本發(fā)明涉及生活用品，特別地，涉及一種智能垃圾清潔裝置。

背景技術(shù)：

隨著科技的不斷發(fā)展，人類的生活質(zhì)量不斷提高，居家生活也越來(lái)越智能化。一種垃圾清潔裝置，能夠代替人工，對(duì)地面進(jìn)行吸塵，清掃垃圾，大大地提高了人類的生活品質(zhì)。因此，垃圾清潔裝置慢慢地進(jìn)入一普通家庭。

然而，現(xiàn)有的垃圾清潔裝置，一般是由程序控制，對(duì)待清潔區(qū)域進(jìn)行固定的程序化清掃，這種固定程序化的清掃模式，存在一個(gè)顯著的缺陷，不管地面是否干凈，全部清掃一遍，使得現(xiàn)有垃圾清潔裝置的清潔效率大打折扣。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中垃圾清潔裝置清潔效率低的問(wèn)題，目前尚未有有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種智能垃圾清潔裝置，能夠檢索并定位清除垃圾，不使用固定的尋路路徑進(jìn)行移動(dòng)，大大提高了垃圾清潔裝置的工作效率。

基于上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種智能垃圾清潔裝置，包括：

本體，設(shè)置于地面，用于安裝功能性模塊；

識(shí)別模塊，設(shè)置于本體前方，用于識(shí)別外界的垃圾并獲取垃圾相對(duì)于本體的位置；

控制模塊，設(shè)置于本體內(nèi)，電性連接至識(shí)別模塊，用于根據(jù)識(shí)別模塊的信息生成控制命令；

驅(qū)動(dòng)模塊，設(shè)置于本體底部，電性連接至控制模塊，用于根據(jù)控制命令使本體運(yùn)動(dòng)到垃圾所在的位置；

清潔模塊，設(shè)置于本體前方下側(cè)，電性連接至控制模塊，用于根據(jù)控制命令清潔本體所在位置的地面并吸收垃圾；

垃圾存儲(chǔ)模塊，設(shè)置于本體后方，物理連接至清潔模塊，用于存儲(chǔ)清潔模塊吸收的垃圾。

其中，識(shí)別模塊包括：

掃描單元，用于連續(xù)獲取本體行進(jìn)方向上的環(huán)境信息；

分塊單元，用于對(duì)影像信息進(jìn)行分塊；

特征單元，用于從影像信息中依次指定每個(gè)像素，為像素構(gòu)建像素區(qū)域使用歸一化方法將像素區(qū)域處理為歸一化結(jié)果，并計(jì)算獲得對(duì)于指定像素的局部特征；

分組單元，用于根據(jù)對(duì)于指定像素的局部特征，將指定像素歸入固定的組中，被歸入同一個(gè)固定的組中的指定像素被視為具有相同類型紋理的圖像；

對(duì)照單元，用于將每個(gè)組的紋理類型與垃圾的影像進(jìn)行對(duì)比，確定垃圾相對(duì)于本體的位置。

并且，分塊單元還用于：

將影像信息無(wú)殘留地分割為多個(gè)像素塊，N個(gè)像素塊均是正方形像素集合；

使用歸一化方法處理多個(gè)像素塊，獲得多個(gè)像素塊的歸一化結(jié)果，并計(jì)算多個(gè)像素塊的歸一化結(jié)果的平均值。

同時(shí)，特征單元用于：

以指定像素為中心，從影像信息中截取出中心塊，中心塊是以指定像素為中心的正方形像素集合；

使用歸一化方法處理中心塊，獲得中心塊的歸一化結(jié)果；

根據(jù)中心塊的歸一化結(jié)果與多個(gè)像素塊的歸一化結(jié)果的平均值，獲得對(duì)于指定像素的局部特征。

從影像信息中依次選定每個(gè)像素；

以指定像素為中心，從影像信息中選取到多個(gè)鄰域像素，多個(gè)鄰域像素到指定像素的距離均為定值；

分別以多個(gè)鄰域像素中的每一個(gè)為中心，從影像信息中截取出多個(gè)鄰域塊，多個(gè)鄰域塊是分別以每個(gè)鄰域像素為中心的正方形像素集合；

以指定像素為中心，從影像信息中為每個(gè)鄰域像素選取到多個(gè)亞鄰域像素，多個(gè)亞鄰域像素到與其對(duì)應(yīng)的鄰域像素的距離均為定值；

