪速讀數(shù)與陀螺儀信息相結(jié)合，控制器16可以執(zhí)行所謂的航位推算以便確定清潔設(shè)備10的位置與航向。

主體11可以進(jìn)一步安排有鄰近開(kāi)口18的旋轉(zhuǎn)側(cè)刷14，可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)15a、15b、刷輥電機(jī)19或可替代地單獨(dú)的側(cè)刷電機(jī)(未示出)來(lái)控制旋轉(zhuǎn)側(cè)刷的旋轉(zhuǎn)。有利地，旋轉(zhuǎn)側(cè)刷14從有待清潔的表面掃起碎屑和灰塵，從而使得灰塵在開(kāi)口18處最終來(lái)到主體11的下方，并因此能夠運(yùn)輸?shù)綑C(jī)器人清潔設(shè)備的集塵室。進(jìn)一步地有利的是，將提高機(jī)器人清潔設(shè)備10的到達(dá)率，并更有效地清潔例如角落和地板與墻壁交匯的區(qū)域。如圖1所展示的，旋轉(zhuǎn)側(cè)刷14朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，從而使得它朝向開(kāi)口18掃起碎屑，從而使得抽風(fēng)機(jī)20能夠?qū)⑺樾歼\(yùn)輸?shù)郊瘔m室。機(jī)器人清潔設(shè)備10可以包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)刷，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)刷被側(cè)向地安排在開(kāi)口18的每一側(cè)并鄰近該開(kāi)口。

另外參照?qǐng)D1，以一個(gè)或多個(gè)微處理器形式實(shí)施的控制器/處理單元16被安排為執(zhí)行被下載到與該微處理器相關(guān)聯(lián)的合適的存儲(chǔ)介質(zhì)26中的計(jì)算機(jī)程序25，該存儲(chǔ)介質(zhì)例如是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、快閃存儲(chǔ)器或硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器?？刂破?6被安排為在包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的適當(dāng)計(jì)算機(jī)程序25被下載至存儲(chǔ)介質(zhì)26并且被控制器16執(zhí)行時(shí)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的方法。存儲(chǔ)介質(zhì)26還可以是包括計(jì)算機(jī)程序25的一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。替代地，計(jì)算機(jī)程序25可以通過(guò)合適的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(如數(shù)字化通用磁盤(pán)(dvd)、光盤(pán)(cd)或者記憶棒)來(lái)傳遞至存儲(chǔ)介質(zhì)26。作為另外一個(gè)替代方案，計(jì)算機(jī)程序25可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載至存儲(chǔ)介質(zhì)26。控制器16可以替代地以數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)、復(fù)雜可編程邏輯器件(cpld)等的形式來(lái)實(shí)施。

圖2示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的圖1的機(jī)器人清潔設(shè)備10的正視圖，展示了呈3d傳感器系統(tǒng)22形式的前述障礙物檢測(cè)設(shè)備，該相機(jī)系統(tǒng)包括至少一個(gè)相機(jī)23以及第一和第二線激光器27、28，這些線激光器可以是水平或豎直定向的線激光器。進(jìn)一步示出了前面參照?qǐng)D1a討論的控制器16、主體11、驅(qū)動(dòng)輪12、13和可旋轉(zhuǎn)刷輥17?？刂破?6操作性地聯(lián)接到用于記錄機(jī)器人清潔設(shè)備10的附近的圖像的相機(jī)23。第一和第二線激光器27、28可以優(yōu)選地是豎直線激光器并且被安排在相機(jī)23的側(cè)面并且被配置為照亮比機(jī)器人清潔設(shè)備10的高度和寬度更大的高度和寬度。進(jìn)一步地，相機(jī)23的視場(chǎng)角度優(yōu)選地小于第一線激光器和第二線激光器27、28照亮的空間。相機(jī)23由控制器16控制來(lái)每秒捕捉和記錄多張圖像。通過(guò)控制器16從這些圖像中提取數(shù)據(jù)，并且通常將數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)程序25一起保存在存儲(chǔ)器26中。

第一線激光器和第二線激光器27、28沿著垂直于該相機(jī)的光軸的一條軸線被安排在相機(jī)23的相應(yīng)側(cè)上。另外，線激光器27、28被定向成使得它們的相應(yīng)激光束在相機(jī)23的視場(chǎng)內(nèi)相交。典型地，交點(diǎn)與相機(jī)23的光軸重合。

