本公開(kāi)涉及控制移動(dòng)機(jī)器人，特別是自主清潔機(jī)器人，以保持在一區(qū)域內(nèi)，并且特別地，涉及用于指定進(jìn)行清潔的區(qū)域的技術(shù)。

背景技術(shù)：

機(jī)器人通常為由控制器或電子編程引導(dǎo)的機(jī)電機(jī)器。現(xiàn)在執(zhí)行例如地板清潔的家務(wù)功能的自主機(jī)器人是易于得到的消費(fèi)品。移動(dòng)機(jī)器人具有在其周圍環(huán)境四處移動(dòng)的能力，并且不固定到一個(gè)物理位置；但是，在一個(gè)房間工作的吸塵機(jī)器人可能在令人滿意地完成吸塵之前意外地從一個(gè)房間漫游到另一房間或從一區(qū)域漫游到另一區(qū)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)總體涉及移動(dòng)機(jī)器人和將該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)限定到有限區(qū)域，例如區(qū)域毯表面的方法。機(jī)器人可包括多個(gè)傳感器，用于在清潔過(guò)程期間使用，這些傳感器中的一個(gè)或多個(gè)可有利地配置為幫助將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)限制到規(guī)定區(qū)域，例如機(jī)器人在其上啟動(dòng)清潔過(guò)程的地板表面區(qū)域。使用中，該限制能夠使得使用者基于區(qū)域的地板類型清潔所選區(qū)域。例如，本文所述的概念和方法可有利地用于將清潔機(jī)器人維持在區(qū)域毯上來(lái)清潔區(qū)域毯。在清潔區(qū)域毯時(shí)可實(shí)現(xiàn)特別的益處，機(jī)器人在該區(qū)域毯上很難操縱，因?yàn)閰^(qū)域毯的高度或由于毯在下面的硬質(zhì)地板表面上滑動(dòng)。

在一些方面，清潔機(jī)器人包括底架；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其連接到底架并且配置為驅(qū)動(dòng)機(jī)器人經(jīng)過(guò)地板表面；信號(hào)發(fā)射器，由底架承載并且布置為使信號(hào)朝向地板表面導(dǎo)向；傳感器，由底架承載并且對(duì)導(dǎo)向信號(hào)從地板表面的反射進(jìn)行響應(yīng)；和控制器，其與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感器通信，所述控制器配置為控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以響應(yīng)于傳感器接收到表示地板表面邊緣的反射信號(hào)改變機(jī)器人的方向，從而防止機(jī)器人穿過(guò)地板表面邊緣。

實(shí)施方式可包括以下特征中的任兩個(gè)或多個(gè)中的一個(gè)或組合。

在一些實(shí)施方式中，控制器配置為響應(yīng)于表示機(jī)器人正在其上移動(dòng)的區(qū)域毯邊緣的反射信號(hào)重新導(dǎo)向機(jī)器人，反射信號(hào)表示從鄰近區(qū)域毯邊緣的地板的反射。

在一些實(shí)施方式中，清潔機(jī)器人還包括圍繞機(jī)器人的外周邊緣設(shè)置在不同位置處的多對(duì)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)發(fā)射器和傳感器，并且其中，控制器配置為根據(jù)哪一個(gè)傳感器接收到表示地板表面邊緣的反射信號(hào)來(lái)改變機(jī)器人方向。

在一些實(shí)施方式中，傳感器對(duì)表示地板表面高度的反射信號(hào)特性進(jìn)行響應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，傳感器對(duì)表示地板表面反射率的反射信號(hào)特性進(jìn)行響應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，傳感器對(duì)表示地板表面粗糙度的反射信號(hào)特性進(jìn)行響應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，信號(hào)發(fā)射器配置為發(fā)射紅外信號(hào)，并且其中，傳感器對(duì)從地板表面的紅外信號(hào)的反射進(jìn)行響應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，控制器進(jìn)一步配置為在預(yù)定的一組情況下控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人經(jīng)過(guò)地板表面的邊緣。

在一些實(shí)施方式中，控制器進(jìn)一步配置為引導(dǎo)機(jī)器人遠(yuǎn)離懸崖邊緣，懸崖邊緣由在傳感器處缺乏反射信號(hào)而被感測(cè)到。

在一些方面，在具有至少一個(gè)開(kāi)放邊緣的有界區(qū)域內(nèi)操縱自主機(jī)器人經(jīng)過(guò)地板的方法包括在感測(cè)到來(lái)自機(jī)器人的由地板反射并且在由機(jī)器人承載的傳感器處接收到的信號(hào)時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人經(jīng)過(guò)地板；在繼續(xù)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人時(shí)，評(píng)估反射信號(hào)以確定接收的反射信號(hào)的特性是否表示機(jī)器人與有界區(qū)域的開(kāi)放邊緣相鄰；并且響應(yīng)于從反射信號(hào)確定機(jī)器人與有界區(qū)域的開(kāi)放邊緣相鄰而改變機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向，以使機(jī)器人被導(dǎo)向遠(yuǎn)離開(kāi)放邊緣。

實(shí)施方式可包括以下特征中的任兩個(gè)或多個(gè)中的一個(gè)或組合。

在一些實(shí)施方式中，評(píng)估反射信號(hào)包括以基線信號(hào)特性評(píng)估反射信號(hào)，以感測(cè)地板表面粗糙度的變化。

在一些實(shí)施方式中，有界區(qū)域是毯區(qū)域，具有與周圍地板表面相鄰的外周邊緣，并且其中，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向響應(yīng)于傳感器接收到表示從除了毯表面以外的表面反射的反射信號(hào)而改變。

在一些實(shí)施方式中，有界區(qū)域是鋪有地毯的區(qū)域，其中開(kāi)放邊緣與未鋪地毯的地板表面相鄰，并且其中，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向響應(yīng)于傳感器接收到表示從未鋪有地毯的地板表面的反射的反射信號(hào)而改變。

在一些實(shí)施方式中，評(píng)估反射信號(hào)包括比較反射信號(hào)與存儲(chǔ)的基線信號(hào)。

在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)的基線信號(hào)是概率密度的評(píng)估。

在一些實(shí)施方式中，傳感器為圍繞機(jī)器人的外周設(shè)置在不同位置處的多個(gè)傳感器中的一個(gè)，并且其中，對(duì)于多個(gè)傳感器中的每一個(gè)，反射信號(hào)數(shù)據(jù)被分別評(píng)估。

在一些實(shí)施方式中，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)根據(jù)多個(gè)反射信號(hào)中哪一個(gè)與存儲(chǔ)的基線信號(hào)最為不同而被改變。

在一些實(shí)施方式中，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)響應(yīng)于定位在機(jī)器人相對(duì)側(cè)的傳感器位置處的反射信號(hào)中的變化而改變，以通過(guò)有界區(qū)域的拐角。

在一些實(shí)施方式中，評(píng)估反射信號(hào)包括在探測(cè)時(shí)間段上比較反射信號(hào)與存儲(chǔ)的基線信號(hào)。

在一些實(shí)施方式中，傳感器對(duì)表示地板露出表面的高度的反射信號(hào)特性進(jìn)行響應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，傳感器對(duì)表示地板表面的反射率的反射信號(hào)特性進(jìn)行響應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，機(jī)器人包括信號(hào)發(fā)射器，其配置為使信號(hào)朝向地板導(dǎo)向以從地板反射到傳感器。

在一些實(shí)施方式中，信號(hào)發(fā)射器配置為發(fā)射紅外信號(hào)，并且其中，傳感器對(duì)來(lái)自地板的紅外信號(hào)的反射進(jìn)行響應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括響應(yīng)于在傳感器處感測(cè)到高于預(yù)定信號(hào)閾值的反射信號(hào)的損失，將機(jī)器人重新導(dǎo)向遠(yuǎn)離與反射信號(hào)損失處的傳感器位置相對(duì)應(yīng)的地板位置一側(cè)。

