專(zhuān)利名稱(chēng):一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于：包含控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)；控制系統(tǒng)是掃地機(jī)器人的核心處理協(xié)調(diào)定位系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)的工作；定位系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，具有定位功能實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖信息的采集與處理；機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接用于實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人在指定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)、避障、清潔以及上下樓層的功能；人機(jī)交互系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與掃地機(jī)器人的信息交互。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域全覆蓋有差別清潔且能自主上下樓層，既能夠防止掃地機(jī)器人被卡住，又能提高清潔效率，讓每一處區(qū)域都被清潔干凈。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種掃地機(jī)器人及其掃地方法，特別是一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人及其掃地方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來(lái)，科技發(fā)展愈加迅速，一些家用型機(jī)器人紛紛涌現(xiàn)出來(lái)，掃地機(jī)器人作為家用機(jī)器人的新寵，其自主清掃的功能深受家庭主婦的喜愛(ài)，在人們的日常生活中有著不可替代的作用。然而現(xiàn)有技術(shù)中也存在一些待解決的問(wèn)題，例如:掃地機(jī)器人的自主清潔經(jīng)常會(huì)將自己卡在沙發(fā)下;清潔耗時(shí);某些較臟區(qū)域并沒(méi)有完全清潔干凈;不可以自主上下樓層。這些問(wèn)題影響了掃地機(jī)器人清潔的效果。
[0003]基于以上原因，需要一種可以實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域全覆蓋有差別清潔且能自主上下樓層的掃地機(jī)器人，既能夠防止掃地機(jī)器人被卡住，又能提高清潔效率，讓每一處區(qū)域都被清潔干凈。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于:包含控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng);控制系統(tǒng)是掃地機(jī)器人的核心，處理協(xié)調(diào)定位系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)的工作;定位系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，具有定位功能實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖信息的采集與處理;機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接用于實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人在指定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)、避障、清潔以及上下樓層的功能;人機(jī)交互系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與掃地機(jī)器人的信息交互。
[0007]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)。
[0008]進(jìn)一步地，所述定位系統(tǒng)包括紅外傳感器和慣性測(cè)量單元，紅外傳感器設(shè)置在掃地機(jī)器人四周用于在遍歷過(guò)程中檢測(cè)障礙物的存在，慣性測(cè)量單元用于測(cè)量掃地機(jī)器人的角速度和加速度實(shí)現(xiàn)對(duì)掃地機(jī)器人的定位。
[0009]進(jìn)一步地，所述機(jī)械系統(tǒng)包含移動(dòng)機(jī)械單元、清潔機(jī)械單元和上下樓層機(jī)械單元，移動(dòng)機(jī)械單元包含電機(jī)和避障模塊，控制掃地機(jī)器人在指定區(qū)域全覆蓋的同時(shí)不碰到障礙物;清潔機(jī)械單元包含水汽噴灑裝置、毛刷和吸塵風(fēng)扇；上下樓層機(jī)械單元包含充電底座、繩索、滑輪、滑輪電機(jī)和藍(lán)牙模塊，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在樓梯邊緣，繩索設(shè)置在滑輪上并且繩索一端與滑輪電機(jī)連接由滑輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繩索另一端固定在充電底座上，藍(lán)牙模塊與掃地機(jī)器人通信。
[0010]進(jìn)一步地，所述水汽噴灑裝置設(shè)置有灰度傳感器，灰度傳感器用于檢測(cè)地面灰塵情況。
[0011]進(jìn)一步地，所述人機(jī)交互系統(tǒng)包含手持客戶(hù)端，手持客戶(hù)端通過(guò)藍(lán)牙模塊與掃地機(jī)器人進(jìn)行通信，藍(lán)牙模塊將地圖信息以及掃地機(jī)器人的位置點(diǎn)傳遞給手持客戶(hù)端。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:可以實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域全覆蓋有差別清潔且能自主上下樓層，既能夠防止掃地機(jī)器人被卡住，又能提高清潔效率，讓每一處區(qū)域都被清潔干凈。