第一和第二線激光器27、28被配置為優(yōu)選地朝豎直朝向、正常朝機(jī)器人清潔設(shè)備10的移動(dòng)方向掃描機(jī)器人清潔設(shè)備10的附近。第一線激光器和第二線激光器27、28被配置為發(fā)出照亮例如待清潔的房間里的家具、墻壁和其他物體的激光束。在機(jī)器人清潔設(shè)備10在有待清潔的表面上移動(dòng)時(shí)，相機(jī)23被控制器16控制，以捕捉并記錄圖像，通過(guò)從這些圖像提取特征并通過(guò)測(cè)量被機(jī)器人清潔設(shè)備10覆蓋的距離，控制器16從這些圖像創(chuàng)建機(jī)器人清潔設(shè)備10在其中操作的周圍環(huán)境的表示或布局。因此，控制器16從所記錄的圖像中得到機(jī)器人清潔設(shè)備10相對(duì)于待清潔的表面的位置數(shù)據(jù)、從得到的位置數(shù)據(jù)中生成周圍環(huán)境的3d表示、并且控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)15a、15b來(lái)使機(jī)器人清潔設(shè)備根據(jù)提供給機(jī)器人清潔設(shè)備10的生成的3d表示和導(dǎo)航信息來(lái)移動(dòng)，使得能夠在考慮到所生成的3d表示的情況下對(duì)有待清潔的表面導(dǎo)航。因?yàn)榈玫降奈恢脭?shù)據(jù)會(huì)用作機(jī)器人清潔設(shè)備的導(dǎo)航基礎(chǔ)，所以定位正確是重要的；機(jī)器人設(shè)備會(huì)以其他方式根據(jù)誤導(dǎo)的其周圍環(huán)境的“地圖”來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航。

從3d傳感器系統(tǒng)22記錄的圖像中生成的3d表示因此幫助對(duì)墻壁、落地?zé)?、桌腿形式的、機(jī)器人清潔設(shè)備必須在其周圍導(dǎo)航的障礙物以及機(jī)器人清潔設(shè)備10必須橫越的小地毯、地毯、門(mén)階等進(jìn)行檢測(cè)。機(jī)器人清潔設(shè)備10因此被配置為通過(guò)運(yùn)行/清潔來(lái)了解其環(huán)境或者周圍環(huán)境。

參照?qǐng)D2，為了說(shuō)明目的，3d傳感器系統(tǒng)22是與機(jī)器人清潔設(shè)備10的主體11分開(kāi)的。然而，在一種實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式中，3d傳感器系統(tǒng)22優(yōu)選地與機(jī)器人清潔設(shè)備10的主體11整合，以盡量減小機(jī)器人清潔設(shè)備10的高度，由此使得其在障礙物(例如沙發(fā))的下方穿過(guò)。

因此，包括相機(jī)23和第一豎直線激光器和第二豎直線激光器27、28的3d傳感器系統(tǒng)22被安排為記錄機(jī)器人清潔設(shè)備的附近的圖像，可以從這些圖像檢測(cè)到物體/障礙物?？刂破?6能夠通過(guò)從所記錄的圖像中得到位置數(shù)據(jù)來(lái)相對(duì)于檢測(cè)到的障礙物對(duì)機(jī)器人清潔設(shè)備10并且因此對(duì)有待清潔的表面進(jìn)行定位。從定位開(kāi)始，控制器16通過(guò)經(jīng)由輪子驅(qū)動(dòng)電機(jī)15a、15b控制輪子12、13越過(guò)待清潔的表面來(lái)控制機(jī)器人清潔設(shè)備10的移動(dòng)。

得到的位置數(shù)據(jù)幫助控制機(jī)器人清潔設(shè)備10的移動(dòng)，使得清潔設(shè)備可以被導(dǎo)航移動(dòng)非?？拷矬w，并且在物體周圍緊密移動(dòng)，以從物體所在的表面上除去碎屑。所以，利用得到的位置數(shù)據(jù)來(lái)與物體(例如是厚的小地毯或墻壁)齊平地移動(dòng)。通常，控制器16經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)15a、15b連續(xù)生成傳遞控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)輪12、13，使得使機(jī)器人清潔設(shè)備10靠近物體導(dǎo)航。