在一些實(shí)施方式中，該方法還包括在從反射信號(hào)確定機(jī)器人與有界區(qū)域的開(kāi)放邊緣相鄰時(shí)在觸發(fā)事件之后，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人穿過(guò)開(kāi)放邊緣。

在一些實(shí)施方式中，觸發(fā)事件是預(yù)定清潔時(shí)間段的完成。

在一些實(shí)施方式中，觸發(fā)事件是確定有界區(qū)域已經(jīng)由機(jī)器人充分清潔。

除非另外限定，本文中使用的全部技術(shù)和科技術(shù)語(yǔ)都具有與本發(fā)明所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的意思。雖然與本文描述的那些相似或等同的方法和材料可被用于本發(fā)明的實(shí)踐和測(cè)試中，但是適當(dāng)?shù)姆椒ê筒牧厦枋鋈缦?。本文提到的所有的公開(kāi)、專利申請(qǐng)、專利和其他參考文獻(xiàn)通過(guò)引用以其全文并入本文中。在出現(xiàn)矛盾的情況下，將由本說(shuō)明書，包括定義來(lái)解釋。另外，材料、示例和方法僅為示例性的，不旨在限制。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從后面的詳細(xì)描述和后面的權(quán)利要求書變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是示例性機(jī)器人的立體視圖，

圖2是圖1中所示的機(jī)器人的立體視圖，

圖3是用于移動(dòng)機(jī)器人的示例性控制器的示意圖，

圖4是用于區(qū)域限制過(guò)程的示例性操作布置，

圖5a示出在代表性環(huán)境中的訓(xùn)練程序，

圖5b示出在兩個(gè)地板表面之間的邊界處的機(jī)器人，

圖5c是在兩個(gè)不同地板表面之間的邊界處的機(jī)器人的示意性側(cè)視圖，

圖5d是在兩個(gè)不同地板表面之間的升高邊界處的機(jī)器人的示意性側(cè)視圖，

圖6是用于示例性基線分布確定過(guò)程的示例性操作布置，

圖7是用于探測(cè)分布確定過(guò)程的示例性操作布置，

圖8是顯示在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)期間從傳感器收集的數(shù)據(jù)的曲線，和

圖9是示出來(lái)自圖8的數(shù)據(jù)的柱狀圖的圖表。

不同附圖中的相似參考標(biāo)記表示相似的元件。

具體實(shí)施方式

清潔機(jī)器人，例如自主吸塵機(jī)器人，通常在單個(gè)清潔周期期間在包括多個(gè)地板表面類型和多個(gè)不同地板類型的清潔區(qū)域的周圍環(huán)境中操作。但是使用者可能期望使所選的區(qū)域，例如毯被清潔，而無(wú)需清潔房間/周圍環(huán)境的其余部分。為了允許所選區(qū)域被清潔，如本文所述，清潔機(jī)器人實(shí)施區(qū)域清潔程序來(lái)清潔未知幾何形狀的所選區(qū)域，而無(wú)需使用外部限制擋板。更特別地，機(jī)器人在清潔區(qū)域時(shí)收集和分析表示地板表面材料的數(shù)據(jù)，并且基于地板表面的改變預(yù)測(cè)機(jī)器人是否可能離開(kāi)該區(qū)域?；谔綔y(cè)到的地板改變(例如從地毯改變到硬質(zhì)木地板)，機(jī)器人前攝地改換行進(jìn)方向以保持在所選區(qū)域內(nèi)。

參照?qǐng)D1，機(jī)器人100配置為清潔地板表面，包括鋪有地毯和未鋪地毯的地板。機(jī)器人100具有大體圓形形狀，并且包括底架110，底架110支撐機(jī)械和電部件。但是，機(jī)器人可具有其他形狀，例如具有方形或矩形前部，和彎曲后部。虛擬壁全向探測(cè)器116和使用者界面140可布置在底架110的頂部部分上。在一些示例中，使用者界面140接收一個(gè)或多個(gè)使用者命令和/或顯示機(jī)器人100的狀態(tài)。底架110還可包括垃圾箱104，垃圾箱104可通過(guò)釋放機(jī)構(gòu)106從底架110移除，釋放機(jī)構(gòu)106可以是例如彈簧加載的。底架110還可包括排放區(qū)域112，排放區(qū)域112包括排氣孔，排氣孔允許空氣從機(jī)器人100排出。緩沖器102可布置在底架的用于探測(cè)障礙物側(cè)。雖然未示出，底架110還可支撐用于給機(jī)器人100的任何電部件供電的電源(例如電池)。

參照?qǐng)D2，機(jī)器人100可包括從動(dòng)滾筒刷組件210(例如具有刷毛和/或攪動(dòng)片)，其平行于機(jī)器人100的橫向軸線延伸，并且可旋轉(zhuǎn)地附接到機(jī)器人100。從動(dòng)滾筒刷組件210包括布置在機(jī)器人100的底部表面200中的后滾筒刷206和前滾筒刷208，用于通過(guò)它們各自的旋轉(zhuǎn)接觸機(jī)器人100下方的表面。例如，在使用過(guò)程中，從動(dòng)滾筒刷組件210攪拌碎屑離開(kāi)地板表面并且將攪拌的碎屑拋送并且或引導(dǎo)到垃圾箱104中。從動(dòng)滾筒刷組件210還可從機(jī)器人100移除進(jìn)行維護(hù)，例如進(jìn)行清潔。在一些示例中，從動(dòng)滾筒刷組件210可使用一個(gè)或多個(gè)凸片216從機(jī)器人100釋放。機(jī)器人100還可包括布置在底部表面200中用于移動(dòng)碎屑的側(cè)部刷204。例如，側(cè)部刷204可具有關(guān)于機(jī)器人100下方的表面成一角度的旋轉(zhuǎn)軸線，用于將碎屑移動(dòng)到機(jī)器人100的清潔掃過(guò)區(qū)域中。

為了操縱，機(jī)器人100可包括右從動(dòng)輪模塊201a和左從動(dòng)輪模塊201b。輪模塊201a，201b可基本上沿由機(jī)器人100限定的橫向軸線x相對(duì)，并且每一個(gè)分別包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)和驅(qū)動(dòng)輪202a，202b中的一個(gè)。機(jī)器人100可包括布置用于支撐機(jī)器人100的前部的腳輪212。

在一些情況下，機(jī)器人100包括一個(gè)或多個(gè)表面?zhèn)鞲衅?20，安裝在機(jī)器人100的底部表面100上。例如，表面?zhèn)鞲衅?20可與緩沖器102組合安裝。另外或替代地，一個(gè)或多個(gè)表面?zhèn)鞲衅?20可定位在機(jī)器人100的底部表面上，靠近機(jī)器人100的后部部分或機(jī)器人100的側(cè)部部分。如下面進(jìn)一步討論的，表面?zhèn)鞲衅?20配置為對(duì)機(jī)器人周圍表面中的懸崖(例如陡坡)以及地板表面類型過(guò)渡部進(jìn)行響應(yīng)。

參照?qǐng)D3，為了提高自主行為，機(jī)器人100包括控制器302(例如具有與存儲(chǔ)器通信的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算處理器的裝置，存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)可在計(jì)算處理器上執(zhí)行的指令)，控制器302執(zhí)行命令并且對(duì)控制系統(tǒng)300進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)300包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)304，清潔系統(tǒng)306，傳感器系統(tǒng)308和導(dǎo)航系統(tǒng)310。在一些示例中，使用者界面140與由機(jī)器人100承載的控制器302通信，以使由使用者界面140接收的一個(gè)或多個(gè)命令可啟動(dòng)由機(jī)器人100執(zhí)行的清潔程序的實(shí)行。

