本發(fā)明涉及一種機器人清潔設(shè)備以及一種操作機器人清潔設(shè)備以便提高清潔效率的方法。

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器人，使得它們可以在空間內(nèi)四處自由移動而不與可能的物體和障礙物碰撞。

進(jìn)一步被稱為機器人清潔設(shè)備的機器人真空吸塵器或機器人地板拖把在本領(lǐng)域是已知的并且通常裝備有呈一個或多個電機形式的驅(qū)動裝置用于使該吸塵器在待清潔的表面上移動。機器人清潔設(shè)備可以進(jìn)一步配備有呈用于引起自主行為的一個或多個微處理器和導(dǎo)航裝置形式的智能，從而使得機器人真空吸塵器能夠自由地來回移動并且清潔例如呈房間形式的空間。因此，這些現(xiàn)有技術(shù)機器人真空吸塵器具有或多或少地自主地對其中具有家具(如桌椅)以及其他物體(如墻壁和樓梯)的房間進(jìn)行真空吸塵或擦干的能力。

基本上存在兩類本領(lǐng)域已知的機器人清潔設(shè)備；——通過隨機移動清潔表面的機器人清潔設(shè)備以及使用各種傳感器數(shù)據(jù)在表面上導(dǎo)航的機器人清潔設(shè)備。

使用隨機移動的機器人清潔設(shè)備還隨機地尋找充電器。這些機器人清潔設(shè)備按照偶然性原則導(dǎo)航和清潔。這種機器人清潔設(shè)備可以包括碰撞傳感器來避免在清潔時發(fā)生碰撞。通常，它們包括用于當(dāng)它們碰巧經(jīng)過充電器時或當(dāng)充電器進(jìn)入視野中時檢測并定位充電器的裝置。這明顯不是清潔和導(dǎo)航非常有效的方式，并且具體地?zé)o法針對大表面或復(fù)雜的布局很好地工作。

使用傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)航的本領(lǐng)域另一種類型的機器人清潔設(shè)備根據(jù)它們可以安全地行駛而不碰撞物體或障礙物的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷。由于它們基于在大部分情況下并不完整的傳感器數(shù)據(jù)來假設(shè)它們的環(huán)境，因此它們冒著卡住或迷路的高風(fēng)險。此外，提取數(shù)據(jù)并且因此根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)作出假設(shè)額外地需要昂貴的電子部件。

在一些情況下，現(xiàn)有技術(shù)機器人清潔設(shè)備使用行程方法進(jìn)行清潔，這意味著它們來回逐行程地行駛以便清潔表面。當(dāng)將這種現(xiàn)有機器人清潔設(shè)備從一個房間導(dǎo)航到另一個房間或者導(dǎo)航回至充電器時，機器人清潔設(shè)備使用傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航。由于這種機器人清潔設(shè)備還被迫基于傳感器數(shù)據(jù)作出假設(shè)，因此碰撞物體或障礙物的風(fēng)險則可比較地較高。這可能使機器人清潔設(shè)備減速并且由此降低清潔效率。此外，逐行程方法可能使大量碎屑或灰塵剩余，例如靠近物體或障礙物的邊緣。這種清潔可能不整潔。

一些已知的機器人清潔設(shè)備可以包括被安排靠近或位于清潔開口的左或右外圍的側(cè)刷，以便將碎屑和灰塵刷到清潔開口中以及清潔開口前方。當(dāng)將側(cè)刷(具體地僅一個側(cè)刷)安裝在機器人清潔設(shè)備上時，清潔模式需要相應(yīng)地調(diào)節(jié)到確保側(cè)刷正在以最佳方式除去碎屑和灰塵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于操作機器人清潔設(shè)備的方法以及一種被配置成用于執(zhí)行整潔、有效且魯棒的方法的機器人清潔設(shè)備。

本發(fā)明的諸位發(fā)明人已經(jīng)意識到可以提供一種用于有效地操作機器人清潔設(shè)備以便提供整潔且整齊的清潔的通用方法。所述方法增強了機器人清潔設(shè)備的導(dǎo)航的魯棒性并且改善了清潔的整體性能。

本文中公開了一種在待清潔的表面上操作機器人清潔設(shè)備的方法，所述方法由所述機器人清潔設(shè)備執(zhí)行，所述方法包括以下步驟：

當(dāng)在所述表面上以一定間隔記錄路徑標(biāo)記時，跟隨第一物體的邊界，所述路徑標(biāo)記包括位置信息；

在遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記中的一個或多個之后，以偏移跟蹤所述預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記；以及

在檢測到第二物體之后，從跟蹤所述預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記切換到跟隨所述第二物體的邊緣。

此方法允許所述機器人清潔設(shè)備根據(jù)向內(nèi)清潔模式或向外清潔模式進(jìn)行清潔。所述機器人清潔設(shè)備可以由此通過跟隨第一物體(如墻壁等)的邊界開始清潔待清潔的表面，并且通過以螺旋模式向內(nèi)清潔來朝表面的內(nèi)部移動，或者其可以檢測由此在表面內(nèi)被安排在遠(yuǎn)離表面的邊界的某處的第二物體，并且通過跟隨所述第二物體的邊緣開始清潔并且通過以螺旋模式從第二物體向外移動進(jìn)行清潔。