圖3a展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)表面的結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。為了說(shuō)明目的，示出了機(jī)器人設(shè)備10的一個(gè)豎直線激光器27。如可以看到的，線激光器27將激光束30投射到待清潔的房間的地板31以及第一墻壁32上。為了將環(huán)境光的不利影響最小化，任選地控制線激光器27來(lái)以最高可能的功率發(fā)光。另外，可以在相機(jī)23的前方安排濾光器以便使該相機(jī)更加可感知線激光器27所發(fā)出的光。因此，濾光器適配于線激光器27發(fā)出的結(jié)構(gòu)化光的波長(zhǎng)。這在存在例如通過(guò)第二墻壁33上的窗戶34進(jìn)入房間的陽(yáng)光引起的固定光源的情況下甚至更有利，產(chǎn)生了兩個(gè)固定安排的光源35、36，通過(guò)相機(jī)23可以不期望地檢測(cè)到這些光源。

圖3b展示了機(jī)器人設(shè)備的相機(jī)23捕捉的圖3a中所展示的周圍環(huán)境的圖像37，在該圖像中，機(jī)器人在其上移動(dòng)的表面31是平坦并且光滑的，如鑲木地板或一塊油地氈。

圖3c展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的檢測(cè)表面的結(jié)構(gòu)的方法的流程圖，機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。在第一步驟s101中，3d傳感器系統(tǒng)22的第一和第二豎直線激光器27、28使用豎直激光線30照亮機(jī)器人清潔設(shè)備10的附近。應(yīng)注意的是，一個(gè)線激光器用于說(shuō)明的目的，但是在實(shí)踐中，通常使用兩個(gè)豎直線激光器27、28，如圖2所示。如圖3a中可以看到的，光束30照亮待清潔房間的表面31(在本案例中，是平坦的地板)以及第一墻壁32。此后，在步驟s102中，3d傳感器系統(tǒng)22的相機(jī)23捕捉所照亮的周圍環(huán)境的圖像37。

在捕捉到的圖3b的圖像37中，激光束將作為在s103中由機(jī)器人設(shè)備10檢測(cè)的光亮區(qū)段30出現(xiàn)?，F(xiàn)在，在步驟s104中，機(jī)器人設(shè)備10可以根據(jù)所捕捉的圖像37中的光亮區(qū)段30的外觀來(lái)確定表面31的結(jié)構(gòu)，該機(jī)器人在該表面上移動(dòng)。

例如，參照?qǐng)D3b中捕捉的圖像37，如果表面31是平坦且光滑的地板，如鑲木地板，檢測(cè)到的光亮區(qū)段30將包括狹窄的直線，該直線是明顯的并且不受噪聲影響。

有利地，通過(guò)確定表面31的結(jié)構(gòu)可以改善多個(gè)清潔方面，機(jī)器人10在該表面上移動(dòng)。例如，如果機(jī)器人設(shè)備10在如鑲木地板的平坦并且光滑的表面31上移動(dòng)，可以使用低操作電流驅(qū)動(dòng)抽風(fēng)機(jī)20，并且刷輥17和/或側(cè)刷14通常可以被驅(qū)動(dòng)以低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由此延長(zhǎng)機(jī)器人設(shè)備電池充電之間的時(shí)間周期。進(jìn)一步有利的是，可以取決于表面的結(jié)構(gòu)控制機(jī)器人設(shè)備10的移動(dòng)；例如，如果機(jī)器人設(shè)備10在地毯上移動(dòng)，該機(jī)器人設(shè)備則可以較低速度驅(qū)動(dòng)以便避免打滑和/或從地毯上或多于一次地在至少部分的地毯上走過(guò)。在另一個(gè)實(shí)例中，處于清潔程序的機(jī)器人設(shè)備10可以如作為該程序的最后一步選擇走過(guò)地板的、地毯位于的區(qū)段。

圖4a展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的對(duì)表面的結(jié)構(gòu)的地毯，機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。如可以看到的，如圖3a，線激光器27將激光束30投射到待清潔的房間的表面31以及第一墻壁32上。然而，在這個(gè)具體實(shí)施例中，具有結(jié)構(gòu)化上側(cè)的薄地毯38被放置在地板上并且被激光器27的光束30照亮。