機(jī)器人100可包括清潔系統(tǒng)306，用于清潔或處理地板表面(例如，如圖5a-5d中所示)。清潔系統(tǒng)306可包括具有吸塵組件的吸塵系統(tǒng)340，其在底架110中限定清潔或吸塵路徑并且與(如圖1中所示)垃圾箱104、從動(dòng)滾筒刷組件210、后滾筒刷206、前滾動(dòng)刷208和/或側(cè)部刷204連通，使得攪拌離開(kāi)地板表面的碎屑沿吸塵路徑行進(jìn)到垃圾箱104。

在多個(gè)示例中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)304基于驅(qū)動(dòng)命令操縱機(jī)器人100經(jīng)過(guò)地板表面，驅(qū)動(dòng)命令例如由控制器302發(fā)出，具有x，y和θ分量。控制器302產(chǎn)生控制信號(hào)，以獨(dú)立地操作輪202a，202b的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在該示例中，控制器302可通過(guò)獨(dú)立控制每一個(gè)輪模塊201a，201b的旋轉(zhuǎn)速度和方向，沿任何方向操縱機(jī)器人100經(jīng)過(guò)清潔表面。在一些情況下，控制器302可操縱機(jī)器人100基本上原地旋轉(zhuǎn)，以使得機(jī)器人100可改變其行進(jìn)方向以操縱遠(yuǎn)離障礙物或遠(yuǎn)離地板表面中的改變區(qū)域。

仍參照?qǐng)D3，控制器302可響應(yīng)于從傳感器系統(tǒng)308接收的信號(hào)重新導(dǎo)向輪模塊201a，201b。例如，輪模塊201a，201b重新導(dǎo)向機(jī)器人100以避讓在處理清潔表面時(shí)遇到的障礙物和雜亂區(qū)域。在另一示例中，如果機(jī)器人100在使用過(guò)程中被困住或纏住，控制器302可通過(guò)一系列脫逸行為模式354導(dǎo)向輪模塊201a，201b，使得機(jī)器人100可脫逸并且恢復(fù)正常清潔操作。在另一示例中，輪模塊201a，201b可重新導(dǎo)向，以使得機(jī)器人100保持在指定的地板表面，并且避免行進(jìn)遠(yuǎn)離所選區(qū)域。在該示例中，如果機(jī)器人100遇到指定區(qū)域的外周，則控制器302可通過(guò)一系列脫逸模式導(dǎo)向輪模塊201a，201b，使得機(jī)器人在恢復(fù)正常清潔行為之前可轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離邊界和/或清潔與外周相鄰的表面。

為了實(shí)現(xiàn)可靠并且魯棒的自主運(yùn)動(dòng)，傳感器系統(tǒng)308可包括若干不同類型的傳感器，所述傳感器可用于彼此通信，以允許機(jī)器人100關(guān)于特定的周圍環(huán)境做出智能決定。例如，控制器302可對(duì)傳感器308進(jìn)行響應(yīng)，傳感器系統(tǒng)308包括圍繞機(jī)器人100布置的一個(gè)或多個(gè)傳感器，以控制機(jī)器人100的操作。這些傳感器可用作障礙物探測(cè)單元、障礙物探測(cè)避讓(odoa)傳感器、輪跌落傳感器、障礙物跟隨傳感器、虛擬壁全向探測(cè)器116、通信傳感器、失速傳感器單元、主輪編碼器單元、緩沖器傳感器382和表面?zhèn)鞲衅?20。這些傳感器類型可包括但不限于測(cè)距傳感器、接近度傳感器、接觸傳感器、攝像頭(例如體積點(diǎn)云成像、三維(3d)成像或深度圖傳感器、可見(jiàn)光攝像頭和/或紅外攝像頭)、聲納、雷達(dá)、lidar(光探測(cè)和測(cè)距，這可能需要光學(xué)遠(yuǎn)程感測(cè)，光學(xué)遠(yuǎn)程感測(cè)測(cè)量散射光的性能以測(cè)距和/或測(cè)得遠(yuǎn)距離目標(biāo)的其他信息)、ladar(激光探測(cè)和測(cè)距)等。

在一些示例中，每一個(gè)表面?zhèn)鞲衅?20包括ir發(fā)射器-探測(cè)器對(duì)，配置并且可操作為建立焦點(diǎn)，使得由發(fā)射器向下發(fā)射的ir束從探測(cè)器穿過(guò)并且探測(cè)的表面反射。發(fā)射器和探測(cè)器之間的通信受機(jī)器人100和地板表面的垂直距離影響。如果垂直距離太大，則沒(méi)有反射輻射被探測(cè)到；但是，垂直距離中的較小的變化可由沿地板表面的或兩個(gè)或多個(gè)地板表面之間的變化引起。當(dāng)反射輻射沒(méi)有由表面?zhèn)鞲衅?20之一探測(cè)到，則機(jī)器人100確定在受影響的傳感器處或附近可能存在陡坡，所述傳感器傳送信號(hào)到控制器302(引起一個(gè)或多個(gè)行為模式被實(shí)施)。另外，通過(guò)發(fā)射表示探測(cè)器處接收的反射輻射特性的信號(hào)，表面?zhèn)鞲衅?20對(duì)地板表面類型中的變化進(jìn)行響應(yīng)，或?qū)Ρ砻娼咏戎械母〉淖兓M(jìn)行響應(yīng)。控制器配置為通過(guò)解釋這樣的信號(hào)確定在一個(gè)或多個(gè)表面?zhèn)鞲衅?20處是否存在地板類型的變化或地板高度的微小變化，例如通過(guò)比較該信號(hào)與關(guān)于機(jī)器人已經(jīng)被設(shè)置在其上進(jìn)行清潔的地板所存儲(chǔ)的參考信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)行為模式可響應(yīng)于探測(cè)到這樣的地板改變來(lái)實(shí)施。

緩沖器傳感器382可與如上所述的緩沖器102組合操作，以在驅(qū)動(dòng)路徑中探測(cè)一個(gè)或多個(gè)障礙物。例如，當(dāng)在清潔程序期間輪模塊201a，201b推進(jìn)機(jī)器人100經(jīng)過(guò)地板表面時(shí)，機(jī)器人100可通過(guò)控制輪模塊201a，201b來(lái)響應(yīng)于由緩沖器102探測(cè)到的事件(例如障礙物、壁)，以響應(yīng)于該事件操縱機(jī)器人100(例如遠(yuǎn)離障礙物)。雖然一些傳感器在本文中被描述為布置在緩沖器上，但是這些傳感器可另外地或替代地設(shè)置在機(jī)器人100上的多個(gè)不同位置中的任一處。

仍參照?qǐng)D3，導(dǎo)航系統(tǒng)310包括兩個(gè)主要的功能子系統(tǒng)：分類子系統(tǒng)370和行為模式子系統(tǒng)350。導(dǎo)航系統(tǒng)310執(zhí)行機(jī)器人100的導(dǎo)航功能。在一些示例中，導(dǎo)航系統(tǒng)310配置為確定已知周圍環(huán)境中的機(jī)器人100的姿勢(shì)，并且確定機(jī)器人100將要行進(jìn)的路徑。

