專利名稱：具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清潔機(jī)器人，更具體涉及具有自動返回充電座(charging-stand)功能的清潔機(jī)器人，其中清潔機(jī)器人能夠使用從照相機(jī)輸入的圖像信息正確并迅速地返回清潔機(jī)器人的充電座，及其使用方法。
背景技術(shù)：
清潔機(jī)器人是在例如住宅和辦公室的限定清潔區(qū)域自主移動，并且吸入灰塵或雜質(zhì)的裝置。清潔機(jī)器人包括通用真空吸塵器的構(gòu)件以及其他構(gòu)件。這里，其他構(gòu)件包括行進(jìn)裝置，用于使清潔機(jī)器人行進(jìn)；許多傳感器，用于檢測清潔機(jī)器人的碰撞，使得其運(yùn)行而不與各種障礙物碰撞；以及微處理器，用于控制清潔機(jī)器人的上述構(gòu)件。由于它在清潔區(qū)域內(nèi)自主移動，清潔機(jī)器人通過電池提供驅(qū)動電源。
另一方面，為用戶使用方便，清潔機(jī)器人具有自動充電功能。在實(shí)現(xiàn)自動充電功能時，清潔機(jī)器人檢查電池中剩余電量。如果電池中剩余電量低于參考值，清潔機(jī)器人自動返回放置在清潔區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)位置處的充電座，充電電池的不充足的電量，并重新開始其相應(yīng)操作。
然而，清潔機(jī)器人自動返回充電座的傳統(tǒng)方法是這樣一種方法，其將人造標(biāo)記貼在充電座上，當(dāng)清潔機(jī)器人通過隨機(jī)行進(jìn)檢測貼在充電座的標(biāo)記時，確定充電座的位置，并且將清潔機(jī)器人返回充電座。
但是，由于通過隨機(jī)行進(jìn)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法，用于根據(jù)清潔機(jī)器人的位置返回充電座具有不同的時間。在使用隨機(jī)行進(jìn)的傳統(tǒng)方法中，如果用長時間來檢測貼在充電座上的人造標(biāo)記，當(dāng)返回充電座時，在電池中充電的電源電壓可能全部降低，由此停止清潔機(jī)器人的驅(qū)動。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到上述問題而提出本發(fā)明，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人，其中使用通過照相機(jī)輸入的圖像信息檢測充電座的位置，由此清潔機(jī)器人能夠迅速返回充電座，及其使用方法。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一種具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人，其中無論何時清潔機(jī)器人移動預(yù)設(shè)距離，通過輸入圖像獲取并存儲充電器周圍的環(huán)境信息，由此清潔機(jī)器人能夠迅速返回充電座，及其使用方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以通過提供具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)上述和其他目標(biāo)，該清潔機(jī)器人特征在于通過拍照來存儲充電座的圖像，當(dāng)檢測到充電座的返回信號時，拍攝外部圖像、從所拍攝的外部圖像確定充電座的位置、并且返回充電座。
優(yōu)選的，清潔機(jī)器人還包括照相機(jī)單元，用于拍攝包含充電座圖像的外部圖像，將其轉(zhuǎn)換為電圖像信息，并外部輸出；以及微處理器，用于存儲從照相機(jī)單元輸入的圖像信息，在檢測返回信號時，基于充電座的圖像信息從外部圖像獲取充電座的位置信息，并且使得清潔機(jī)器人返回充電座。
優(yōu)選的，清潔機(jī)器人還包括存儲器，用于存儲用來驅(qū)動清潔機(jī)器人的操作程序，該存儲器包括圖像信息數(shù)據(jù)庫，來存儲清潔機(jī)器人的充電座的圖像信息；以及電壓檢測電路，用來以預(yù)設(shè)周期檢測清潔機(jī)器人的電池電壓，并且當(dāng)所檢測的電池電壓低于參考值時，輸出充電請求信號。