分別以多個(gè)亞鄰域像素中的每一個(gè)為中心，從影像信息中截取出多個(gè)亞鄰域塊，多個(gè)亞鄰域塊是分別以每個(gè)亞鄰域像素為中心的正方形像素集合；

使用歸一化方法處理多個(gè)亞鄰域塊，獲得多個(gè)亞鄰域塊的歸一化結(jié)果；

根據(jù)多個(gè)鄰域塊的歸一化結(jié)果與多個(gè)亞鄰域塊的歸一化結(jié)果，計(jì)算位于相同角度方向上、不同半徑大小的兩個(gè)濾波值的差分值，并獲得對(duì)于指定像素的局部特征。

另外，控制模塊包括：

接收單元，用于接收垃圾相對(duì)于本體的位置信息；

運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元，用于根據(jù)垃圾相對(duì)于本體的位置信息計(jì)算出本體應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向；

清潔開關(guān)單元，用于根據(jù)垃圾相對(duì)于本體的位置信息計(jì)算出清潔模塊應(yīng)當(dāng)開啟或關(guān)閉的情況；

輸出單元，連接至運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元與清潔開關(guān)單元，用于根據(jù)本體應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向、清潔模塊應(yīng)當(dāng)開啟或關(guān)閉的情況生成控制命令。

并且，運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元用于根據(jù)垃圾相對(duì)于本體的位置信息計(jì)算出本體應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向包括：

在垃圾相對(duì)于本體的方向角大于邊界限制時(shí)，以最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度向被跟隨者所在方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

在垃圾相對(duì)于本體的方向角小于邊界限制且大于誤差范圍時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)角度向被跟隨者所在方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

在垃圾相對(duì)于本體的方向角小于誤差范圍時(shí)，不進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

同時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)控制命令使本體運(yùn)動(dòng)到垃圾所在的位置，為驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)控制命令，首先將本體旋轉(zhuǎn)到正對(duì)垃圾的方向，再向前方運(yùn)動(dòng)。

并且，清潔模塊根據(jù)控制命令清潔本體所在位置的地面并吸收垃圾，為清潔模塊根據(jù)控制命令，在驅(qū)動(dòng)模塊將本體旋轉(zhuǎn)到正對(duì)垃圾的方向之后開始清潔本體所在位置的地面，在驅(qū)動(dòng)模塊運(yùn)動(dòng)到垃圾所在的位置后持續(xù)清潔本體所在位置的地面并吸收垃圾，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)間后停止清潔。

另外，垃圾存儲(chǔ)模塊還電性連接至控制模塊；當(dāng)垃圾存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的垃圾量超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值百分比時(shí)，垃圾存儲(chǔ)模塊向控制模塊發(fā)出更換信息，控制模塊發(fā)出控制命令使驅(qū)動(dòng)模塊向維護(hù)地點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，并提示使用者更換垃圾存儲(chǔ)模塊。

上述識(shí)別模塊為攝像頭與單片機(jī)的組合；控制模塊為單片機(jī)；驅(qū)動(dòng)裝模塊為驅(qū)動(dòng)輪與萬(wàn)向輪的組合；清潔模塊為中掃與邊掃的組合；垃圾存儲(chǔ)模塊為灰塵盒。