雖然導(dǎo)航系統(tǒng)310可能保持表示已知障礙物的位置的周圍環(huán)境的一個(gè)或多個(gè)地圖，但是機(jī)器人100在其中操作的周圍環(huán)境可能在沒(méi)有通知的情況下改變。為了輔助導(dǎo)航通過(guò)可能的障礙物，導(dǎo)航系統(tǒng)310與控制器302組合操作，以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)行為模式。為了輔助識(shí)別可能的障礙物和/或可能的地板變化，導(dǎo)航系統(tǒng)310與控制器302組合操作，以在機(jī)器人100行進(jìn)時(shí)識(shí)別沿機(jī)器人100的路徑的地板表面材料的變化。

分類子系統(tǒng)370監(jiān)測(cè)由傳感器系統(tǒng)308捕獲的信號(hào)，并且基于那些信號(hào)的解釋來(lái)預(yù)測(cè)地板變化。分類子系統(tǒng)370可能通過(guò)將地板表面分類為“選擇的”或“未選擇的”來(lái)預(yù)測(cè)地板變化?！斑x擇的”地板表面可以是機(jī)器人100附近的地板表面對(duì)應(yīng)于所選區(qū)域的地板表面類型的預(yù)測(cè)?！拔催x擇的”地板表面可以是機(jī)器人100附近的地板表面對(duì)應(yīng)于所選區(qū)域之外的地板表面類型的預(yù)測(cè)。當(dāng)分類子系統(tǒng)370預(yù)測(cè)地板表面類型時(shí)，分類子系統(tǒng)370可將其預(yù)測(cè)提供給導(dǎo)航系統(tǒng)310，導(dǎo)航系統(tǒng)310可能基于所述預(yù)測(cè)做出導(dǎo)航?jīng)Q定，例如繼續(xù)沿行進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)或改變機(jī)器人100的航向。

操作中，分類子系統(tǒng)370從傳感器系統(tǒng)308接收信息并且將該信息存儲(chǔ)在機(jī)器人100的存儲(chǔ)裝置上，例如硬盤、閃存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。訓(xùn)練數(shù)據(jù)372包括在訓(xùn)練間隔期間捕獲的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。探測(cè)數(shù)據(jù)374對(duì)應(yīng)于在探測(cè)間隔期間捕獲的數(shù)據(jù)。閾值376包括分類子系統(tǒng)370在將地板表面分類時(shí)使用的預(yù)定值。

仍參照?qǐng)D3，控制器302(實(shí)行控制系統(tǒng)300)可實(shí)行使機(jī)器人100采取行動(dòng)的行為模式，例如以設(shè)計(jì)來(lái)覆蓋一區(qū)域的方式或當(dāng)探測(cè)到障礙物或地板變化時(shí)沿新方向操縱機(jī)器人100。行為模式可包括區(qū)域覆蓋模式352、脫逸行為模式354和訓(xùn)練模式356。

機(jī)器人100可使用區(qū)域覆蓋模式352，例如用于覆蓋一區(qū)域的適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)方式，以清潔任何限定的連續(xù)工作區(qū)域，該工作區(qū)域通過(guò)共同的地板表面類型(例如區(qū)域毯、地毯表面、硬質(zhì)木地板表面或瓷磚表面)識(shí)別。在區(qū)域覆蓋模式352中，機(jī)器人通過(guò)將機(jī)器人100附接的地板表面分類為“選擇的”和“未選擇的”來(lái)識(shí)別兩個(gè)或多個(gè)地板表面類型之間的邊界/邊緣。當(dāng)探測(cè)到地板變化時(shí)，控制器302可選擇替代的行為模式，例如脫逸行為模式之一，一旦機(jī)器人100已經(jīng)背離“未選擇的”地板表面類型，則恢復(fù)區(qū)域覆蓋模式。在一些示例中，機(jī)器人100在不再探測(cè)到“未選擇的”地板表面類型時(shí)恢復(fù)區(qū)域覆蓋模式352。在其它示例中，機(jī)器人100在不再探測(cè)到“未選擇的”地板表面類型持續(xù)預(yù)定時(shí)間段時(shí)恢復(fù)區(qū)域覆蓋模式352。

區(qū)域覆蓋模式352可包括一個(gè)或多個(gè)航向，所述航向在可接受的航向范圍內(nèi)或基于一些統(tǒng)計(jì)學(xué)選擇方案，例如高斯分布隨機(jī)選擇。在一些情況下，新的轉(zhuǎn)向航向后可能跟隨向前運(yùn)動(dòng)，以提高機(jī)器人100的清潔效率。在區(qū)域覆蓋模式352中時(shí)，機(jī)器人100還可遵循隨機(jī)反彈行為模式，該模式中，控制器302編程來(lái)隨機(jī)地或以預(yù)定時(shí)間改變航向，而不需要來(lái)自傳感器系統(tǒng)的輸入。

在另一示例中，區(qū)域覆蓋模式352可包括邊緣行為模式，以使機(jī)器人100可覆蓋所選區(qū)域的整個(gè)表面，包括邊緣。在該模式中，機(jī)器人100可在以新的航向進(jìn)行之前沿著待清潔區(qū)域的邊緣預(yù)定時(shí)間量或預(yù)定距離。在該情況下，機(jī)器人100可通過(guò)表示不相似地板材料或表面高度的至少一個(gè)傳感器行進(jìn)，同時(shí)剩余傳感器識(shí)別指定的區(qū)域。由于表面?zhèn)鞲衅?20和輪相對(duì)于機(jī)器人本體的布置，一個(gè)表面?zhèn)鞲衅?20可在除了機(jī)器人100被支撐其上的地板表面以外的地板表面上盤旋。在這樣的情況下，定位在相鄰地板表面上的表面?zhèn)鞲衅?20將捕獲除了由布置在所選區(qū)域上的其余表面?zhèn)鞲衅?20捕獲的信號(hào)數(shù)據(jù)的信號(hào)數(shù)據(jù)。表面?zhèn)鞲衅?20之間的信號(hào)數(shù)據(jù)差異通過(guò)如下所討論的比較由每一個(gè)表面?zhèn)鞲衅?20收集的數(shù)據(jù)與其相應(yīng)的基線分布，或?qū)⒂擅恳粋€(gè)表面?zhèn)鞲衅?20收集的數(shù)據(jù)彼此比較而可觀察。

機(jī)器人100可以區(qū)域覆蓋模式352操作預(yù)定或隨機(jī)時(shí)間段，或預(yù)定或隨機(jī)距離(例如最大或最小距離)。

在一些示例中，區(qū)域覆蓋模式352包括點(diǎn)清潔行為模式，在該模式中，機(jī)器人100以螺旋方式驅(qū)動(dòng)到所選擇的區(qū)域。在其他示例中，點(diǎn)清潔行為模式包括順序沿例如以成排方式布置的平行路徑移動(dòng)。在一些示例中，該路徑不平行，并且在機(jī)器人沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)180°時(shí)可部分重疊。該方式可另外和/或可替代地包括類似于人通過(guò)直立吸塵器清潔的方法前后運(yùn)動(dòng)。

仍參照?qǐng)D3，當(dāng)識(shí)別到地板改變時(shí)，控制器302可根據(jù)脫逸行為模式354實(shí)行運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，脫逸行為模式354特征是通過(guò)實(shí)施順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)選擇新的航向，從而實(shí)現(xiàn)新的航向。在這些示例中，新的航向可基于圍繞機(jī)器人100的地板表面類型的分類及這些地板表面類型相對(duì)于機(jī)器人100的位置。這些地板表面類型的相對(duì)位置可從自表面?zhèn)鞲衅?20接收的信號(hào)確定。例如，如果位于機(jī)器人100右側(cè)的表面?zhèn)鞲衅?20發(fā)射表示其正接收對(duì)應(yīng)于不同地板表面的反射輻射或地板表面高度的小的改變的信號(hào)，則脫逸行為模式354可包括旋轉(zhuǎn)，以使機(jī)器人100的航向在之前行進(jìn)航向的左側(cè)。在另一示例中，如果在機(jī)器人100的左側(cè)的表面?zhèn)鞲衅?20表示地板表面的變化，則機(jī)器人100可在進(jìn)行之前向右旋轉(zhuǎn)。換句話說(shuō)，控制器可動(dòng)作來(lái)使機(jī)器人背離感測(cè)到的地板表面邊緣。在一些示例中，機(jī)器人在向前行進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，以遵循彎曲的地板表面邊緣，例如圓形或橢圓形區(qū)域毯的邊緣。