【附圖說(shuō)明】

[0013]圖1是本實(shí)用新型的一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0015]如圖所示，本實(shí)用新型的一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，包含控制系統(tǒng)1、定位系統(tǒng)4、機(jī)械系統(tǒng)3和人機(jī)交互系統(tǒng)2;控制系統(tǒng)I是掃地機(jī)器人的核心，處理協(xié)調(diào)定位系統(tǒng)4、機(jī)械系統(tǒng)3和人機(jī)交互系統(tǒng)2的工作;定位系統(tǒng)4與控制系統(tǒng)I連接，具有定位功能實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖信息的采集與處理;機(jī)械系統(tǒng)3與控制系統(tǒng)I連接用于實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人在指定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)、避障、清潔以及上下樓層的功能;人機(jī)交互系統(tǒng)2與控制系統(tǒng)I連接用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與掃地機(jī)器人的信息交互。
[0016]控制系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)。定位系統(tǒng)包括紅外傳感器6和慣性測(cè)量單元7，紅外傳感器設(shè)置在掃地機(jī)器人四周用于在遍歷過(guò)程中檢測(cè)障礙物的存在，慣性測(cè)量單元用于測(cè)量掃地機(jī)器人的角速度和加速度實(shí)現(xiàn)對(duì)掃地機(jī)器人的定位。機(jī)械系統(tǒng)包含移動(dòng)機(jī)械單元8、清潔機(jī)械單元9和上下樓層機(jī)械單元10，移動(dòng)機(jī)械單元8包含電機(jī)和避障模塊，控制掃地機(jī)器人在指定區(qū)域全覆蓋的同時(shí)不碰到障礙物;清潔機(jī)械單元9包含水汽噴灑裝置、毛刷和吸塵風(fēng)扇;上下樓層機(jī)械單元10包含充電底座、繩索、滑輪、滑輪電機(jī)和藍(lán)牙模塊，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在樓梯邊緣，繩索設(shè)置在滑輪上并且繩索一端與滑輪電機(jī)連接由滑輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繩索另一端固定在充電底座上，藍(lán)牙模塊與掃地機(jī)器人通信。水汽噴灑裝置設(shè)置有灰度傳感器，灰度傳感器用于檢測(cè)地面灰塵情況。人機(jī)交互系統(tǒng)包含手持客戶(hù)端5，手持客戶(hù)端通過(guò)藍(lán)牙模塊與掃地機(jī)器人進(jìn)行通信，藍(lán)牙模塊將地圖信息以及掃地機(jī)器人的位置點(diǎn)傳遞給手持客戶(hù)端。
[0017]—種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人掃地方法，包括以下步驟:
[0018]步驟一:掃地機(jī)器人進(jìn)行遍歷清掃，遍歷過(guò)程中，紅外傳感器檢測(cè)到障礙物時(shí)記錄當(dāng)前位置點(diǎn)，將這些位置點(diǎn)組合構(gòu)成障礙物地圖，同時(shí)建立二維坐標(biāo)系將地圖分解成一個(gè)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，掃地機(jī)器人將位置實(shí)時(shí)反饋至手持客戶(hù)端上并通過(guò)紅點(diǎn)閃爍顯示在地圖坐標(biāo)上；
[0019]步驟二:按照手持客戶(hù)端上記錄的地圖信息進(jìn)行清掃，手持客戶(hù)端可以自動(dòng)修改地圖中不規(guī)則的輪廓，并且手持客戶(hù)端可以手動(dòng)在地圖圈出重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)清掃或者圈出大型障礙區(qū)域不與清潔；
[0020]步驟三:清掃過(guò)程中，水汽噴灑裝置的灰度傳感器檢測(cè)地面灰塵情況，當(dāng)?shù)孛婧芘K灰度超出閾值，水汽噴灑裝置增加水汽噴灑輔助進(jìn)行清掃；
[0021]步驟四:當(dāng)清潔完一層之后，掃地機(jī)器人移動(dòng)至上下樓層機(jī)械單元，控制滑輪電機(jī)工作從而實(shí)現(xiàn)上下樓層機(jī)械單元的垂直運(yùn)動(dòng)。
[0022]當(dāng)掃地機(jī)器人掃完一樓時(shí)會(huì)向該單元發(fā)出信號(hào)并移動(dòng)到該單元正下方處，該單元在確認(rèn)掃地機(jī)器人到達(dá)后，通過(guò)滑輪釋放出繩索到地面，掃地機(jī)器人會(huì)自主尋找繩索頂部的金屬頭并通過(guò)磁吸和繩索連接，這時(shí)該單元會(huì)收縮繩索，將掃地機(jī)器人拉上去。
[0023]采集地圖信息時(shí)，手持客戶(hù)端通過(guò)藍(lán)牙與掃地機(jī)器人進(jìn)行配對(duì)，用戶(hù)通過(guò)手持客戶(hù)端操控掃地機(jī)器人遍歷整個(gè)屋子，遍歷過(guò)程的同時(shí)定位系統(tǒng)的紅外傳感器會(huì)不斷檢測(cè)附近是否有障礙物，如果有墻沙發(fā)等障礙物就將當(dāng)前位置點(diǎn)記錄下來(lái)，所有的位置點(diǎn)最終可以構(gòu)成一幅完整的地圖，地圖中包括了沙發(fā)等障礙物。同時(shí)建立一個(gè)二維坐標(biāo)系將地圖分解成一個(gè)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn);在掃地機(jī)器人自主工作時(shí)定位系統(tǒng)會(huì)將掃地機(jī)器人在地圖上的坐標(biāo)位置以閃爍的紅點(diǎn)顯示在手持客戶(hù)端上，方便用戶(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)掃地機(jī)器人的位置。