優(yōu)選的清潔機(jī)器人還包括行進(jìn)控制單元，用來控制清潔機(jī)器人的行進(jìn)；圖像信息獲取單元，用來從通過照相機(jī)單元輸入的圖像信息中抽取充電座的圖像信息，并將所抽取的充電座圖像信息存儲在圖像信息數(shù)據(jù)庫中；以及充電座位置計算單元，用于當(dāng)從電池電壓檢測電路輸入充電請求信號時，從通過照相機(jī)單元輸入的圖像信息中查找充電座的圖像信息，獲得充電座的位置信息，并將行進(jìn)控制信號輸出到行進(jìn)控制單元，其中行進(jìn)控制信號使得清潔機(jī)器人根據(jù)所獲得的位置信息返回充電座。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人，該清潔機(jī)器人特征在于拍攝以存儲充電座及其周圍的圖像，當(dāng)檢測到充電座的返回信號時，拍攝外部圖像、從所拍攝的外部圖像中檢測充電座周圍的環(huán)境圖像、確定充電座的位置、并且返回充電座。
優(yōu)選的，清潔機(jī)器人包括照相機(jī)單元，用于拍攝包含充電座圖像及環(huán)境圖像的外部圖像，將其轉(zhuǎn)換為電圖像信息，并外部輸出；以及微處理器，用于存儲從照相機(jī)單元輸入的圖像信息，在檢測返回信號時，基于充電座周圍的環(huán)境信息從外部圖像中獲得充電座的位置信息，并且使得清潔機(jī)器人返回充電座。
優(yōu)選的，清潔機(jī)器人還包括存儲器，用于存儲用來驅(qū)動清潔機(jī)器人的操作程序，該存儲器包括圖像信息數(shù)據(jù)庫，來存儲清潔機(jī)器人的充電座的圖像信息，以及環(huán)境信息數(shù)據(jù)路庫，用來存儲充電座周圍的環(huán)境信息；以及電壓檢測電路，用來以預(yù)設(shè)周期檢測清潔機(jī)器人的電池電壓，并且當(dāng)所檢測電池電壓低于參考值時輸出充電請求信號。
優(yōu)選的，微處理器包括行進(jìn)控制單元，用來控制清潔機(jī)器人的行進(jìn)；圖像信息獲取單元，用來從通過照相機(jī)單元輸入的充電座周圍的環(huán)境圖像中抽取環(huán)境信息，并將所抽取的充電座周圍的環(huán)境信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫中；以及充電座位置計算單元，用于當(dāng)從電池電壓檢測電路輸入充電請求信號時，從通過照相機(jī)單元輸入的圖像信息中查找充電座周圍的環(huán)境信息，基于充電座周圍的環(huán)境信息獲得充電座的位置信息，并將行進(jìn)控制信號輸出到行進(jìn)控制單元，其中行進(jìn)控制信號使得清潔機(jī)器人根據(jù)所獲得的位置信息返回充電座。
優(yōu)選的，微處理器還包括照相機(jī)控制單元，用于根據(jù)微處理器的拍攝控制信號控制外部圖像的拍攝；拍攝單元，用于根據(jù)照相機(jī)控制單元的控制拍攝外部圖像；以及轉(zhuǎn)換器，用于將通過拍攝單元所拍攝的外部圖像轉(zhuǎn)換為電圖像信息，并輸出該電圖像信息。
因此，當(dāng)充電座和清潔機(jī)器人之間的分隔接近時，清潔機(jī)器人使用充電座的圖像信息計算充電座的位置和方向，并返回充電座。當(dāng)該分隔很遠(yuǎn)時，清潔機(jī)器人使用充電座周圍的環(huán)境信息計算充電座的位置和方向，由此迅速返回充電座。


從下面參照附圖的詳細(xì)說明中可以更清楚的理解本發(fā)明的上述及其他目標(biāo)、特性和其他優(yōu)勢，其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人的示意圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人的示意圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的清潔機(jī)器人的自動返回充電座方法的流程圖；以及圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的清潔機(jī)器人的自動返回充電座方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人的示意圖。如圖所示，清潔機(jī)器人包括傳統(tǒng)清潔機(jī)器人的通用基本結(jié)構(gòu)。此外，清潔機(jī)器人包括照相機(jī)單元160，用于輸出從透鏡輸入的圖像；存儲器170，用于存儲操作程序以驅(qū)動清潔機(jī)器人，并包含用于存儲充電座的圖像信息的圖像信息數(shù)據(jù)庫171；電池電壓檢測電路180，用于檢測清潔機(jī)器人中的電池140的電壓，并當(dāng)電池140的所檢測電壓低于參考值時，輸出充電請求信號；以及微處理器150，用于控制上述組件。