雖然多種脫逸行為模式354已經(jīng)大體參照避讓地板改變而被描述，但是機(jī)器人100可在清潔所選區(qū)域的過(guò)程上以一個(gè)或多個(gè)脫逸行為模式354操作。例如，在清潔區(qū)域毯或其它所選區(qū)域時(shí)，機(jī)器人100可能遇到障礙物。如果機(jī)器人遇到障礙物，并且被困住或不能繼續(xù)沿相同的航向，則控制器302可實(shí)行脫逸行為模式354，由此使得機(jī)器人100旋轉(zhuǎn)并且沿新的航向行進(jìn)。

用于機(jī)器人100的行為模式子系統(tǒng)350的前述描述僅為可由機(jī)器人100實(shí)施的操作模式類型的代表。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，上面所述的行為模式可在其它組合和/或情況中實(shí)施，并且其它行為模式和運(yùn)動(dòng)方式也是可能的。

仍參照?qǐng)D3，訓(xùn)練模式356可由機(jī)器人100使用來(lái)獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)372。在訓(xùn)練模式356中，控制器302可在所選區(qū)域/地板表面類型處實(shí)行校準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)模式，同時(shí)將由傳感器系統(tǒng)308捕獲的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在訓(xùn)練數(shù)據(jù)372中。為了針對(duì)指定地板表面校準(zhǔn)機(jī)器人100，所選區(qū)域的地板材料的變化通過(guò)在所選區(qū)域上操縱機(jī)器人100獲得。為了計(jì)入可對(duì)機(jī)器人100的運(yùn)動(dòng)起作用的數(shù)據(jù)變化、環(huán)境照明或地板表面上的圖案而不是地板表面類型的改變，訓(xùn)練模式356可包括多個(gè)階段。在一些示例中，在每一個(gè)階段過(guò)程中，機(jī)器人100包括向前運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和/或運(yùn)動(dòng)的組合。這些運(yùn)動(dòng)可具有變化的路徑長(zhǎng)度、持續(xù)時(shí)間和/或方向。

在一些示例中，由表面?zhèn)鞲衅?20在機(jī)器人100旋轉(zhuǎn)時(shí)捕獲的訓(xùn)練數(shù)據(jù)復(fù)制機(jī)器人100的運(yùn)動(dòng)固有的數(shù)據(jù)收集中的偏差。例如，在一些情況下，機(jī)器人100在旋轉(zhuǎn)時(shí)自然地經(jīng)受到至少一些程度的傾斜。類似地，表面?zhèn)鞲衅?20可從周圍環(huán)境接收例如由于機(jī)器人和固定的光源之間的距離和/或角度的改變或由于兩個(gè)或多個(gè)光源之間的差異造成的變化的光量。通過(guò)在向前方向上行進(jìn)，機(jī)器人100可能捕獲至少一些訓(xùn)練數(shù)據(jù)372，以計(jì)入這些變化。在其他示例中，材料表面可具有圖案，例如圖案化的區(qū)域毯。該圖案可以是表面反射率的圖案或高度的圖案，例如具有浮雕圖案的毯表面。通過(guò)在圖案化表面上行進(jìn)，機(jī)器人可捕獲至少一些訓(xùn)練數(shù)據(jù)372，以計(jì)入由表面?zhèn)鞲衅?20捕獲的由該表面圖案造成的變化。

在一個(gè)示例中，機(jī)器人100順序地向前驅(qū)動(dòng)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°、再次向前驅(qū)動(dòng)然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°。在該示例中，機(jī)器人100沿一路徑行進(jìn)，并且沿該同一路徑返回。沿該同一路徑返回，例如在所選區(qū)域的相同部分上，可補(bǔ)償由環(huán)境照明或照明方向造成的變化。

在一些示例中，機(jī)器人100在訓(xùn)練模式356的過(guò)程中沿多個(gè)路徑在不同方向上向前行進(jìn)。在一些示例中，機(jī)器人100沿每一個(gè)方向向前行進(jìn)運(yùn)動(dòng)距離，例如0.3到2米。

機(jī)器人100可在訓(xùn)練模式356過(guò)程中沿逆時(shí)針?lè)较?、順時(shí)針?lè)较蚧蚍较蚪M合旋轉(zhuǎn)多次。一個(gè)或多個(gè)這些旋轉(zhuǎn)可特征為旋轉(zhuǎn)180°,使得機(jī)器人目的是沿相反方向返回。

參照?qǐng)D4和5a-d，在用于實(shí)施區(qū)域清潔程序400以清潔所選區(qū)域501而不需要清潔周圍的硬質(zhì)木地板表面504(例如房間/環(huán)境的其余部分)的示例性過(guò)程中，區(qū)域清潔程序400基于探測(cè)到的相對(duì)于初始地板類型的地板改變限制機(jī)器人100到所選區(qū)域501，而無(wú)需使用外部限制擋板。在該示例中，機(jī)器人100初始在所選區(qū)域501內(nèi)，例如在鋪有地毯的表面502上。所選區(qū)域501具有由從所選區(qū)域501的鋪有地毯的表面502到具有硬質(zhì)木地板表面504的周圍地板類型的地板改變限定的外周或邊界508。在區(qū)域清潔程序400期間，機(jī)器人100被導(dǎo)航，以保持在鋪有地毯的表面502上，而沒(méi)有運(yùn)動(dòng)到周圍的硬質(zhì)木地板表面504上或沒(méi)有清潔周圍的硬質(zhì)木地板表面504。

為了啟動(dòng)區(qū)域清潔程序400，使用者首先通過(guò)例如使用者界面選擇區(qū)域清潔模式特征部(402)。如果之前是斷開(kāi)連接的，則表面?zhèn)鞲衅?20被使能(404)。為了將所選區(qū)域501的地板表面分類，則控制器302實(shí)行訓(xùn)練模式，使得機(jī)器人100按照校準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)模式(406)在所選區(qū)域501的至少一部分上移動(dòng)。例如，在第一階段期間，機(jī)器人100可沿向前方向驅(qū)動(dòng)設(shè)置時(shí)間段和/或距離，同時(shí)表面?zhèn)鞲衅?20捕獲表示所選區(qū)域501的地板表面的一個(gè)或多個(gè)特征的信號(hào)數(shù)據(jù)(408)。如所討論的，表面?zhèn)鞲衅餍盘?hào)可包括代表從地板表面反射的ir光的信號(hào)強(qiáng)度值(408)。當(dāng)表面?zhèn)鞲衅?20捕獲信號(hào)時(shí)，信號(hào)被存儲(chǔ)和/或提供到分類子系統(tǒng)。這提供給控制系統(tǒng)第一組訓(xùn)練數(shù)據(jù)。

當(dāng)完成第一階段時(shí)，機(jī)器人100旋轉(zhuǎn)，同時(shí)表面?zhèn)鞲衅?20繼續(xù)捕獲信號(hào)數(shù)據(jù)(410)。在旋轉(zhuǎn)之后，第三階段可包括機(jī)器人100沿向前方向驅(qū)動(dòng)設(shè)置時(shí)間段和/或距離，同時(shí)表面?zhèn)鞲衅?20捕獲信號(hào)數(shù)據(jù)(412)。在第四階段中，機(jī)器人100可完成第二旋轉(zhuǎn)(414)，同時(shí)記錄來(lái)自表面?zhèn)鞲衅?20的數(shù)據(jù)。