第一和第二物體可以是家具、墻壁、樓梯、電梯井等。在許多情況下，第一物體可以是房間的墻壁，并且第二物體可以是家具。

間隔可以是時間間隔或者距離間隔。

偏移可以分別小于機器人清潔設(shè)備的寬度和機器人清潔設(shè)備的清潔部分。

有利地，所述機器人清潔設(shè)備跟隨所述第二物體的所述邊緣直到再次遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記。

當(dāng)遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記時，所述機器人清潔設(shè)備將意識到或者第二障礙物被完全包圍或者第二障礙物的側(cè)之一被預(yù)先清潔，并且將由此再次切換到跟隨預(yù)先存放的路徑標(biāo)記。

這可以允許機器人清潔設(shè)備建立包括清潔期間所有遇到的物體的映射圖。

在另一個實施例中，機器人清潔設(shè)備可以跟隨第二物體的邊緣直到所述第二物體被包圍。

由此，所述機器人清潔設(shè)備可以繼續(xù)跟隨所述第二物體，即使在如此做之后會遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記。一旦完全包圍第二物體，機器人清潔設(shè)備就將再次以偏移跟隨或跟蹤預(yù)先存放的路徑標(biāo)記。

跟蹤和切換到邊界或邊緣跟隨的步驟允許機器人清潔設(shè)備以自主且有效的方式在待清潔的表面上移動，并且另外確保整潔且整齊的清潔，即使在遇到物體時。

在另一個優(yōu)選實施例中，所述方法包括以下步驟：在遇到所述預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記中的一個或多個之后識別限定待清潔的區(qū)域的環(huán)路，其中，所述環(huán)路包括多個所述預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記。

根據(jù)環(huán)路的形狀，可以調(diào)節(jié)剩余表面的清潔模式。在識別之后，可以封閉環(huán)路。例如，僅當(dāng)前跟隨的并由機器人清潔設(shè)備記錄的環(huán)路可以被打開并且被機器人清潔設(shè)備認(rèn)為是有效的。

優(yōu)選地，在識別以便生成高效且簡單的清潔模式之后，環(huán)路在映射圖內(nèi)被簡化。

由于可以避免已經(jīng)清潔的區(qū)域并且可以避免多次清潔例如走廊或窄路中的相同區(qū)域，因此這可以改善導(dǎo)航以及機器人清潔設(shè)備的清潔效率。

所述簡化包括以下步驟：封閉所述環(huán)路和/或?qū)⑺霏h(huán)路拆分成限定多個待清潔的區(qū)域的多個環(huán)路，從而使得所述機器人清潔設(shè)備可以一個接一個地清潔所述區(qū)域。

當(dāng)待清潔的表面例如包括被走廊互連的兩個房間時，環(huán)路可以在已經(jīng)完成了沿著兩個房間的邊界的第一環(huán)路時被分成兩個環(huán)路，每個房間一個環(huán)路。每個環(huán)路可以限定待清潔的區(qū)域，并且機器人清潔設(shè)備可以一個接一個地清潔兩個區(qū)域。

在以上例如走廊的情況下，這種簡化避免了在預(yù)先清潔的區(qū)域上的多個行程，并且其降低了機器人清潔設(shè)備的復(fù)雜度。

如果假設(shè)在環(huán)路的完成中不涉及物體或障礙物是安全的，則所述簡化可以替代性地包括所述完成。

此外，當(dāng)檢測到表面大于閾值時，所述簡化可以涉及在已經(jīng)完成第一環(huán)路之后通過引導(dǎo)機器人清潔設(shè)備沿著分離表面的邊線來拆分待清潔的表面。

在實施例中，在所述機器人清潔設(shè)備在任何方向上移動而不能夠向預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記中的任何路徑標(biāo)記建立所述偏移時遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記的情況下，所述多個區(qū)域中的第一區(qū)域可以被認(rèn)為是清潔的。

當(dāng)預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記的圍繞當(dāng)前記錄的路徑標(biāo)記的所有路徑標(biāo)記比偏移更靠近機器人清潔設(shè)備時，假設(shè)第一區(qū)域已經(jīng)被完全地清潔并且由此已完成是安全的。

如果以上不是這種情況，則機器人清潔設(shè)備將朝預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記仍然以比偏移更大的距離間隔開的區(qū)域移動并且繼續(xù)清潔。

進(jìn)一步，所述方法可以包括避免進(jìn)入預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記之間的距離小于偏移的區(qū)域的步驟。

當(dāng)來自多個區(qū)域中的區(qū)域的待清潔的第一區(qū)域可以被認(rèn)為已完成時，機器人清潔設(shè)備可以移動到多個區(qū)域中待清潔的第二區(qū)域，并且開始跟蹤限定待清潔的第二區(qū)域的環(huán)路的預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記。

機器人清潔設(shè)備可以由此通過完成每個區(qū)域直到?jīng)]有剩余區(qū)域為止來逐步工作。

在優(yōu)選的實施例中，如在所述機器人清潔設(shè)備的移動方向上看到的，路徑標(biāo)記可以記錄在所述機器人清潔設(shè)備的左或右外圍或者所述機器人清潔設(shè)備的清潔開口處。

在另一個實施例中，如在機器人清潔設(shè)備的移動方向上看到的，機器人清潔設(shè)備可以使用機器人清潔設(shè)備的右或左外圍或者機器人清潔設(shè)備的清潔部分來跟隨左或右路徑標(biāo)記。

具體地，如果側(cè)刷被安裝在機器人清潔設(shè)備上，則機器人清潔設(shè)備可以在遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記時使用側(cè)刷跟隨路徑標(biāo)記。