首先，清潔機(jī)器人的通用基本結(jié)構(gòu)包括灰塵檢測傳感器。此外，通用清潔機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)還包括吸入單元110，用于吸入由灰塵檢測傳感器所檢測的灰塵或雜質(zhì)；灰塵容納單元120，用于容納由吸入單元110所收集的灰塵或雜質(zhì)；行進(jìn)單元130，用于使清潔機(jī)器人行進(jìn)；電池140，用于向吸入單元和行進(jìn)單元(未示出)提供電源電壓；以及微處理器150，用于控制上述組件。將省略清潔機(jī)器人的通用基本結(jié)構(gòu)的描述，由于認(rèn)為其是公知的。
照相機(jī)單元160包括透鏡系統(tǒng)161、還包括拍攝單元162，用于將透鏡系統(tǒng)161的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號、轉(zhuǎn)換器163，用于將通過拍攝單元162輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并以適合于微處理器150的格式轉(zhuǎn)換數(shù)字信號、以及照相機(jī)控制單元164，用于控制上述組件或整個模塊的操作。
透鏡系統(tǒng)161包括小尺寸的一個或多個透鏡，其中透鏡系統(tǒng)161收集光并將所收集的光提供給拍攝單元162。拍攝單元162通常由CMOS圖像傳感器件或CCD圖像傳感器件構(gòu)成，其中圖像傳感器件公知用于將光轉(zhuǎn)換為每個像素中的電信號，使電信號與時鐘同步并連續(xù)輸出。轉(zhuǎn)換器163將與通過拍攝單元162所輸入的圖像亮度成比例的電壓或電流通過少許處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中，參照公知照相機(jī)模塊，轉(zhuǎn)換器163可包括用于以JPEG格式壓縮所拍攝的圖像或壓縮MPEG格式的編碼解碼器。
存儲器170包括，例如，非易失性存儲器件例如EEPROM或閃存，其存儲用于驅(qū)動清潔機(jī)器人的操作程序。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的存儲器170存儲足夠驅(qū)動清潔機(jī)器人的參考電壓，并包括用于存儲清潔機(jī)器人的充電座的圖像信息的圖像信息數(shù)據(jù)庫171。圖像信息數(shù)據(jù)庫171存儲充電座的圖像信息，例如從由照相機(jī)單元160輸入的清潔機(jī)器人的圖像中所抽取的充電座的顏色信息或形狀信息。由微處理器150控制對存儲在存儲器170中的數(shù)據(jù)的訪問。
電壓檢測電路180嵌入清潔機(jī)器人中，使用預(yù)設(shè)阻抗比分配從用于提供電源電壓的電池140所施加的電壓，并且輸出分配的檢側(cè)電壓。微處理器150根據(jù)從電壓檢測電路180輸入的檢側(cè)電壓電平，向用戶顯示說明在電池140種剩余電量的條(bar)。此外，電壓檢測電路180將從電池140測量的電壓與存儲在存儲器170中的足夠驅(qū)動清潔機(jī)器人的參考電壓值做比較，并且當(dāng)所測量電壓低于參考電壓值時，將充電請求信號輸出到微處理器150。
微處理器150包括行進(jìn)控制單元151，用于控制清潔機(jī)器人的行進(jìn)；圖像信息獲取單元152，用來從通過照相機(jī)單元160輸入的圖像中抽取充電座的圖像信息，并存儲在圖像信息數(shù)據(jù)庫171中；以及充電座位置計算單元153，用于根據(jù)充電請求信號，從通過照相機(jī)單元輸入的圖像信息中查找存儲在圖像信息數(shù)據(jù)庫171中的充電座的圖像信息、確定充電座的位置、并由此將行進(jìn)信號輸出到行進(jìn)控制單元151，其中行進(jìn)控制信號使得清潔機(jī)器人根據(jù)所獲取的位置信息返回充電座。
行進(jìn)控制機(jī)器人151根據(jù)從清潔機(jī)器人的操作程序輸入的控制命令控制用于使清潔機(jī)器人行進(jìn)的行進(jìn)單元130。
圖像信息獲取單元152根據(jù)清潔機(jī)器人的操作程序的控制命令，從由照相機(jī)單元160輸入的圖像中抽取充電座的圖像信息，并在圖像信息數(shù)據(jù)庫171中存儲所抽取的圖像信息。充電座的圖像信息是從照相機(jī)單元160輸入的圖像中充電座的顏色信息或形狀信息。例如，當(dāng)清潔機(jī)器人離開充電座時，圖像信息獲取單元152通過照相機(jī)單元160所拍攝的圖像，獲取充電座的顏色信息或形狀信息。
當(dāng)輸入充電座的圖像時，圖像信息獲取單元152抽取充電座的相應(yīng)顏色信息。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，充電座可由明顯與在住宅中設(shè)置的家用電器和家用物品不同的顏色制成。