參照?qǐng)D5a，為了將區(qū)域501指定為待清潔的所選區(qū)域，表面502必須在訓(xùn)練模式中分類。機(jī)器人100沿方向506從初始開(kāi)始位置(如由實(shí)線所示)向前驅(qū)動(dòng)到第二位置(如由虛線所示)。在該示例中，機(jī)器人可經(jīng)過(guò)毯達(dá)一米或更多。機(jī)器人然后在表面502上沿逆時(shí)針?lè)较?10旋轉(zhuǎn)180°，并且返回到初始位置。機(jī)器人然后再次沿逆時(shí)針?lè)较?11旋轉(zhuǎn)180°，使得機(jī)器人處于其開(kāi)始時(shí)相同的位置中，并且指向相同的方向。該旋轉(zhuǎn)方向可互換，并且在其他示例中，機(jī)器人100旋轉(zhuǎn)大于或小于180°，使得機(jī)器人100行進(jìn)到第三位置，而不是回到初始位置。

參照?qǐng)D4和5a-d，當(dāng)完成訓(xùn)練模式時(shí)，分類子系統(tǒng)分析訓(xùn)練數(shù)據(jù)以確定是否足夠的數(shù)據(jù)被獲取(416)。如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)不足以將所選的地板表面分類，則機(jī)器人100保持在訓(xùn)練模式中，并且重復(fù)校準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)模式。如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)足夠，則分類子系統(tǒng)分析訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并且將所選地板表面分類。分類子系統(tǒng)確定數(shù)據(jù)分布以用作基線分布(418)。該基線分布然后存儲(chǔ)用于后來(lái)參考(420)。該基線分布可例如表示訓(xùn)練數(shù)據(jù)的頻率分布，例如在訓(xùn)練間隔期間來(lái)自表面?zhèn)鞲衅?20的信號(hào)強(qiáng)度的頻率分布。例如，表面?zhèn)鞲衅?20可探測(cè)從表面?zhèn)鞲衅鞯木o下方或鄰近表面?zhèn)鞲衅鞯谋砻娣瓷涞姆瓷鋓r輻射，ir輻射例如為來(lái)自機(jī)器人上的相應(yīng)發(fā)射器的光，并且使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)處理技術(shù)，該反射ir輻射可作為光學(xué)信號(hào)被轉(zhuǎn)換為具有信號(hào)強(qiáng)度值的電信號(hào)，該信號(hào)強(qiáng)度值例如為表示反射的ir輻射的強(qiáng)度的值。因而基線分布可表示在訓(xùn)練間隔上給定信號(hào)強(qiáng)度值出現(xiàn)的數(shù)量。

在一些示例中，數(shù)據(jù)充足通過(guò)將閾值(預(yù)先計(jì)算或動(dòng)態(tài)確定)與在訓(xùn)練模式期間獲取的樣本的數(shù)量比較來(lái)確定。該閾值例如至少部分地基于訓(xùn)練期間表面?zhèn)鞲衅鞯牟东@速率和機(jī)器人行進(jìn)的距離。例如，如果訓(xùn)練模式包括機(jī)器人首先向前行進(jìn)0.25m，然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，然后向前驅(qū)動(dòng)0.125m，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，則閾值可以是256個(gè)訓(xùn)練樣本，其中由第一向前驅(qū)動(dòng)獲取樣本的25％，在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)獲取樣本的25％，在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)獲取樣本的25％，并且在再次向前驅(qū)動(dòng)時(shí)獲取樣本的25％。在該示例中，閾值可以是最小256個(gè)樣本，其中最小樣本大小的至少25％，例如64個(gè)樣本與每一個(gè)運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。這些參數(shù)可調(diào)整以計(jì)入傳感器變化、表面變化或其它因素。

參照?qǐng)D6，顯示了計(jì)算基線分布的示例性過(guò)程418。在一些示例中，基線分布可用于估計(jì)數(shù)據(jù)的概率分布，這在預(yù)測(cè)地板改變方面是有用的。為了計(jì)算基線分布，可使用多種統(tǒng)計(jì)技術(shù)(例如通過(guò)柱狀圖、核密度估計(jì)、最鄰近法、變量核方法、正交級(jí)數(shù)估計(jì)、最大懲罰似然估計(jì)、廣義權(quán)函數(shù)估計(jì)、有界域與方向數(shù)據(jù)、比較傳感器信號(hào)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差、將推土機(jī)距離(即wasserstein度量)方法應(yīng)用到比較兩個(gè)概率分布或其任意組合)。在一些示例中，數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度值的相應(yīng)頻率的數(shù)值或圖形(例如柱狀圖)分布來(lái)分析，以估計(jì)概率密度函數(shù)。在這些示例中，分類子系統(tǒng)通過(guò)首先將訓(xùn)練數(shù)據(jù)分為對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生訓(xùn)練數(shù)據(jù)的表面?zhèn)鞲衅鞯母鱾€(gè)陣列(602)來(lái)執(zhí)行計(jì)算基線分布418的過(guò)程。如上所述，收集的數(shù)據(jù)可包括代表表面?zhèn)鞲衅魈幗邮盏姆瓷涞膇r輻射的信號(hào)強(qiáng)度值。分離子系統(tǒng)然后例如通過(guò)將每一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值指定到類或庫(kù)(bin，604)將每一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值分類(604)。在一些情況下，每一個(gè)類或庫(kù)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)組(例如訓(xùn)練數(shù)據(jù)組或探測(cè)數(shù)據(jù)組)內(nèi)固定范圍的信號(hào)強(qiáng)度值。分類子系統(tǒng)可然后基于每一個(gè)庫(kù)中的結(jié)果的數(shù)量確定每一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值的頻率(606)?？蛇x地，該數(shù)據(jù)還可使用噪聲校正因子來(lái)計(jì)入記錄的數(shù)據(jù)中的噪聲。

在一些示例中，基線分布還可通過(guò)數(shù)學(xué)方式計(jì)算，如方程1和方程2中所示，其中函數(shù)mi表示落入每一類中的觀察數(shù)量，n為觀察總數(shù)，k是庫(kù)的總數(shù)。在一些情況下，類或庫(kù)的數(shù)量可使用其他已知方程計(jì)算，或類或庫(kù)的數(shù)量可以是數(shù)據(jù)組中在計(jì)算的最大值和計(jì)算的最小值之間的離散值的數(shù)量(如下面所述)。

方程1

方程2

k＝1+log2n

所述類，例如庫(kù)間隔，可基于數(shù)據(jù)組中觀察到的最小和最大值。例如，最小和最大值可通過(guò)校正因子使用方程3和方程4調(diào)整，校正因子例如為固定的庫(kù)公差值(bin-tolerancevalue)，以計(jì)入數(shù)據(jù)中的噪聲，例如由于機(jī)器人關(guān)于地板的距離改變?cè)斐傻膫鞲衅鞯脑肼暫头瓷渎实淖兓?，其中maxcomputed為調(diào)整的最大值，maxobserved為數(shù)據(jù)組中的最大值，公差為校正因子，mincomputed為調(diào)整的最小值，minobserved是數(shù)據(jù)組中的最小值。然后，庫(kù)間隔可使用調(diào)整的最大值和調(diào)整的最小值確定，如方程5中所示，其中intervalcomputed為基于庫(kù)k的總數(shù)量k計(jì)算的庫(kù)間隔。如果計(jì)算的庫(kù)間隔小于固定最小庫(kù)間隔大小，則最終的庫(kù)間隔被設(shè)置為固定最小值，如方程6中所示，其中intervalfinal為最終的庫(kù)間隔，并且intervalmin為固定的最小庫(kù)間隔大小。