在進(jìn)一步實施例中，所述機器人清潔設(shè)備可以跟隨所述第一和第二物體的所述邊界或所述邊緣，從而使得所述路徑標(biāo)記記錄在所述機器人清潔設(shè)備的所述外圍上或者所述機器人清潔設(shè)備的位于遠(yuǎn)離所述邊界或所述邊緣的所述清潔開口上。

以上內(nèi)容可以根據(jù)于機器人清潔設(shè)備是逆時針方向還是順時針方向進(jìn)行清潔以及是否安裝了側(cè)刷來應(yīng)用。如果安裝了側(cè)刷，則有利的是，側(cè)刷是否跟隨第一或第二物體的邊界或邊緣。機器人清潔設(shè)備可以由此被配置成用于將清潔模式改變成逆時針方向或順時針方向，以便確保當(dāng)遇到物體時側(cè)刷跟隨物體的邊緣或邊界。

當(dāng)檢測到第一物體的拐角時，可以開始記錄路徑標(biāo)記。

這可能在某種程度上簡化清潔模式，如在本文中稍后描述的。

本文中還公開了一種機器人清潔設(shè)備，所述機器人清潔設(shè)備包括：主體；推進(jìn)系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)被安排成用于移動所述機器人清潔設(shè)備；接觸檢測部分，所述接觸檢測部分連接至所述主體并且被安排成用于檢測所述機器人清潔設(shè)備是否與物體接觸；以及航位推算傳感器，所述航位推算傳感器可操作地連接至所述推進(jìn)系統(tǒng)。機器人清潔設(shè)備可以進(jìn)一步包括處理單元，所述處理單元被安排成用于控制所述推進(jìn)系統(tǒng)；由此，所述處理單元可以連接至所述航位推算傳感器并且被配置成用于執(zhí)行包括先前描述的步驟和/或特征中任一項的方法。

本文中進(jìn)一步公開了一種包括計算機可執(zhí)行指令的計算機程序，所述計算機可執(zhí)行指令用于在所述計算機可執(zhí)行指令在所述機器人清潔設(shè)備中所包括的處理單元上被執(zhí)行時使所述機器人清潔設(shè)備執(zhí)行包括先前描述的步驟和/或特征中任一項的方法。

進(jìn)一步公開了一種包括計算機可讀存儲介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機可讀存儲介質(zhì)具有在其中實施的根據(jù)以上內(nèi)容的計算機程序。

總的來說，除非本文中另有明確定義，否則在權(quán)利要求書中所使用的所有術(shù)語是根據(jù)它們在技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義來解釋的。除非另有明確聲明，否則所有引用的“一/一個/元件、裝置、部件、手段、設(shè)備、步驟等”是如參考所述元件、裝置、部件、手段、設(shè)備、步驟等中的至少一個實例開放性解釋的。除非明確闡述，否則本文中所公開的任何方法的步驟不必按照所公開的確切順序來執(zhí)行。

附圖說明

現(xiàn)在將通過示例方式通過參考附圖來描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的機器人清潔設(shè)備的實施例的俯視圖；

圖2示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明實施例的機器人清潔設(shè)備的正視圖；

圖3a示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的方法的當(dāng)開始向內(nèi)清潔時對路徑標(biāo)記的記錄；

圖3b示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的方法的當(dāng)開始向外清潔時對路徑標(biāo)記的記錄；

圖4示意性地展示了如何識別并且潛在地封閉環(huán)路；

圖5a示意性地展示了在遇到物體之后從跟蹤路徑標(biāo)記切換到跟隨物體的邊緣；

圖5b示意性地展示了與圖5a類似的視圖；在這種情況下，在切換回至路徑標(biāo)記跟蹤之前物體被完全包圍；

圖5c示意性地展示了與圖5a和圖5b類似的視圖；在這種情況下，在切換回路徑標(biāo)記跟蹤之前物體沒有被完全包圍；

圖6a示意性地展示了向外清潔；

圖6b示意性地展示了在根據(jù)圖6a的環(huán)境中如何簡化環(huán)路；

圖7示意性地展示了在第一區(qū)域清潔之后，機器人清潔設(shè)備如何從第一區(qū)域移動到第二區(qū)域；以及

圖8展示了根據(jù)本發(fā)明的方法步驟。

具體實施方式

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)明的某些實施例。然而，本發(fā)明可以采用許多不同形式來實施，并不應(yīng)被解釋為局限于本文中提出的這些實施例；而是，這些實施例是以示例方式提供的，這樣使得本公開將是全面和完整的，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。貫穿本說明書，相同的數(shù)字指代相同的元件。

本發(fā)明涉及機器人清潔設(shè)備，或者換言之，涉及用于清潔表面的自動自推進(jìn)機器，例如，機器人真空吸塵器、機器人清潔器或機器人地板洗滌器。根據(jù)本發(fā)明的機器人清潔設(shè)備10能夠用市電操作并且具有電繩、是用電池操作的、或者使用任何其他種類的合適的能源，例如太陽能。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的機器人清潔設(shè)備10的底視圖，即，示出了機器人清潔設(shè)備10的底側(cè)。箭頭指示了機器人清潔設(shè)備的前進(jìn)方向。機器人清潔設(shè)備10包括主體11，所述主體容納了如推進(jìn)系統(tǒng)的部件，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括呈能夠使驅(qū)動輪12、13移動的兩個電動輪電機15a、15b形式的驅(qū)動裝置，從而使得機器人清潔設(shè)備10能夠在待清潔的表面上移動。每個輪電機15a、15b能夠控制各自的驅(qū)動輪12、13彼此獨立地旋轉(zhuǎn)以便使機器人清潔設(shè)備10跨待清潔的表面移動?？梢栽O(shè)想許多不同的驅(qū)動輪安排以及各種不同的輪電機安排。應(yīng)注意的是，機器人清潔設(shè)備10可以具有任何合適的形狀，如所展示的圓形主體11或三角形主體。