圖像信息獲取單元152抽取在由照相機(jī)單元160獲取的圖像中與家用電器、家用物品以及周圍環(huán)境明顯不同的充電器的顏色信息，并將抽取的顏色信息存儲在圖像信息數(shù)據(jù)庫171中。顏色信息可以是RGB值。
此外，圖像信息獲取單元152獲取充電座的形狀信息，并存儲該形狀信息。充電座的形狀信息是從所輸入圖像抽取物體外形，即，具有相應(yīng)顏色的物體的邊緣的信息。并存儲所抽取的外形信息。充電座的外形信息用于充電座的位置和方向計算，當(dāng)清潔機(jī)器人返回充電座時。
充電座位置計算單元153根據(jù)從電壓檢測電路180輸入的充電請求信號將驅(qū)動信號輸出到照相機(jī)單元160，檢查通過照相機(jī)單元160輸入的充電座的圖像信息，當(dāng)圖像信息存在時計算充電座放置的方向，并向行進(jìn)控制單元151輸出。
當(dāng)電壓檢測電路180輸出充電請求信號，同時清潔機(jī)器人清掃清潔區(qū)域時，充電座位置計算單元153接收從電壓檢測電路180輸入的充電請求信號，并向照相機(jī)單元160輸出驅(qū)動信號。當(dāng)照相機(jī)單元160接收該驅(qū)動信號時，處理從透鏡輸入的圖像，并將所處理的圖像輸出到充電座位置計算單元153。充電座位置計算單元153從由照相機(jī)單元160輸入的圖像中，搜索具有與存儲在圖像信息數(shù)據(jù)庫171中的充電座的顏色信息相似的顏色的物體。
此外，充電座位置計算單元153抽取所查找物體的外形，并將所抽取的外形信息與充電座的外形信息做比較。當(dāng)所抽取的外形信息與充電座的顏色信息或形狀信息相似時，充電座位置計算單元153確定所查找物體是充電座，根據(jù)該位置計算方向，并將控制信號輸出到行進(jìn)單元151。行進(jìn)單元151驅(qū)動行進(jìn)單元130，并使得清潔機(jī)器人返回充電座。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)從電壓檢測電路180接收充電請求信號時，充電座位置計算單元153使得清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度，生成用于拍攝外部圖像的旋轉(zhuǎn)控制信號，并將旋轉(zhuǎn)控制信號輸出到行進(jìn)控制單元151。因此，行進(jìn)控制單元151驅(qū)動行進(jìn)單元130，使得清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度，例如，30度的間隔。因此，由于照相機(jī)單元160對清潔機(jī)器人周圍的所有圖像拍攝照片，并將拍攝圖像發(fā)送到充電座位置計算單元153，由此更有效的計算充電座的位置及其方向信息。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人的示意圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的清潔機(jī)器人包括環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181，用于存儲由照相機(jī)單元160輸入的充電座周圍的環(huán)境信息。此外，微處理器150還包括環(huán)境信息獲取單元154，用于從由照相機(jī)單元160輸入的充電座周圍的圖像中抽取充電座周圍的環(huán)境信息，并將所抽取的環(huán)境信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中。充電座位置計算單元153根據(jù)充電請求信號從由照相機(jī)單元160輸入的圖像中抽取環(huán)境信息，將所抽取的環(huán)境信息與存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中的環(huán)境信息做比較，計算放置充電座的位置的方向，并將控制信號輸出到行進(jìn)控制單元151，使得清潔機(jī)器人返回充電座。
環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181存儲從清潔機(jī)器人的充電座周圍的圖像中抽取的環(huán)境信息，例如充電座周圍的環(huán)境物體的形狀和位置以及充電座和物體的排列信息。