方程3

方程4

方程5

方程6

intervalfinal＝max(intervalcomputed，intervalmin)

再次參照?qǐng)D4，在計(jì)算基線分布(418)之后，機(jī)器人100開(kāi)始清潔區(qū)域。例如，機(jī)器人100使用上面所述的區(qū)域覆蓋模式行進(jìn)行清潔表面。清潔時(shí)，傳感器系統(tǒng)308繼續(xù)從表面?zhèn)鞲衅魇占瘮?shù)據(jù)(424)，并且分類子系統(tǒng)370計(jì)算探測(cè)期間記錄的數(shù)據(jù)分布(426)。仍參照?qǐng)D7，在一些情況下，分類子系統(tǒng)識(shí)別由表面?zhèn)鞲衅髟谔綔y(cè)間隔期間捕獲的任何傳感器數(shù)據(jù)(702)。該捕獲的探測(cè)數(shù)據(jù)被分為對(duì)應(yīng)于起源表面?zhèn)鞲衅鞯母鱾€(gè)陣列。收集的數(shù)據(jù)可被分為各先進(jìn)先出(fifo)隊(duì)列(704)，以使得數(shù)據(jù)按照其被捕獲的順序被分析。收集的數(shù)據(jù)可與訓(xùn)練數(shù)據(jù)相比較，以確定是否存在對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練值(706)。在該情況下，如果訓(xùn)練值為零(即在該庫(kù)中沒(méi)有訓(xùn)練數(shù)據(jù))，則該傳感器測(cè)量的分值可被設(shè)置為比例值，例如分值比例因子(score-scalefactor)(708)。如果存在對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練值，則對(duì)于該傳感器測(cè)量的分值可被計(jì)算(710)。該分值可基于一個(gè)或多個(gè)因子或比例因子計(jì)算，所述因子例如為用于平滑數(shù)據(jù)的噪聲比例因子和/或用于將對(duì)應(yīng)于訓(xùn)練數(shù)據(jù)組的數(shù)值從不對(duì)應(yīng)于訓(xùn)練數(shù)據(jù)組的數(shù)值區(qū)分出的分值-比例因子。在一些示例中，對(duì)于每一個(gè)測(cè)量的數(shù)值可使用方程7計(jì)算。

方程7

其中，scorescalefactor為縮放比例值；noisescalefactor為用于數(shù)據(jù)平滑的縮放比例值；并且valuetraining為對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練值，例如在相同類或庫(kù)中的訓(xùn)練值的數(shù)量。在該示例中，scorescalefactor可以是高數(shù)值，以使高分值表示測(cè)量不與訓(xùn)練間隔測(cè)量匹配。

一旦隊(duì)列填滿(712)，則控制器將收集的數(shù)據(jù)分為多類，例如庫(kù)，如上面所述(708)。隊(duì)列的容量可根據(jù)可獲得的內(nèi)存和/或傳感器的更新速率變化。在一個(gè)示例中，隊(duì)列可具有每一個(gè)表面?zhèn)鞲衅?個(gè)數(shù)據(jù)讀數(shù)的容量，數(shù)據(jù)被以64hz的速率捕獲。在該示例中，如果機(jī)器人以300mm/sec行進(jìn)，則隊(duì)列將在約0.125秒之后并且在行進(jìn)約3.75cm之后被填滿。但是，隊(duì)列的數(shù)據(jù)讀數(shù)的數(shù)量可改變。例如，數(shù)據(jù)讀數(shù)的數(shù)量可增大到例如表面?zhèn)鞲衅鞯目色@得的存儲(chǔ)和/或更新速率極限，以提高可靠性或性能。

再次參照?qǐng)D4和圖7，分類子系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算置信間隔比較探測(cè)的分布和基線分布(428)，以確定探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的概率。例如，分類子系統(tǒng)可比較來(lái)自探測(cè)分布的每一個(gè)庫(kù)的頻率與來(lái)自訓(xùn)練間隔的基線分布，并且可計(jì)算與每一個(gè)表面?zhèn)鞲衅飨嚓P(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的置信間隔。置信間隔至少部分地基于基線分布和探測(cè)分布之間不同的值的數(shù)量。例如，對(duì)于每一個(gè)傳感器，置信值可使用對(duì)于其相關(guān)聯(lián)測(cè)量值的每一個(gè)的分值計(jì)算(714)。在一些示例中，用于每一個(gè)表面?zhèn)鞲衅鞯闹眯胖悼墒褂梅匠?計(jì)算，

方程8

其中，confidencesensor是用于表面?zhèn)鞲衅鞯闹眯胖?，queuelength是隊(duì)列中測(cè)量的數(shù)量。在一些情況下，分類子系統(tǒng)增加相鄰傳感器信號(hào)來(lái)確定總置信值(716)。在其他情況下，為了確定總置信值，分類子系統(tǒng)結(jié)合左邊兩個(gè)置信值、中間兩個(gè)置信值和右邊兩個(gè)置信值?？刂破魅缓蟊容^左、中和右置信值與預(yù)定置信閾值。分類子系統(tǒng)可然后比較總置信值和/或每一個(gè)傳感器值與閾值(430)。如果置信值高于預(yù)定閾值，則可能探測(cè)的表面為相同表面類型，并且機(jī)器人100繼續(xù)使用區(qū)域覆蓋模式清潔，以實(shí)行清潔驅(qū)動(dòng)方式。如果置信值低于閾值，則可能探測(cè)的表面與所選表面不同。在其中相鄰的傳感器信號(hào)值被增加的示例中，該比較等同于對(duì)于每一個(gè)傳感器約12.5％的置信或?qū)τ诮M合的相鄰傳感器機(jī)器人100保持在相同地板表面上的約1.5％的置信。在一些情況下，置信閾值和scorescalefactor可以是相同的數(shù)值，但是該置信閾值和/或scorescalefactor可根據(jù)數(shù)據(jù)的噪聲和分布調(diào)整。

雖然傳感器信號(hào)值大體以代表信號(hào)強(qiáng)度被描述，但是其他度量可被測(cè)量和比較用于表面?zhèn)鞲衅骱?或其他傳感器，例如光學(xué)鼠標(biāo)傳感器，以確定地板表面的改變。例如，不同的數(shù)據(jù)表示可用于形成表示地板表面(例如捕獲的圖像圖片的紋理上)的一個(gè)或多個(gè)特性，如反射光的強(qiáng)度或頻率域中的基于柱狀圖的數(shù)據(jù)。

探測(cè)到不同的表面表示地板改變?cè)跈C(jī)器人附近發(fā)生。為了避免行進(jìn)超出所選區(qū)域，控制器302啟動(dòng)脫逸行為模式(432)，例如通過(guò)改變方向并且行進(jìn)遠(yuǎn)離地板改變?cè)O(shè)置時(shí)間段(434)。在該設(shè)置時(shí)間(434)經(jīng)過(guò)之后，機(jī)器人可使用區(qū)域覆蓋模式恢復(fù)清潔(422)。