從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過(guò)使用識(shí)別模塊識(shí)別外界的垃圾并獲取垃圾相對(duì)于本體的位置并用控制模塊根據(jù)識(shí)別模塊的信息生成控制命令控制驅(qū)動(dòng)模塊與清潔模塊進(jìn)行工作的技術(shù)手段，使得智能垃圾清潔裝置能夠不依賴固定的尋路路徑進(jìn)行機(jī)械移動(dòng)，能自主掃描、定位并清除垃圾，大大提高了垃圾清潔裝置的工作效率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種智能垃圾清潔裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種智能垃圾清潔裝置的識(shí)別模塊的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種智能垃圾清潔裝置的側(cè)視圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種智能垃圾清潔裝置的下視圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種智能垃圾清潔裝置的下視圖的一個(gè)實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)一步進(jìn)行清楚、完整、詳細(xì)地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種智能垃圾清潔裝置。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的提供了一種智能垃圾清潔裝置包括：

本體11，設(shè)置于地面，用于安裝功能性模塊；

識(shí)別模塊12，設(shè)置于本體11前方，用于識(shí)別外界的垃圾并獲取垃圾相對(duì)于本體11的位置；

控制模塊13，設(shè)置于本體11內(nèi)，電性連接至識(shí)別模塊12，用于根據(jù)識(shí)別模塊12的信息生成控制命令；

驅(qū)動(dòng)模塊14，設(shè)置于本體11底部，電性連接至控制模塊13，用于根據(jù)控制命令使本體11運(yùn)動(dòng)到垃圾所在的位置；

清潔模塊15，設(shè)置于本體11前方下側(cè)，電性連接至控制模塊13，用于根據(jù)控制命令清潔本體11所在位置的地面并吸收垃圾；

垃圾存儲(chǔ)模塊16，設(shè)置于本體11后方，物理連接至清潔模塊15，用于存儲(chǔ)清潔模塊15吸收的垃圾。

如圖2所示，對(duì)照單元24別模塊12包括：

掃描單元20，用于連續(xù)獲取本體11行進(jìn)方向上的環(huán)境信息；

分塊單元21，用于對(duì)影像信息進(jìn)行分塊；

特征單元22，用于從影像信息中依次指定每個(gè)像素，為像素構(gòu)建像素區(qū)域使用歸一化方法將像素區(qū)域處理為歸一化結(jié)果，并計(jì)算獲得對(duì)于指定像素的局部特征；

分組單元23，用于根據(jù)對(duì)于指定像素的局部特征，將指定像素歸入固定的組中，被歸入同一個(gè)固定的組中的指定像素被視為具有相同類型紋理的圖像；

對(duì)照單元24，用于將每個(gè)組的紋理類型與垃圾的影像進(jìn)行對(duì)比，確定垃圾相對(duì)于本體11的位置。

并且，分塊單元21還用于：

將影像信息無(wú)殘留地分割為多個(gè)像素塊，N個(gè)像素塊均是正方形像素集合；

使用歸一化方法處理多個(gè)像素塊，獲得多個(gè)像素塊的歸一化結(jié)果，并計(jì)算多個(gè)像素塊的歸一化結(jié)果的平均值。

同時(shí)，特征單元22用于：

以指定像素為中心，從影像信息中截取出中心塊，中心塊是以指定像素為中心的正方形像素集合；

使用歸一化方法處理中心塊，獲得中心塊的歸一化結(jié)果；

根據(jù)中心塊的歸一化結(jié)果與多個(gè)像素塊的歸一化結(jié)果的平均值，獲得對(duì)于指定像素的局部特征。

從影像信息中依次選定每個(gè)像素；

以指定像素為中心，從影像信息中選取到多個(gè)鄰域像素，多個(gè)鄰域像素到指定像素的距離均為定值；

分別以多個(gè)鄰域像素中的每一個(gè)為中心，從影像信息中截取出多個(gè)鄰域塊，多個(gè)鄰域塊是分別以每個(gè)鄰域像素為中心的正方形像素集合；

以指定像素為中心，從影像信息中為每個(gè)鄰域像素選取到多個(gè)亞鄰域像素，多個(gè)亞鄰域像素到與其對(duì)應(yīng)的鄰域像素的距離均為定值；