當(dāng)清潔機(jī)器人和充電座之間的距離加大時，難以從由照相機(jī)單元160輸入的圖像中抽取充電座的顏色和形狀信息。因此，難以準(zhǔn)確計算充電座的位置和方向。由此，根據(jù)本發(fā)明的清潔機(jī)器人還包括環(huán)境信息獲取單元154，用于無論何時清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)距離移動，查找充電座的位置和方向，根據(jù)所查找的位置和方向，從由照相機(jī)單元160輸入的充電座周圍的環(huán)境圖像抽取充電座的環(huán)境信息，并將抽取的環(huán)境信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中。
無論何時清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)距離移動，環(huán)境信息獲取單元154存儲環(huán)境信息，例如充電座周圍的環(huán)境物體的形狀和位置，以及充電座和物體的排列信息，這些是從通過照相機(jī)單元160輸入的充電座周圍的圖像中抽取的?？筛鶕?jù)作為行進(jìn)單元的輪子等的驅(qū)動來計算清潔機(jī)器人的移動距離。
例如，如果在充電座周圍放置了例如插座或裝飾品的家用物品或固定物體，環(huán)境信息獲取單元154存儲環(huán)境信息，例如充電座周圍的環(huán)境物體的形狀和位置，以及充電座和物體的排列信息，這些是從充電座周圍的圖像中抽取的。
充電座位置計算單元153根據(jù)充電請求信號，從由照相機(jī)單元160輸入的圖像中抽取環(huán)境信息，將所抽取的環(huán)境信息和存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中的環(huán)境信息做比較，計算充電座放置的方向和位置，并將控制信號輸出到行進(jìn)控制單元151，使得清潔機(jī)器人返回充電座。
因此，當(dāng)充電座和清潔機(jī)器人之間的分隔接近時，清潔機(jī)器人使用充電座的圖像信息計算充電座的位置和方向，并返回充電座。當(dāng)該分隔很遠(yuǎn)時，清潔機(jī)器人使用充電座周圍的環(huán)境信息計算充電座的位置和方向，由此迅速返回充電座。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的清潔機(jī)器人的自動返回充電座方法的流程圖。如圖所示，將在下文說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的自動返回清潔機(jī)器人的充電座的方法。
首先，當(dāng)用戶執(zhí)行在充電座完全充電的清潔機(jī)器人的驅(qū)動命令時，例如，當(dāng)用戶按壓清潔機(jī)器人上的按鈕或在購買清潔機(jī)器人隨之提供的遙控器的輸入按鍵鈕時(S101)，清潔機(jī)器人接收驅(qū)動命令并離開充電座。在此，在清潔機(jī)器人的預(yù)設(shè)位置設(shè)置的照相機(jī)拍攝相應(yīng)充電座的圖像，并將該拍攝圖像輸出到微處理器150的信息獲取單元152。
信息獲取單元152抽取從照相機(jī)單元160輸入的例如充電座的RGB值的顏色信息或者例如充電座的外型的形狀信息，并將所抽取的信息存儲在圖像信息數(shù)據(jù)庫171中(S103)。
當(dāng)微處理器150通過其信息獲取單元152獲取充電座的圖像信息時，其將控制信號輸出到行進(jìn)控制單元151和吸入單元110，用于檢測并吸入清潔區(qū)域內(nèi)的灰塵和雜質(zhì)，并使得清潔機(jī)器人清潔灰塵和雜質(zhì)(S105)。清潔機(jī)器人的電壓檢測電路180在每個預(yù)設(shè)時間周期測量電池140的電壓，以及通過檢測電池140中的剩余電量確定自動充電時間。電壓檢測電路180將所檢測電壓和存儲在存儲器中的參考電壓做比較，并且當(dāng)所檢測電壓低于參考電壓值時，將充電請求信號輸出到充電座位置計算單元153(S107)。
微處理器150的充電座位置計算單元153接收充電請求信號，并將驅(qū)動信號輸出到照相機(jī)單元160(S109)。此外，其將控制信號輸出到行進(jìn)控制單元151，使得照相機(jī)單元160能夠獲取圖像，同時按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度。因此，行進(jìn)控制單元151驅(qū)動行進(jìn)單元130，使得清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度，例如，30度的間隔，并且由此照相機(jī)單元160拍攝清潔機(jī)器人周圍的所有圖像，并將拍攝圖像發(fā)送到充電座位置計算單元153(S111)。