圖4b展示了機(jī)器人設(shè)備的相機(jī)23捕捉的圖4a中展示的周圍環(huán)境的圖像37，在該圖像中，機(jī)器人在其上移動(dòng)的表面31是平坦并且光滑的，如鑲木地板或一塊油地氈，同時(shí)地毯38具有結(jié)構(gòu)化上側(cè)。其結(jié)果是，從平坦的鑲木地板反射的光產(chǎn)生的光亮區(qū)段30將具有與圖3b示出的相同的明顯外觀，然而結(jié)構(gòu)化地毯38反射的光產(chǎn)生的光亮區(qū)段30a將會(huì)是有噪聲的并且引起模糊線，該模糊線具有沿橫向于豎直線激光器發(fā)出的激光的入射方向的方向的一些延伸。

因此，如果機(jī)器人設(shè)備10確定所捕捉的圖像37中的光亮區(qū)段30a的外觀是有噪聲且模糊的，可以得出該表面是具有結(jié)構(gòu)化上側(cè)的地毯38的結(jié)論，相比于平坦且光滑的地板產(chǎn)生不同的光折射。

在這個(gè)具體實(shí)施例中，通過(guò)有利地確定結(jié)構(gòu)化地毯將要被機(jī)器人設(shè)備10橫越，可能有必要向抽風(fēng)機(jī)20供應(yīng)更大的操作電流、和以更高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)刷輥17和/或側(cè)刷14。另外，相比于平坦且光滑的表面，可能有必要多于一次地走過(guò)地毯。

圖5a展示了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的對(duì)表面的結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，機(jī)器人清潔設(shè)備在該表面上移動(dòng)。如可以看到的，如圖3a，線激光器27將激光束30投射到待清潔的房間的表面31以及第一墻壁32上。但是，在這個(gè)具體實(shí)施例中，厚地毯39(例如，小地毯)被放置在地板上并且被激光器27的光束30照亮。

圖5b展示了機(jī)器人設(shè)備的相機(jī)23捕捉的圖5a中展示的周圍環(huán)境的圖像37，在該圖像中，機(jī)器人在其上移動(dòng)的表面31是平坦并且光滑的，如鑲木地板或一塊油地氈，同時(shí)小地毯39是參差不齊的并且通常包括從小地毯豎直向上延伸至距小地毯上側(cè)幾厘米的成片的纖維材料。其結(jié)果是，從平坦的鑲木地板反射的光產(chǎn)生的光亮區(qū)段30將具有與圖3b和圖4b示出的相同的明顯外觀，然而從小地毯39反射的光產(chǎn)生的光亮區(qū)段30b將破碎成多個(gè)小的、基本上豎直線段。豎直線段的高度越高，小地毯就越厚。

因此，如果機(jī)器人設(shè)備10確定所捕捉的圖像37的光亮區(qū)段30b的外觀包括豎直線段，可以得出該表面是參差不齊的地毯39的結(jié)論。

在這個(gè)具體實(shí)施例中，通過(guò)有利地確定小地毯將要被機(jī)器人設(shè)備10橫越，可能有必要向抽風(fēng)機(jī)20供應(yīng)更大的操作電流、和以甚至更高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)刷輥17和/或側(cè)刷14。進(jìn)一步地，可能有必要多于一次地走過(guò)地毯。而且，當(dāng)機(jī)器人設(shè)備10在厚的小地毯39上移動(dòng)時(shí)，可能要經(jīng)受所謂的打滑，即，機(jī)器人的輪子正在轉(zhuǎn)動(dòng)但是機(jī)器人并沒(méi)有移動(dòng)(或者沒(méi)有移動(dòng)到輪子轉(zhuǎn)動(dòng)所預(yù)期的程度)。如前面已經(jīng)討論的，當(dāng)使用航位推算時(shí)，輪子速度讀數(shù)與陀螺儀信息相結(jié)合，并且控制器16可以確定機(jī)器人設(shè)備10的位置和航向。這是已知的方法，其中通過(guò)使用關(guān)于之前確定的位置的位置數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算當(dāng)前位置。因此，在確定位置和航向時(shí)可以有利地考慮當(dāng)機(jī)器人設(shè)備10橫越小地毯39時(shí)所預(yù)期的輪子12、13的打滑。其結(jié)果是，控制器16可以有利地以更高的精度預(yù)測(cè)機(jī)器人10的位置并且適配驅(qū)動(dòng)模式以便在位置估算中避免過(guò)多的錯(cuò)誤。

上文主要參照一些實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易了解的是，除以上披露的實(shí)施例之外的其他實(shí)施例在由所附專利權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)同樣是可能的。