作為上文所描述的推進(jìn)系統(tǒng)的替代方案，可以使用跟蹤推進(jìn)系統(tǒng)或甚至氣墊船推進(jìn)系統(tǒng)。

所述推進(jìn)系統(tǒng)另外連接至兩個航位推算傳感器30、30’上，給每個驅(qū)動輪12、13指派了一個航位推算傳感器，如圖1中所展示的。航位推算傳感器30、30’被配置成用于通過觀察驅(qū)動輪12、13的相應(yīng)移動和轉(zhuǎn)動來獨立地測量機器人清潔設(shè)備10所行駛的距離，以便幫助將機器人清潔設(shè)備10定位在例如房間內(nèi)。

圖1中所展示的機器人清潔設(shè)備10的實施例包括兩個航位推算傳感器30、30’，但是能夠想象機器人清潔設(shè)備包括僅一個航位推算傳感器30、30’。

控制器(如處理單元16)鑒于從障礙物檢測設(shè)備(圖2中示出)處接收的信息來控制輪電機15a、15b根據(jù)需要使驅(qū)動輪12、13旋轉(zhuǎn)，所述障礙物檢測設(shè)備用于檢測機器人清潔設(shè)備必須在繞其導(dǎo)航的呈墻壁、落地?zé)?、桌腿形式的障礙物。如圖1中所展示的，航位推算傳感器30、30’例如經(jīng)由電動輪電機15a、15b連接至處理單元16上。

障礙物檢測設(shè)備可以以紅外(ir)傳感器和/或聲吶傳感器、微波雷達(dá)、記錄其周圍環(huán)境借助于例如3d相機、與激光器組合的相機、激光掃描儀等實現(xiàn)的3d傳感器系統(tǒng)的形式被實施，用于檢測障礙物并將關(guān)于任何檢測到的障礙物的信息傳達(dá)至處理單元16。處理單元16與輪電機15a、15b通信，以便根據(jù)由障礙物檢測設(shè)備提供的信息控制輪12、13的移動。

在圖1中，進(jìn)一步展示了機器人清潔設(shè)備10的寬度w。由于主體11具有圓形形狀，因此寬度w與主體的直徑相對應(yīng)。概括地說，寬度w可以被限定為機器人清潔設(shè)備10的最寬部分或最大尺寸，如在正向方向m上測量的。

主體11可以可選地提供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，所述清潔構(gòu)件呈安排在機器人吸塵器10的底部處的開口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口18中，以增強清潔設(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19操作性地耦合至刷輥上，以根據(jù)從處理單元16處接收的指令控制其旋轉(zhuǎn)?？蛇x地，機器人清潔設(shè)備10包括側(cè)刷(未示出)以便使清潔最優(yōu)化。側(cè)刷可以被安排在開口18的外圍處或靠近開口的外圍，從而使得碎屑和灰塵被刷到開口前方的刷輥17中。在圖3a至圖7中所展示的示例中，可以假設(shè)側(cè)刷(未示出)被安排在機器人清潔設(shè)備10的開口18的右外圍處，盡管本發(fā)明不依賴于此，這意味著根據(jù)本發(fā)明的方法還在沒有側(cè)刷的情況下工作。

此外，機器人吸塵器10的主體11包括抽風(fēng)機20，所述抽風(fēng)機創(chuàng)造氣流以便經(jīng)由主體11的底側(cè)中的開口18將碎屑運輸?shù)奖蝗菁{在主體中的集塵袋或旋流器安排(未示出)。抽風(fēng)機20由連接至處理單元16上的風(fēng)扇電機21驅(qū)動，風(fēng)扇電機21從所述處理單元處接收用于控制抽風(fēng)機20的指令。應(yīng)注意的是，可以設(shè)想機器人清潔設(shè)備10具有可旋轉(zhuǎn)刷輥17和抽風(fēng)機20中的任一者用于將碎屑運輸?shù)郊瘔m袋。然而，這兩個的組合會增強機器人清潔設(shè)備10的除屑能力。

替代性地，機器人清潔設(shè)備10可以包括拖把(未示出)和/或旋轉(zhuǎn)地板刷(未示出)。

進(jìn)一步參考圖1，可以以一個或多個微處理器形式實施的處理單元16被安排成用于執(zhí)行被下載到與微處理器相關(guān)聯(lián)的合適存儲介質(zhì)26中的計算機程序25，如隨機存取存儲器(ram)、閃存或硬盤驅(qū)動器。處理單元16被安排成用于在包括計算機可執(zhí)行指令的適當(dāng)計算機程序25被下載至存儲介質(zhì)26并且被處理單元16執(zhí)行時實施根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法。存儲介質(zhì)26還可以是包括計算機程序25的計算機程序產(chǎn)品。替代性地，計算機程序25可以通過合適的計算機程序產(chǎn)品(如數(shù)字化通用磁盤(dvd)、光盤(cd)或者記憶棒)來傳遞至存儲介質(zhì)26。作為另外一個替代方案，計算機程序25可以通過網(wǎng)絡(luò)下載至存儲介質(zhì)26。處理單元16可以替代性地以數(shù)字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、復(fù)雜可編程邏輯器件(cpld)的形式被實施。