充電座位置計算單元153從通過照相機(jī)單元160輸入的圖像中檢查充電座的圖像信息(S113)。在此，在存在的相應(yīng)圖像信息中，充電座位置計算單元153計算放置充電座的方向和位置，并輸出行進(jìn)控制單元151(S115，S117)。
當(dāng)清潔機(jī)器人和充電座之間的距離加大時，難以從由照相機(jī)單元160輸入的圖像中抽取充電座的顏色和形狀信息。因此，難以準(zhǔn)確計算充電座的位置和方向。
由此，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的清潔機(jī)器人還包括環(huán)境信息獲取單元154，用于無論何時清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)距離移動，查找充電座的位置和方向，根據(jù)所查找的位置和方向，從由照相機(jī)單元160輸入的充電座周圍的環(huán)境圖像抽取充電座的環(huán)境信息，并將抽取的環(huán)境信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中。因此，清潔機(jī)器人可以準(zhǔn)確并迅速在長距離返回充電座。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的清潔機(jī)器人的自動返回充電座方法的流程圖。如圖所示，將在下文說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的自動返回清潔機(jī)器人的充電座的方法。
首先，無論何時清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)距離移動，例如，根據(jù)行進(jìn)單元130的輪子的移動，微處理器150通過上述的步驟查找充電座的位置(S201，S203)，并將驅(qū)動命令發(fā)送到照相機(jī)單元160，以獲取充電座周圍的圖像。照相機(jī)單元160拍攝充電座為中心周圍的環(huán)境圖像，并將拍攝的圖像輸出到環(huán)境圖像獲取單元154(S205)。
環(huán)境圖像獲取單元154抽取環(huán)境信息，例如充電座周圍的環(huán)境物體的形狀和位置，以及充電座和物體的排列信息，并將所抽取信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中(S207)，其中從清潔機(jī)器人的充電座周圍的圖像中抽取環(huán)境信息。
例如，如果在充電座周圍放置了例如插座或裝飾品的家用物品或固定物體，環(huán)境信息獲取單元154抽取環(huán)境信息，例如充電座周圍的環(huán)境物體的形狀和位置以及充電座和物體的排列信息，并將所抽取信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中，其中環(huán)境信息是從充電座周圍的圖像中抽取的。
當(dāng)微處理器150通過其環(huán)境信息獲取單元154獲取充電座周圍的環(huán)境信息時，其將控制信號輸出到行進(jìn)控制單元151和吸入單元110，用于檢測并吸入清潔區(qū)域內(nèi)的灰塵和雜質(zhì)，并使得清潔機(jī)器人清潔灰塵和雜質(zhì)。清潔機(jī)器人的電壓檢測電路180在預(yù)設(shè)時間周期測量電池140的電壓，以及通過檢測電池140中的剩余電量確定自動充電時間。電壓檢測電路180將所檢測電壓和存儲在存儲器中的參考電壓做比較，并且當(dāng)所檢測電壓低于參考電壓值時，將充電請求信號輸出到充電座位置計算單元153(S209)。
微處理器150的充電座位置計算單元153接收充電請求信號，并將驅(qū)動信號輸出到照相機(jī)單元160(S211)。此外，其將控制信號輸出到行進(jìn)控制單元151，使得照相機(jī)單元160能夠獲取圖像，同時按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度。因此，行進(jìn)控制單元151驅(qū)動行進(jìn)單元130，使得清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度，例如，30度的間隔，并且由此照相機(jī)單元160拍攝清潔機(jī)器人周圍的所有圖像，并將拍攝圖像發(fā)送到充電座位置計算單元153(S213)。
充電座位置計算單元153從通過照相機(jī)單元160輸入的圖像中檢查充電座的圖像信息(S215)。在此，當(dāng)存在相應(yīng)圖像信息時(S217)，充電座位置計算單元153計算放置充電座的方向和位置，并輸出行進(jìn)控制單元151(S223，S225)。