[0024]手持客戶(hù)端具有修改不規(guī)范地圖的作用，由于用藍(lán)牙操控掃地機(jī)器人行進(jìn)，得出的路線(xiàn)一定是歪歪扭扭的，所以手持客戶(hù)端會(huì)將地圖進(jìn)行優(yōu)化，使不規(guī)則的凹凸曲線(xiàn)變得光滑。
[0025]手持客戶(hù)端還可以在地圖上圈出一塊重點(diǎn)需要清潔的區(qū)域如廚房等較臟的地方，也可圈出一塊不需要清潔的區(qū)域如沙發(fā)等障礙物，防止掃地機(jī)器人卡在沙發(fā)下，或者是因?yàn)楹芨蓛舨恍枰鍧嵉姆块g，抑或手動(dòng)清潔比較方便的地方。
[0026]自主清潔時(shí)，掃地機(jī)器人會(huì)按照地圖中的要求進(jìn)行高效率清潔，移動(dòng)機(jī)械單元包括電機(jī)和避障模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)掃地機(jī)器人的移動(dòng)控制其運(yùn)行軌跡，避障模塊防止掃地機(jī)器人撞上物體;清潔機(jī)械單元包括水汽噴灑裝置、毛刷以及吸塵風(fēng)扇，水汽噴灑裝置包括灰度傳感器，默認(rèn)的正常狀況下水汽的噴灑量是很少的，但當(dāng)?shù)孛婧芘K灰度傳感器超出了閾值，水汽噴灑裝置會(huì)增加水汽的噴灑。
[0027]上下樓層機(jī)械單元與充電底座合二為一節(jié)省了空間，上下樓層機(jī)械單元和充電底座，其內(nèi)置有藍(lán)牙模塊可以?huà)叩貦C(jī)器人通信，上下樓層機(jī)械單元包括滑輪和繩索，當(dāng)掃地機(jī)器人掃完一樓時(shí)會(huì)向該單元發(fā)出信號(hào)并移動(dòng)到該單元正下方處，該單元在確認(rèn)掃地機(jī)器人到達(dá)后，通過(guò)滑輪釋放出繩索到地面，掃地機(jī)器人會(huì)自主尋找繩索頂部的金屬頭并通過(guò)磁吸和繩索連接，這時(shí)該單元會(huì)收縮繩索，將掃地機(jī)器人拉上去；同理掃地機(jī)器人也可以先清潔二樓，再通過(guò)繩索將掃地機(jī)器人釋放下去。
[0028]本說(shuō)明書(shū)中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本實(shí)用新型所作的舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于:包含控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng);控制系統(tǒng)是掃地機(jī)器人的核心，處理協(xié)調(diào)定位系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)的工作;定位系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，具有定位功能實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖信息的采集與處理;機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接用于實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人在指定區(qū)域內(nèi)移動(dòng)、避障、清潔以及上下樓層的功能;人機(jī)交互系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接用于實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與掃地機(jī)器人的信息交互。2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于:所述控制系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)。3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于:所述定位系統(tǒng)包括紅外傳感器和慣性測(cè)量單元，紅外傳感器設(shè)置在掃地機(jī)器人四周用于在遍歷過(guò)程中檢測(cè)障礙物的存在，慣性測(cè)量單元用于測(cè)量掃地機(jī)器人的角速度和加速度實(shí)現(xiàn)對(duì)掃地機(jī)器人的定位。4.按照權(quán)利要求1所述的一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于:所述機(jī)械系統(tǒng)包含移動(dòng)機(jī)械單元、清潔機(jī)械單元和上下樓層機(jī)械單元，移動(dòng)機(jī)械單元包含電機(jī)和避障模塊，控制掃地機(jī)器人在指定區(qū)域全覆蓋的同時(shí)不碰到障礙物;清潔機(jī)械單元包含水汽噴灑裝置、毛刷和吸塵風(fēng)扇；上下樓層機(jī)械單元包含充電底座、繩索、滑輪、滑輪電機(jī)和藍(lán)牙模塊，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在樓梯邊緣，繩索設(shè)置在滑輪上并且繩索一端與滑輪電機(jī)連接由滑輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繩索另一端固定在充電底座上，藍(lán)牙模塊與掃地機(jī)器人通信。5.按照權(quán)利要求4所述的一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于:所述水汽噴灑裝置設(shè)置有灰度傳感器，灰度傳感器用于檢測(cè)地面灰塵情況。6.按照權(quán)利要求1所述的一種基于自定義地圖的家用兩層工作掃地機(jī)器人，其特征在于:所述人機(jī)交互系統(tǒng)包含手持客戶(hù)端，手持客戶(hù)端通過(guò)藍(lán)牙模塊與掃地機(jī)器人進(jìn)行通信，藍(lán)牙模塊將地圖信息以及掃地機(jī)器人的位置點(diǎn)傳遞給手持客戶(hù)端。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK205721357SQ201620322293
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】倪銀堂, 張超, 溫秀蘭, 王振豪, 殷曉陽(yáng)
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院