在圖1中進(jìn)一步展示了接觸檢測部分32。如在移動方向上看到的，接觸檢測部分32被安排在機器人清潔設(shè)備10的前端處。接觸檢測部分32可以延伸跨過機器人清潔設(shè)備10的整個前部、類似于現(xiàn)代汽車的停車距離傳感器。替代性地，接觸檢測部分32可以僅延伸跨過機器人清潔設(shè)備10的前極端，如圖1中所展示的。接觸檢測部分32被安排成用于檢測機器人清潔設(shè)備10是否與物體或地標(biāo)相接觸。當(dāng)不得不避免與障礙物碰撞時，這可能是有用的。

圖2示出了根據(jù)實施例的機器人清潔設(shè)備10的正視圖，展示了呈3d相機系統(tǒng)22形式的前述障礙物檢測設(shè)備，所述相機系統(tǒng)至少包括相機23以及第一和第二結(jié)構(gòu)光源27、28，所述結(jié)構(gòu)光源可以是水平或豎直定向的線激光器。另外展示了前面參照圖1討論的處理單元16、主體11、驅(qū)動輪12、13和可旋轉(zhuǎn)刷輥17。處理單元16操作性地耦合至用于記錄機器人清潔設(shè)備10的附近的圖像的相機23。第一和第二結(jié)構(gòu)光源27、28可以優(yōu)選地是豎直線激光器并且被安排在相機23的側(cè)面、被配置成用于照亮比機器人清潔設(shè)備10的高度和寬度更大的高度和寬度。相機23由處理單元16控制來每秒捕捉和記錄多張圖像。由處理單元16從圖像中提取數(shù)據(jù)，并且通常將數(shù)據(jù)與計算機程序25一起保存在存儲介質(zhì)26中。

第一和第二結(jié)構(gòu)光源27、28被配置成用于優(yōu)選地朝豎直朝向、正常朝機器人清潔設(shè)備10的移動方向掃描機器人清潔設(shè)備10的附近。第一和第二結(jié)構(gòu)光源27、28被配置成用于發(fā)出照亮家里或房間的家具、墻壁和其他障礙物的激光束。在機器人清潔設(shè)備10在待清潔的表面上移動時，相機23被處理單元16控制，以捕捉并記錄圖像，通過從所述圖像提取特征并通過測量被機器人清潔設(shè)備10覆蓋的距離，處理單元16從所述圖像中創(chuàng)建機器人清潔設(shè)備10在其中操作的周圍環(huán)境的表示或布局。由此，處理單元16可以從所記錄的圖像中得出機器人清潔設(shè)備10的關(guān)于待清潔的表面的位置數(shù)據(jù)，以便生成周圍環(huán)境(特別是障礙物)的3d表示。

從3d相機系統(tǒng)22記錄的圖像中生成的3d表示因此幫助對墻壁、落地?zé)?、桌腿等形式的、機器人清潔設(shè)備10必須在其周圍導(dǎo)航的障礙物以及機器人清潔設(shè)備10必須橫越的小地毯、地毯、門階等進(jìn)行檢測。

關(guān)于圖2，為了說明目的，3d相機系統(tǒng)22是與機器人清潔設(shè)備10的主體11分開的。然而，在實際實現(xiàn)方式中，3d相機系統(tǒng)22可能與機器人清潔設(shè)備10的主體11集成在一起，以使機器人清潔設(shè)備10的高度最小化，由此允許它在如(例如)沙發(fā)的障礙物下面穿過。

現(xiàn)在已經(jīng)描述了包括障礙物檢測設(shè)備的機器人清潔設(shè)備10，所述障礙物檢測設(shè)備具有3d相機23以及第一和第二結(jié)構(gòu)光源27、28，同樣這提供了機器人清潔設(shè)備的高效且相當(dāng)快的導(dǎo)航。然而，在其最簡單的形式中，機器人清潔設(shè)備10可以僅包括接觸檢測部分32，因為此接觸檢測部分32使機器人清潔設(shè)備10能夠圍繞檢測到的物體和障礙物導(dǎo)航。對本文中所展示的方法而言，機器人清潔設(shè)備10包括接觸檢測部分32是足夠的，障礙物檢測設(shè)備是執(zhí)行本文中所描述的方法必不可少的。

在以下圖3a至圖7中，機器人清潔設(shè)備10在圖中由示出其當(dāng)前位置的實線展示，而機器人清潔設(shè)備10的更早的位置11以虛線展示。此外，圖3a至圖7中的箭頭a展示了機器人清潔設(shè)備10的移動方向，由此機器人清潔設(shè)備10已經(jīng)如何在所展示的不同映射圖中行駛或者采用由路徑標(biāo)記36概括的清潔模式行駛。

盡管在圖3a至圖7中展示了相對于機器人清潔設(shè)備10而中心地記錄路徑標(biāo)記36，但是如在機器人清潔設(shè)備10的移動方向上看到的，可以在機器人清潔設(shè)備10的左或右外圍處或在機器人清潔設(shè)備10的清潔開口18處記錄路徑標(biāo)記。