此外，當(dāng)不存在相應(yīng)圖像信息時(S217)，充電座位置計算單元153從相應(yīng)機(jī)器人周圍的所拍攝的所有圖像中，查找符合存儲在環(huán)境信息中的例如充電座周圍的環(huán)境物體的形狀和位置以及充電座和物體的排列信息的環(huán)境信息的物體。
當(dāng)根據(jù)查找結(jié)果，物體符合環(huán)境信息時(S221)，通過相應(yīng)環(huán)境信息，計算出放置充電座的方向和位置(S223)。因此，充電座位置計算單元153將控制信號輸出到行進(jìn)控制單元，使得清潔機(jī)器人返回充電座(S225)。
例如，如果在充電座周圍存在插座，環(huán)境信息獲取單元154將環(huán)境信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫181中，其中環(huán)境信息包括相應(yīng)插座的顏色信息、如相應(yīng)插座的外形信息的形狀信息、以及排列信息，從通過照相機(jī)單元160輸入的充電座周圍的圖像中，做出關(guān)于插座是否放置在充電座的任何方向上的確定。
當(dāng)從電壓檢測電路180輸入充電請求信號時，充電座位置計算單元153查找符合相應(yīng)插座的顏色信息、如相應(yīng)插座的外形信息的形狀信息、以及排列信息的插座，從通過照相機(jī)單元160輸入的充電座周圍的圖像中，做出關(guān)于插座是否放置在充電座的任何方向上的確定。此外，充電座位置計算單元153計算放置充電座的方向，并將控制輸出到行進(jìn)控制單元151。
從上述說明明顯可知，本發(fā)明提供具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人，其中清潔機(jī)器人使用充電座的圖像信息檢測充電座的方向和位置，由此正確并迅速的返回清潔機(jī)器人的充電座，及其使用方法。
此外，當(dāng)充電座和清潔機(jī)器人之間的分隔接近時，清潔機(jī)器人使用充電座的圖像信息計算充電座的位置和方向，并返回充電座。當(dāng)該分隔很遠(yuǎn)時，清潔機(jī)器人使用充電座周圍的環(huán)境信息計算充電座的位置和方向，由此迅速返回充電座。
盡管為了說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，可以有各種改進(jìn)、增加和替換，而不背離本發(fā)明如權(quán)利要求書所公開的精神和實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人，該清潔機(jī)器人特征在于拍攝以存儲充電座的圖像，當(dāng)檢測充電座的返回信號時，拍攝外部圖像，從所拍攝的外部圖像確定充電座的位置，并返回充電座。
2.如權(quán)利要求1所述的清潔機(jī)器人，其中該清潔機(jī)器人包括照相機(jī)單元，用于拍攝包含充電座圖像的外部圖像，將其轉(zhuǎn)換為電圖像信息，并外部輸出；以及微處理器，用于存儲從照相機(jī)單元輸入的圖像信息，在檢測返回信號時，基于充電座的圖像信息從外部圖像獲取充電座的位置信息，并且使得清潔機(jī)器人返回充電座。
3.如權(quán)利要求2所述的清潔機(jī)器人，其中該清潔機(jī)器人包括存儲器，用于存儲用來驅(qū)動清潔機(jī)器人的操作程序，該存儲器包括圖像信息數(shù)據(jù)庫，用來存儲清潔機(jī)器人的充電座的圖像信息；以及電壓檢測電路，用來按每個預(yù)設(shè)周期檢測清潔機(jī)器人的電池電壓，并且當(dāng)所檢測電池電壓低于參考值時，輸出充電請求信號。
4.如權(quán)利要求2所述的清潔機(jī)器人，其中該微處理器包括行進(jìn)控制單元，用來控制清潔機(jī)器人的行進(jìn)；圖像信息獲取單元，用來從通過照相機(jī)單元輸入的圖像信息中抽取充電座的圖像信息，并將所抽取的充電座的圖像信息存儲在圖像信息數(shù)據(jù)庫中；以及充電座位置計算單元，用于當(dāng)從電池電壓檢測電路輸入充電請求信號時，從通過照相機(jī)單元輸入的圖像信息中查找充電座的圖像信息，獲得充電座的位置信息，并將行進(jìn)控制信號輸出到行進(jìn)控制單元，其中行進(jìn)控制信號使得清潔機(jī)器人根據(jù)所獲得的位置信息返回充電座。
5.如權(quán)利要求3所述的清潔機(jī)器人，其中存儲器還包括環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫，用來存儲充電座周圍的環(huán)境信息。