分別以多個(gè)亞鄰域像素中的每一個(gè)為中心，從影像信息中截取出多個(gè)亞鄰域塊，多個(gè)亞鄰域塊是分別以每個(gè)亞鄰域像素為中心的正方形像素集合；

使用歸一化方法處理多個(gè)亞鄰域塊，獲得多個(gè)亞鄰域塊的歸一化結(jié)果；

根據(jù)多個(gè)鄰域塊的歸一化結(jié)果與多個(gè)亞鄰域塊的歸一化結(jié)果，計(jì)算位于相同角度方向上、不同半徑大小的兩個(gè)濾波值的差分值，并獲得對(duì)于指定像素的局部特征。

具體地，特征單元22的工作流程如下：

從影像信息中依次選定每個(gè)像素x_c；

以指定像素x_c為中心，從影像信息中選取到p個(gè)鄰域像素x_r，p，n，p個(gè)鄰域像素x_r，p，n等角間隔的均勻分布在以x_c為圓心以r為半徑的圓周上，其中n＝0,...,p-1，鄰域像素x_r,p,n的坐標(biāo)值為(-rsin(2πn/p),rcos(2πn/p))與指定像素x_c的坐標(biāo)的疊加和；

分別以p個(gè)鄰域像素x_r,p,n中的每一個(gè)為中心，從影像信息中截取出p個(gè)鄰域塊p個(gè)鄰域塊都是尺寸為w_r×w_r的、分別以每個(gè)鄰域像素x_r，p，n為中心的正方形像素集合；

以指定像素x_c為中心，從影像信息中選取到p個(gè)亞鄰域像素x_r-1,p,n，p個(gè)亞鄰域像素x_r-1,p,n等角間隔的均勻分布在以x_c為圓心以r-1為半徑的圓周上，其中n＝0,...,p-1，鄰域像素x_r-1,p,n的坐標(biāo)值為(-(r-1)sin(2πn/p),(r-1)cos(2πn/p))與指定像素x_c的坐標(biāo)的疊加和；

分別以p個(gè)亞鄰域像素x_r-1,p,n中的每一個(gè)為中心，從影像信息中截取出p個(gè)亞鄰域塊p個(gè)亞鄰域塊是分別以每個(gè)亞鄰域像素x_r-1，p，n為中心的正方形像素集合；

使用歸一化方法處理p個(gè)亞鄰域塊獲得p個(gè)亞鄰域塊的歸一化結(jié)果

根據(jù)p個(gè)鄰域塊的歸一化結(jié)果與p個(gè)位于半徑r-1上的亞鄰域塊的歸一化結(jié)果計(jì)算位于相同角度方向上、不同半徑大小的兩個(gè)濾波值的差分值，基于此獲得對(duì)于指定像素x_c的基于徑向差分的魯棒擴(kuò)展局部二值模式

$RELBP\_{\mathrm{RD}}_{r,r-1,p,w_r,w_{r-1}}=\underset{n=0}{\overset{p-1}{\mathrm{\Σ}}}s\left(\mathrm{\φ}\right(X_{r,p,w_r,n})-\mathrm{\φ}(X_{r-1,p,w_{r-1},n}\left)\right)2^n$

其中，

另外，控制模塊13包括：

接收單元，用于接收垃圾相對(duì)于本體11的位置信息；

運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元，用于根據(jù)垃圾相對(duì)于本體11的位置信息計(jì)算出本體11應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向；

清潔開關(guān)單元，用于根據(jù)垃圾相對(duì)于本體11的位置信息計(jì)算出清潔模塊15應(yīng)當(dāng)開啟或關(guān)閉的情況；

輸出單元，連接至運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元與清潔開關(guān)單元，用于根據(jù)本體11應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向、清潔模塊15應(yīng)當(dāng)開啟或關(guān)閉的情況生成控制命令。

并且，運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元用于根據(jù)垃圾相對(duì)于本體11的位置信息計(jì)算出本體11應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與方向包括：

在垃圾相對(duì)于本體11的方向角大于邊界限制時(shí)，以最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度向被跟隨者所在方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