現(xiàn)在參照圖3a和圖3b(其展示了機器人清潔設(shè)備10如何檢測s01或者作為待清潔的表面35的一部分或者圍繞表面35的第一物體34、34’。第一物體可以呈房間的墻壁34或者安排在表面35上的家具34’的形式。第一物體還可以例如是煙囪、電梯井、樓梯、地毯等。機器人清潔設(shè)備10檢測s01第一物體34、34’并且朝著它移動s01。一旦到達(dá)第一物體34、34’，機器人清潔設(shè)備10就以在表面35上以一定間隔記錄s03路徑標(biāo)記36的同時跟隨s02第一物體34、34’的邊界或邊緣開始。

圖3a展示了機器人清潔設(shè)備10如何檢測s01被具體化為房間的墻壁的第一物體34。機器人清潔設(shè)備10朝著第一物體34移動，直到到達(dá)邊界38(在所展示的情況下，為墻壁)為止。當(dāng)機器人清潔設(shè)備10觀察到到達(dá)邊界38時(例如，經(jīng)由由障礙物檢測設(shè)備或接觸檢測部分32進(jìn)行的檢測)，處理單元16開始以一定間隔記錄s03路徑標(biāo)記36并將其存儲例如到存儲介質(zhì)26上，同時使用接觸檢測部分32或障礙物檢測設(shè)備來跟隨s02邊界38。圖3a展示了機器人清潔設(shè)備10如何以外邊界38通過向內(nèi)清潔開始，向內(nèi)清潔將稍后參照圖4至圖5c以及圖7而加以描述。圖3a中的邊界38被表示為墻壁并且因此可以被認(rèn)為是外邊界38。

另一方面，圖3b展示了機器人清潔設(shè)備10如何檢測并移動s01至被安排在表面35內(nèi)的第一物體34’。如之前所描述的，機器人清潔設(shè)備10檢測并朝著被安排在表面35內(nèi)例如由桌子或櫥柜表示的第一物體34’移動s01。一旦到達(dá)第一物體34’，機器人清潔設(shè)備10就開始跟隨s02邊緣38’，而處理單元16以一定間隔連續(xù)地記錄s03路徑標(biāo)記36。因此，在圖3b中，機器人清潔設(shè)備10執(zhí)行向外清潔。將在參照圖6a和圖6b時進(jìn)一步解釋這種情況。

優(yōu)選的是，機器人清潔設(shè)備10僅在機器人清潔設(shè)備10已經(jīng)開始跟隨如在圖3a和圖3b中所展示的邊緣38’或邊界38時開始記錄s03路徑標(biāo)記。

因此，本文中所描述的方法起作用以便如圖3a和圖4至圖7中所展示地向內(nèi)清潔并且如圖3b、圖6a和圖6b中所展示地向外清潔。

所記錄s03的路徑標(biāo)記36之間的間隔可以是時間間隔或距離間隔。因此，可以以例如1至30秒(優(yōu)選地3至20秒并且更優(yōu)選地從5至15秒)的時間間隔或者以例如1至20cm(優(yōu)選地5至15cm并且更優(yōu)選地在7至13cm的范圍內(nèi))的距離間隔來落下或記錄s03路徑標(biāo)記36。

替代性地，距離間隔可以在機器人清潔設(shè)備10的最大尺寸的1％至100％的范圍內(nèi)(更優(yōu)選地，機器人清潔設(shè)備10的最大尺寸的20％至50％)，在所展示的情況下，所述尺寸為直徑或?qū)挾葁，但是在其他情況下，可以為機器人清潔設(shè)備10的長度或?qū)挾取?/p>

在圖3a和圖3b中，路徑標(biāo)記36被展示為在其之間具有相當(dāng)大的距離，這主要是用于說明性目的。在圖4至圖7中，路徑標(biāo)記36被展示為點線，其中，每個點表示路徑標(biāo)記36。機器人清潔設(shè)備10與路徑標(biāo)記36之間的間隔/距離之間的大小關(guān)系將僅被理解為是說明性的而不是絕對的。

圖4展示了在遇到預(yù)先記錄s03的路徑標(biāo)記36’之前，機器人清潔設(shè)備10是如何跟隨s02邊界38的。當(dāng)機器人清潔設(shè)備10遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’時，其開始跟蹤s04預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’，同時繼續(xù)以一定間隔以偏移d記錄s03路徑標(biāo)記36。在圖4中的展示情況下，機器人清潔設(shè)備10沿著物體34的邊界38執(zhí)行完整環(huán)路42，直到其遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’為止。

再次，如之前所提及的，如在機器人清潔設(shè)備10的移動方向上看到的，機器人清潔設(shè)備可以使用機器人清潔設(shè)備的右或左外圍或者機器人清潔設(shè)備10的清潔開口18來跟蹤s04預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’。預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’可能已經(jīng)在機器人清潔設(shè)備的左或右外圍或者清潔開口18處記錄了自身。

此外，如果在清潔開口18或機器人清潔設(shè)備10的左或右外圍處記錄了路徑標(biāo)記36、36’，則機器人清潔設(shè)備10可以跟隨第一物體34、34’的邊界38、38’或者第一和第二物體40的邊緣38”，從而使得在機器人清潔設(shè)備10的外圍上或者機器人清潔設(shè)備10的被定位成遠(yuǎn)離邊界38、38’的清潔開口18上記錄路徑標(biāo)記36。