6.如權(quán)利要求5所述的清潔機(jī)器人，其中該微處理器包括行進(jìn)控制單元，用來控制清潔機(jī)器人的行進(jìn)；圖像信息獲取單元，用來從通過照相機(jī)單元輸入的充電座周圍的環(huán)境圖像中抽取環(huán)境信息，并將所抽取的充電座周圍的環(huán)境信息存儲在環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫中；以及充電座位置計算單元，用于當(dāng)從電池電壓檢測電路輸入充電請求信號時，從通過照相機(jī)單元輸入的圖像信息中查找充電座周圍的環(huán)境信息，基于充電座周圍的環(huán)境信息獲得充電座的位置信息，并將行進(jìn)控制信號輸出到行進(jìn)控制單元，其中行進(jìn)控制信號使得清潔機(jī)器人根據(jù)所獲得的位置信息返回充電座。
7.如權(quán)利要求4或6所述的清潔機(jī)器人，其中該照相機(jī)單元包括照相機(jī)控制單元，用于根據(jù)微處理器的拍攝控制信號控制外部圖像的拍攝；拍攝單元，用于根據(jù)照相機(jī)控制單元的控制拍攝外部圖像；以及轉(zhuǎn)換器，用于將通過拍攝單元所拍攝的外部圖像轉(zhuǎn)換為電圖像信息，并輸出該電圖像信息。
8.如權(quán)利要求4或6所述的清潔機(jī)器人，其中當(dāng)輸入充電請求信號時，該充電座位置計算單元使得清潔機(jī)器人按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度，生成用來拍攝外部圖像的旋轉(zhuǎn)控制信號，并將旋轉(zhuǎn)控制信號輸出到行進(jìn)控制單元。
9.如權(quán)利要求4或6所述的清潔機(jī)器人，其中充電座的圖像信息是基于充電座的外部形狀的形狀信息，或基于充電座的顏色的顏色信息。
10.如權(quán)利要求6所述的清潔機(jī)器人，其中充電座周圍的環(huán)境信息是基于充電座周圍的環(huán)境的外部形狀的形狀信息，或者基于充電座周圍的環(huán)境的外部形狀的顏色信息。
11.一種自動返回用于清潔機(jī)器人的充電座的方法，該方法包括步驟a)從通過照相機(jī)輸入的圖像中獲取充電座的圖像信息，并且存儲所獲取的清潔機(jī)器人的充電座的圖像信息；b)接收清潔機(jī)器人的電池中剩余電量的信息，周期地測量電池中的剩余電量；c)當(dāng)電池中的剩余電量低于預(yù)設(shè)值時，輸出用于驅(qū)動照相機(jī)的信號，以獲取環(huán)境圖像；以及d)在通過照相機(jī)輸入的圖像中查找通過完成步驟a)所獲得并存儲的充電座的圖像信息，確定充電座的位置，并且由此輸出用于將清潔機(jī)器人返回充電座的控制信號。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中圖像信息包括充電座的顏色信息和形狀信息的至少任意一個。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在步驟d)中通過照相機(jī)單元輸入的圖像是在按預(yù)設(shè)間隔旋轉(zhuǎn)360度期間所獲取的圖像。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括e)無論何時清潔機(jī)器人移動預(yù)設(shè)距離，在通過照相機(jī)單元輸入的圖像中獲取充電座周圍的環(huán)境信息，并存儲所獲取的環(huán)境信息；其中，步驟d)還包括以下步驟，在通過照相機(jī)單元輸入的圖像中抽取環(huán)境信息，將所抽取的環(huán)境信息和通過完成步驟e)所獲取并存儲的環(huán)境信息做比較，計算放置充電座的方向和位置，并且由此輸出用來將清潔機(jī)器人返回充電座的控制信號。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中環(huán)境信息包括充電座周圍的環(huán)境物體的形狀信息。
全文摘要
在此公開了清潔機(jī)器人，具體公開了包括用于拍攝包括充電座圖像的外部圖像的照相機(jī)單元，將其轉(zhuǎn)換為電圖像信息，并外部輸出；以及微處理器，用于存儲從照相機(jī)單元輸出的圖像信息，在檢測返回信號時，基于充電座的圖像信息從外部圖像獲取充電座的位置信息，并使得清潔機(jī)器人返回充電座。具有自動返回充電座功能的清潔機(jī)器人使用充電座的圖像信息檢測充電座的方向和位置，由此正確并迅速的返回清潔機(jī)器人的充電座。
文檔編號B25J13/08GK1853552SQ200510129650
公開日2006年11月1日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者鄭一均 申請人:Lg電子株式會社