在垃圾相對(duì)于本體11的方向角小于邊界限制且大于誤差范圍時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)角度向被跟隨者所在方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

在垃圾相對(duì)于本體11的方向角小于誤差范圍時(shí)，不進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

同時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊14根據(jù)控制命令使本體11運(yùn)動(dòng)到垃圾所在的位置，為驅(qū)動(dòng)模塊14根據(jù)控制命令，首先將本體11旋轉(zhuǎn)到正對(duì)垃圾的方向，再向前方運(yùn)動(dòng)。

并且，清潔模塊15根據(jù)控制命令清潔本體11所在位置的地面并吸收垃圾，為清潔模塊15根據(jù)控制命令，在驅(qū)動(dòng)模塊14將本體11旋轉(zhuǎn)到正對(duì)垃圾的方向之后開始清潔本體11所在位置的地面，在驅(qū)動(dòng)模塊14運(yùn)動(dòng)到垃圾所在的位置后持續(xù)清潔本體11所在位置的地面并吸收垃圾，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)間后停止清潔。

另外，垃圾存儲(chǔ)模塊16還電性連接至控制模塊13；當(dāng)垃圾存儲(chǔ)模塊16存儲(chǔ)的垃圾量超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值百分比時(shí)，垃圾存儲(chǔ)模塊16向控制模塊13發(fā)出更換信息，控制模塊13發(fā)出控制命令使驅(qū)動(dòng)模塊14向維護(hù)地點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，并提示使用者更換垃圾存儲(chǔ)模塊16。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖3和圖4所示，識(shí)別模塊12安裝于智能掃地機(jī)器人的前檔部位。識(shí)別模塊12獲取地面環(huán)境的特征，捕捉進(jìn)入識(shí)別模塊12拍攝范圍內(nèi)的物體特征，與素材庫(kù)的物體識(shí)別特征進(jìn)行比對(duì)。比如家具的特征為比較大，圖形線條比較規(guī)則，識(shí)別模塊12會(huì)產(chǎn)生一種識(shí)別特征；而垃圾一般沒(méi)有規(guī)則線條，而且細(xì)碎，識(shí)別模塊12會(huì)產(chǎn)生另一種識(shí)別特征。通過(guò)大量的數(shù)據(jù)比較，智能掃地機(jī)器人就能分析出，哪些是家具，哪些是垃圾。當(dāng)智能掃地機(jī)器人掃描在地面移動(dòng)的時(shí)候，垃圾識(shí)別組件將識(shí)別模塊12拍攝到外部環(huán)境照片進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)有像素連續(xù)性比較差的細(xì)碎物體時(shí)，垃圾識(shí)別組件就將捕捉到垃圾信號(hào)發(fā)送給控制組件?？刂平M件收到信號(hào)后，發(fā)出指令使驅(qū)動(dòng)組件向垃圾所在位置移動(dòng)，到達(dá)垃圾位置時(shí)，發(fā)出清掃指令。這時(shí)，清掃組件開始清潔工作。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，識(shí)別模塊12為攝像頭與單片機(jī)的組合，特別地，是兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)萬(wàn)向平衡輪的組合；控制模塊13為單片機(jī)；驅(qū)動(dòng)裝模塊為驅(qū)動(dòng)輪與萬(wàn)向輪的組合；清潔模塊15為中掃與邊掃的組合，特別地，是兩個(gè)邊掃和一個(gè)中掃；垃圾存儲(chǔ)模塊16為灰塵盒。所有電器件由電池的電能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，通過(guò)使用識(shí)別模塊識(shí)別外界的垃圾并獲取垃圾相對(duì)于本體的位置并用控制模塊根據(jù)識(shí)別模塊的信息生成控制命令控制驅(qū)動(dòng)模塊與清潔模塊進(jìn)行工作的技術(shù)手段，使得智能垃圾清潔裝置能夠不依賴固定的尋路路徑進(jìn)行機(jī)械移動(dòng)，能自主掃描、定位并清除垃圾，大大提高了垃圾清潔裝置的工作效率。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。