如果在機器人清潔設(shè)備10上(例如，如在機器人清潔設(shè)備10的移動方向上看到的在清潔開口18的右側(cè)上)安裝了側(cè)刷(未示出)，則機器人清潔設(shè)備10可以被配置成用于總是跟隨s02第一物體34、34’或第二物體40的邊界38、38’或邊緣40，從而使得側(cè)刷跟隨邊界38、38’或邊緣40，同時將路徑標(biāo)記36記錄s03在如在機器人清潔設(shè)備的移動方向上看到的清潔開口18的左側(cè)上。

優(yōu)選地，偏移d小于機器人清潔設(shè)備10的開口18(參考圖1)的寬度。這可以確保適當(dāng)清潔。在一些情況下，例如如果使用了一個側(cè)刷或兩個側(cè)刷，則偏移d可以更大。然后，偏移d可以小于清潔開口18和側(cè)刷的動作范圍。盡管在附圖中，朝著邊界38、38’的距離被展示為類似于偏移d，但是清楚的是，在實踐中，當(dāng)機器人清潔設(shè)備10跟隨邊界38、38’時，此距離至少大約對應(yīng)于偏移d的一半。

可選地，因為當(dāng)機器人清潔設(shè)備從跟隨s02和記錄s03切換到跟蹤s04預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’時，通常將存在未記錄任何路徑標(biāo)記36的小間隙，所以處理單元16可以被配置成用于識別s07并封閉圖4的環(huán)路42。因此，處理單元16可以封閉此小間隙并在存儲于存儲介質(zhì)26上的映射圖中將環(huán)路42表示為閉環(huán)。

圖5a展示了在跟蹤s04預(yù)先存放的路徑標(biāo)記36’的同時，機器人清潔設(shè)備10怎樣可以遇到第二物體40。如圖5a中所展示的，機器人清潔設(shè)備10在先前位置11處遇到第二物體40。一旦機器人清潔設(shè)備10檢測到并且識別到第二物體40，其就切換s05至跟隨s06/跟隨模式并沿著邊緣38”跟隨s06第二物體40。當(dāng)機器人清潔設(shè)備10無法通過第二物體40時(因此，當(dāng)其將需要改變方向以便圍繞第二物體導(dǎo)航時)，其可以僅切換s05到跟隨s06邊界38、38’或邊緣38”。換言之，當(dāng)其直接朝著并且因此基本上行駛到第二物體40中時，其可以僅切換s05。

圖5a進(jìn)一步展示了如垂直于被安排成最靠近第二物體40的邊緣部分44和邊緣部分44的一系列預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’而測量的距離r。如參照圖5b和圖5c所描述的，距離r可以確定機器人清潔設(shè)備10的未來決定。

當(dāng)機器人清潔設(shè)備10到達(dá)如圖5a中所示出的當(dāng)前位置p時，其將再次遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’并且然后具有兩種繼續(xù)的可能性。這兩種可能性分別在圖5b和圖5c中加以展示。

圖5b展示了在處理單元16檢測到已經(jīng)完全包圍第二物體40之前，在遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’之后，機器人清潔設(shè)備10將如何繼續(xù)跟隨s06第二物體40的邊緣38”。當(dāng)處理單元16檢測到完全包圍了第二物體時，機器人清潔設(shè)備10切換回至以偏移d跟蹤s04預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’。如在圖5b中可以看到的，這種圍繞第二設(shè)備的完整循環(huán)可能導(dǎo)致對特定區(qū)域(在所展示的情況下，靠近第二物體40的下邊緣部分44的區(qū)域)的雙重清潔。對第二物體40的完整包圍可以向機器人清潔設(shè)備10提供關(guān)于第二物體40的準(zhǔn)確形狀和位置/延伸部的信息。

仍參照圖5b，如果檢測到距離r大于偏移d的一半，則機器人清潔設(shè)備10可以決定完全包圍第二物體40。可以例如由處理單元16通過對映射圖進(jìn)行連續(xù)地分析來檢測這種情況。當(dāng)距離r大于偏移d的一半時，靠近下邊緣部分44的區(qū)域不是完全清潔的并且因此機器人清潔設(shè)備10可以決定完全包圍第二物體44以便清潔此區(qū)域。

另一方面，如果處理單元16檢測到距離r小于偏移d的一半或大約與偏移d的一半相同，則如在圖5c中所展示的，在跟隨第二障礙物44的邊緣38”時，一旦遇到預(yù)先存放的路徑標(biāo)記36’，機器人清潔設(shè)備10就可以切換回至跟蹤s04預(yù)先存放的路徑標(biāo)記36’。在圖5c中，當(dāng)機器人清潔設(shè)備10到達(dá)位置s時，遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’。因此，在位置s處，機器人清潔設(shè)備10可以從跟隨s06切換回至跟蹤s04預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記。

現(xiàn)在參照圖6a和圖6b(其展示了通過封閉和拆分環(huán)路42以便形成兩個環(huán)路42’、42”來簡化s08環(huán)路42的步驟)，如果以下將解釋的某些條件適用，則環(huán)路42將僅被封閉和拆分s08a。通過如之前所描述的向外清潔示例來展示對環(huán)路42的簡化s08。圖6a與圖6b之間的箭頭示意性地展示了簡化s08步驟。