在一些示例中，基線分布包括來(lái)自組合到一個(gè)基線分布(而不是用于每一個(gè)傳感器的基線分布)中的表面?zhèn)鞲衅髦械拿恳粋€(gè)的傳感器數(shù)據(jù)。類似地，在一些示例中，探測(cè)數(shù)據(jù)從包括來(lái)自每一個(gè)表面?zhèn)鞲衅鞯膫鞲衅鲾?shù)據(jù)的單個(gè)陣列分析。在這些示例中，包括來(lái)自所有表面?zhèn)鞲衅鞯挠?xùn)練數(shù)據(jù)的基線分布可一次與來(lái)自所有傳感器的探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。來(lái)自表面?zhèn)鞲衅髯咏M或表面?zhèn)鞲衅鞯牟煌M合的數(shù)據(jù)也可以該方式分組。在一些情況下，置信間隔可通過(guò)組合來(lái)自一個(gè)或多個(gè)表面?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)而被提高。例如，這樣的組合可降低由于不可預(yù)測(cè)的和/或無(wú)確定路線的挑戰(zhàn)，例如碎屑、傳感器遮擋或其它障礙物造成的數(shù)據(jù)收集不一致的影響。

在一些示例中，如果控制器確定清潔周期完成，則控制器可中斷和終止區(qū)域清潔程序400。在區(qū)域覆蓋模式中，控制器可例如基于區(qū)域分選功能，基于多個(gè)因子確定清潔周期完成，所述因子包括關(guān)于在區(qū)域中行進(jìn)的平均距離或在指定區(qū)域內(nèi)花費(fèi)的總時(shí)間的考慮。這樣，控制器將在適當(dāng)時(shí)間終止對(duì)于指定區(qū)域的清潔程序。當(dāng)完成區(qū)域清潔程序時(shí)，控制器可繼續(xù)以清潔模式操作機(jī)器人，但是允許機(jī)器人移動(dòng)超出地板邊緣以清潔相鄰的地板表面。例如，控制器可將機(jī)器人導(dǎo)向到具有不同地板表面的鄰接區(qū)域，并且在新的區(qū)域內(nèi)開(kāi)始區(qū)域清潔程序400。以該方式，機(jī)器人100可在進(jìn)行到下一個(gè)區(qū)域之前以系統(tǒng)方式清潔一系列區(qū)域。在所有區(qū)域已經(jīng)被清潔之后，控制器可終止清潔周期。在一些情況下，機(jī)器人可基于多種因子確定所有區(qū)域的總大小，包括關(guān)于房間大小、總運(yùn)行時(shí)間、行進(jìn)的總距離、灰塵感測(cè)等的考慮。替代地，機(jī)器人可采用房間繪圖程序。在控制器確定所有區(qū)域已經(jīng)被清潔之后，控制器可改變機(jī)器人方向，以將機(jī)器人操縱回到基站或另一個(gè)位置。

返回參照?qǐng)D5a-5d，在區(qū)域清潔程序400期間，機(jī)器人100可能遇到所選區(qū)域501的邊界。如圖5b中所示，機(jī)器人100到達(dá)所選區(qū)域501的邊界508，并且停止在位置520中，在該位置中，表面?zhèn)鞲衅?20延伸在邊界508上，而輪202a保持在所選區(qū)域501內(nèi)(參見(jiàn)圖5b)。在該位置處，表面?zhèn)鞲衅?20探測(cè)反射的ir信號(hào)522，并且基于上面討論的過(guò)程確定硬質(zhì)木地板表面504在反射表面的類型或高度上除了所選區(qū)域501的鋪有地毯的表面502。作為響應(yīng)，控制器302控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，以避開(kāi)硬質(zhì)木地板表面504，并且保持在所選區(qū)域501上。ir束也開(kāi)以相對(duì)于表面的一角度反射。例如，如圖5d中所示，機(jī)器人100到達(dá)所選區(qū)域的邊界，并且停止在一位置中，在該位置中，表面?zhèn)鞲衅?20中的一個(gè)部分地延伸在邊界上，而輪202a保持在所選區(qū)域內(nèi)。在該位置處，在所選區(qū)域的鋪有地毯的表面502和硬質(zhì)木地板表面504之間存在高度差526。在該示例中，ir發(fā)射器221朝向機(jī)器人下方的地板表面以一角度發(fā)射ir束524,該角度例如為相對(duì)于地板表面的非垂直角度。一定量的反射的ir光522從鋪有地毯的表面502反射，并且由在第一位置521處的表面?zhèn)鞲衅?20探測(cè)到。由于鋪有地毯的表面502和硬質(zhì)木地板表面504之間的高度差526，從硬質(zhì)木地板504反射的ir光522a的量由在第二位置521a處的表面?zhèn)鞲衅?20探測(cè)到。響應(yīng)于由傳感器220探測(cè)到的改變的信號(hào)探測(cè)位置，分類子系統(tǒng)發(fā)射表示地板表面改變的信號(hào)到控制器，導(dǎo)致控制器操縱機(jī)器人以避開(kāi)硬質(zhì)木地板表面504。在一些示例中，沒(méi)有反射的ir光量到達(dá)表面?zhèn)鞲衅?20。在該情況下，分類子系統(tǒng)發(fā)送表示地板高度中存在“懸崖”或大幅下降的信號(hào)到控制器。

如圖8中所示，在一些情況下，地板表面材料的改變基于所獲取的信號(hào)數(shù)據(jù)的曲線而可見(jiàn)。例如，由多種表面?zhèn)鞲衅麟S時(shí)間獲取的信號(hào)數(shù)據(jù)在曲線800中顯示。由在機(jī)器人的左前側(cè)的表面?zhèn)鞲衅鞑东@的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于跡線806，由位于機(jī)器人左側(cè)的表面?zhèn)鞲衅鞑东@的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于跡線802，由機(jī)器人右前側(cè)的表面?zhèn)鞲衅鞑东@的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于跡線808，并且對(duì)應(yīng)于機(jī)器人100右側(cè)的表面?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于跡線804。這些峰中的每一個(gè)的幅值或幅值變化表示在相應(yīng)傳感器處接收的探測(cè)的ir輻射的信號(hào)強(qiáng)度值。機(jī)器人在實(shí)行訓(xùn)練模式時(shí)獲取的訓(xùn)練數(shù)據(jù)針對(duì)訓(xùn)練間隔810被顯示。機(jī)器人在實(shí)行區(qū)域覆蓋模式時(shí)獲取的數(shù)據(jù)針對(duì)探測(cè)間隔812被顯示。如在圖5a-5d的上面描述中，該示例中的機(jī)器人逼近所選區(qū)域和另一地板材料之間的邊界，這產(chǎn)生所有跡線中的幅值尖峰814。還參照?qǐng)D9，為了探測(cè)柱狀圖900中的地板改變，基線分布902被針對(duì)來(lái)自訓(xùn)練間隔810的訓(xùn)練數(shù)據(jù)以及來(lái)自探測(cè)間隔812的探測(cè)分布904計(jì)算。

如上所述，控制器可有利地配置為將任何一個(gè)表面?zhèn)鞲衅魈幍姆瓷鋓r輻射的損失或輻射水平低于預(yù)定閾值的下降解釋為在地板高度中存在“懸崖”或大幅下降，如在所有情況下期望避讓的。因而，上面描述的地板表面邊緣探測(cè)和區(qū)域清潔功能以及懸崖邊緣避讓功能可通過(guò)一組表面?zhèn)鞲衅鲗?shí)施。

雖然地板表面中的改變總體關(guān)于表面?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行了描述，但是地板表面的改變也可使用其他感測(cè)的參數(shù)的類似比較確定，例如電機(jī)電流。在該示例中，地板的改變可產(chǎn)生電機(jī)電流數(shù)據(jù)中的變化。該電機(jī)電流數(shù)據(jù)可被分析和比較，如通過(guò)由表面?zhèn)鞲衅鞑东@的數(shù)據(jù)描述的。

已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式。然而應(yīng)理解可作出多種修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此其他實(shí)施方式落在后面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。