圖6a展示了機器人清潔設(shè)備10如何通過以下方式來清潔表面35：開始跟隨s02被安排在待清潔的表面35內(nèi)的第二物體34’的邊界38’以及通過跟蹤s04預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’來執(zhí)行向外清潔。虛線位置11再次展示了機器人清潔設(shè)備10的先前位置11，在所展示的情況下，所述先前位置為清潔的起點。從跟隨s02第二物體34’起，機器人清潔設(shè)備10已經(jīng)向外移動，直到其遇到呈邊界38的形式的外部第一物體34為止，在所述邊界處，其切換s05到跟隨s06外部第一物體34的邊緣38的墻壁。

因此，圖6a展示了機器人清潔設(shè)備10可以從被安排在待清潔的表面35內(nèi)的物體34’、40開始。因此，所述方法當(dāng)機器人清潔設(shè)備10例如開始在第二物體34’、40處進(jìn)行清潔時工作良好，如圖5a至圖5c中所展示的。

圖6b展示了可以如何將環(huán)路42封閉并拆分s08a成限定了多個區(qū)域46’、46”的多個環(huán)路42’、42”。為了簡化s08清潔，處理單元16將當(dāng)前閉環(huán)42封閉并拆分s08a成第一和第二環(huán)路42’、42”。可以例如在機器人清潔設(shè)備10到達(dá)其當(dāng)前位置p時完成這一點。簡化包括在圖6b中指示的位置處添加橋序列48。這些橋序列48可以包括虛擬地添加的路徑標(biāo)記36，所述路徑標(biāo)記可由機器人清潔設(shè)備10在分別對待清潔的第一區(qū)域46’和第二區(qū)域46”進(jìn)行清潔時進(jìn)行跟蹤s04。

橋序列48可以具有比偏移d更小的長度l1、l2，否則橋序列48將基于不存在添加橋序列的任何物體34、34’、40或障礙物的假設(shè)。因此，不存在任何所作出的假設(shè)。橋序列48基于不存在添加這些橋序列48的任何物體或障礙物的知識。

圖6b中所展示的距離r1、r2是在垂直于機器人清潔設(shè)備10的移動方向a的方向上在兩個相鄰序列部分之間測量的，每個序列部分包括多個記錄的路徑標(biāo)記36、36’。距離r1、r2必須小于偏移d，否則處理單元16將不會添加如以上所描述的橋序列48。

可以在許多情況下(如例如，同樣在圖5c中所展示的映射圖中)應(yīng)用所描述的對環(huán)路的封閉和拆分s08a。如果當(dāng)前序列部分與相鄰序列部分之間的確定距離r、r1、r2小于偏移d，則可以例如在圖5c中的位置b處添加橋序列48’，以便簡化當(dāng)前環(huán)路42。

當(dāng)機器人清潔設(shè)備10完成第一區(qū)域46’時，將通過跟蹤s04第二環(huán)路42”的預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’來清潔第二區(qū)域46”。

圖7展示了由例如通過門洞而互連的兩個房間組成的另一個待清潔的表面35’。在圖7中，機器人清潔設(shè)備10已經(jīng)清潔了待清潔的第一區(qū)域46’，并且已經(jīng)通過添加兩個橋序列48(從而使得環(huán)路42被簡化成兩個環(huán)路42’、42”)來簡化了環(huán)路42。開始位置11展示了機器人清潔設(shè)備10開始通過以規(guī)則間隔記錄s03路徑標(biāo)記36的同時跟隨s02物體34的邊界38來開始其清潔。當(dāng)機器人清潔設(shè)備10到達(dá)其當(dāng)前位置p時，其將檢測到在為預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’中的任何一個路徑標(biāo)記建立偏移d的情況下，其無法再跟蹤s04任何預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’并且將因此記錄第一區(qū)域46’已經(jīng)被完全清潔。

然后，機器人清潔設(shè)備10將移動s09到待清潔的第二區(qū)域46”并通過跟蹤s04第二環(huán)路42”的預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’來完成此第二區(qū)域46”。

如圖7中示意性地展示的，可能有益的是，在第一物體34、34’的拐角50中開始清潔，因為這簡化了映射圖以及因此環(huán)路42’、42”的形狀。

圖8以流程圖來展示了根據(jù)本發(fā)明的方法步驟。每當(dāng)遇到預(yù)先記錄的路徑標(biāo)記36’或第二、第三、第四等物體40或者如果環(huán)路42需要被簡化時，可以重復(fù)步驟s02至s08。

盡管現(xiàn)在已經(jīng)通過各種示例來描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這些特定示例。根據(jù)本發(fā)明的方法是多功能且通用的并且可以應(yīng)用于具有簡單或非常復(fù)雜的布局的許多可能的待清潔的表面。

進(jìn)一步地，從跟隨s02邊界38、38’開始，直到完成清潔為止，連續(xù)地記錄s03以上所描述的路徑標(biāo)記36、36’。

另外地，盡管在附圖中未展示，但是機器人清潔設(shè)備10和處理單元16分別可以通過將待清潔的表面35拆分成兩個或更多個表面來決定待清潔的表面35是否太大。在這種情況下，機器人清潔設(shè)備10可以被配置成用于跟隨兩個表面之間的邊線或邊界橋序列，以便封閉大表面的環(huán)路并且以便確保沿著邊界橋序列不存在任何障礙物。邊界橋序列可以甚至比偏移d更長，并且因此需要驗證是否可以作出沿著邊界橋序列未安排任何物體的假設(shè)。對大表面的這種拆分因此還可以是簡化步驟的一部分。

上文主要參照一些實施例對本發(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，除了上文公開的實施例之外的其他實施例在由所附專利權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)同樣是可能的。