專利名稱：一種清掃機(jī)器人和清掃機(jī)器人的行走控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種清掃機(jī)器人和清掃機(jī)器人的行走 控制方法。
背景技術(shù)：
目前，全自動(dòng)室內(nèi)清掃機(jī)器人在市場上已經(jīng)廣泛推廣使用。為了控制成本，多數(shù) 清掃機(jī)器人依靠紅外或超聲波探頭探測障礙物，識別距離，再結(jié)合一些算法程序，以制定在 室內(nèi)行走控制策略，達(dá)到基本覆蓋所需清掃的區(qū)域?，F(xiàn)有技術(shù)的方法所帶來的最大問題在 于工作效率低，表現(xiàn)為清掃機(jī)器人行走看似沒有規(guī)律，通常室內(nèi)的每個(gè)區(qū)域會(huì)被重復(fù)清掃4 至5次，而經(jīng)常個(gè)別區(qū)域1次也沒有被清掃。有些清掃機(jī)器人，使用諸如高精度GPRS全球衛(wèi) 星定位技術(shù)、激光投影結(jié)合CCD數(shù)字光電圖像傳感器技術(shù)、高精度電子羅盤等技術(shù)，雖然實(shí) 現(xiàn)了清掃行程的高效規(guī)劃，但其造價(jià)呈幾倍甚至十幾倍增長，市場的接受能力也大大降低?？傊枰绢I(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題就是如何能夠提供一種清 掃機(jī)器人的行走控制技術(shù)，進(jìn)行高效率的清掃行程規(guī)劃，且成本較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種清掃機(jī)器人的行走控制方法，在保證適當(dāng) 成本的前提下，實(shí)現(xiàn)高效率的清掃任務(wù)。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種清掃機(jī)器人，包括車輪、車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、清 掃部件、兩個(gè)激光發(fā)射器、六個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭和控制模塊；所述清掃部件設(shè)置在機(jī)身運(yùn)動(dòng)方向前端；與運(yùn)動(dòng)方向垂直的機(jī)身兩側(cè)分別對稱的安裝一個(gè)激光發(fā)射器以及三個(gè)光電轉(zhuǎn)換 接收頭；所述激光發(fā)射器為LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器，激光發(fā)射方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直；在機(jī)身一 側(cè)上，其中兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭用于檢測漫反射激光，安裝在機(jī)身上LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器 出瞳位置的兩側(cè)；另一個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭用于標(biāo)定行走方向，安裝在激光發(fā)射器出瞳位置 的正上方與激光發(fā)射方向平行的狹縫后端，當(dāng)機(jī)身運(yùn)動(dòng)方向與平面反光鏡平行時(shí)，接收到 入射到平面反光鏡的反射激光；所述控制模塊，用于對清掃機(jī)器人的行走進(jìn)行控制。此外本發(fā)明還公開了一種清掃機(jī)器人的行走控制方法，所述清掃機(jī)器人為如權(quán)利 要求1所述的清掃機(jī)器人；所述方法包括在清掃室內(nèi)的墻面上安裝一平面反光鏡，安裝高度保證激光入射到鏡面上；其中， 所述平面反光鏡中央設(shè)有一條豎向的不反光面；不反光面處的法線方向?yàn)棣州S正方向，與 平面反光鏡平行的水平方向?yàn)閅軸方向，豎向不反光面的中心點(diǎn)為X、Y平面的原點(diǎn)；依據(jù)光電轉(zhuǎn)換接收頭接收的激光發(fā)射器入射到平面反光鏡的反射激光的變化，標(biāo) 定清掃機(jī)器人的行走方向和原點(diǎn)的位置；所述行走方向包括χ方向和Y方向；通過清掃機(jī)器人的控制模塊計(jì)算清掃機(jī)器人在X、Y方向的行走距離，在室內(nèi)地坪對清掃機(jī)器人進(jìn)行定位；清掃機(jī)器人在X、Y平面內(nèi)進(jìn)行正交行走清掃，依據(jù)行走過程中的定位，記錄已完 成清掃覆蓋的區(qū)域，并識別未清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋。優(yōu)選的，所述標(biāo)定清掃機(jī)器人的行走方向，包括Al，清掃機(jī)器人由任意位置進(jìn)入室內(nèi)開始行走；A2，當(dāng)用于檢測漫反射的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到反射激光時(shí)，判斷激光發(fā)射器發(fā) 射的激光入射到平面反光鏡上，則控制清掃機(jī)器人停止前進(jìn)；A3，清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身；A4，當(dāng)用于標(biāo)定行走方向的光電轉(zhuǎn)換接收頭通過機(jī)身上的狹縫接收到反射激光 時(shí)，判斷激光垂直入射到平面反光鏡，確定當(dāng)前行走的方向?yàn)閅方向，與Y方向垂直的方向 為X方向。進(jìn)一步，平面反光鏡面上的入射激光與入射點(diǎn)法線的夾角為進(jìn)入角，鏡面邊緣兩 側(cè)的法線與鏡面圍成的區(qū)域?yàn)榻嵌扰袛鄥^(qū)；如果激光發(fā)射器出瞳位置尚未進(jìn)入角度判斷 區(qū)，則該進(jìn)入角為負(fù)；如果激光發(fā)射器出瞳位置進(jìn)入角度判斷區(qū)，則稱該進(jìn)入角為正；如果進(jìn)入角為正，則所述步驟A3為清掃機(jī)器人直接在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，直到狹縫內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到 鏡面反射激光而被觸發(fā)；如果進(jìn)入角為負(fù)，則所述步驟A3為清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，當(dāng)用于檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭 丟失信號時(shí)，控制清掃機(jī)器人反向旋轉(zhuǎn)一角度；再次行走至檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到反射激光，當(dāng)前的進(jìn)入角為 正；清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，直到狹縫內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到鏡面 反射激光而被觸發(fā)。優(yōu)選的，所述標(biāo)定原點(diǎn)的位置包括Bi，確定當(dāng)前行走的方向?yàn)閅方向之后，清掃機(jī)器人再次沿該方向前進(jìn)；B2,當(dāng)機(jī)身一側(cè)三個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭接收的反射激光均丟失時(shí)，將清掃機(jī)器人在Y 軸上的位置清零；B3，清掃機(jī)器人向平面反光鏡方向作90度轉(zhuǎn)向，之后前進(jìn)直至行走至墻面端頭， 確定該點(diǎn)為X、Y平面的原點(diǎn)。優(yōu)選的，所述在室內(nèi)地坪對清掃機(jī)器人進(jìn)行定位，包括Cl，清掃機(jī)器人沿著與X方向或Y方向的方向前進(jìn)或后退，依據(jù)清掃機(jī)器人驅(qū)動(dòng)車 輪的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，計(jì)算在X軸和Y軸方向上的行走距離；C2，依據(jù)X軸和Y軸方向上的行走距離，確定清掃機(jī)器人在X、Y平面上的坐標(biāo)，對 清掃機(jī)器人進(jìn)行定位。優(yōu)選的，所述清掃機(jī)器人在X、Y平面內(nèi)進(jìn)行正交行走清掃，包括D1，從原點(diǎn)開始沿X軸正向前進(jìn)預(yù)置距離后，向左/右做90度轉(zhuǎn)向；所述預(yù)置距離 為清掃面的寬度；D2，進(jìn)行行走方向的標(biāo)定和Y軸的位置清零；
D3，以當(dāng)前X軸上位置為出發(fā)點(diǎn)，沿Y方向前進(jìn)進(jìn)行清掃，直至遇到障礙物停止；D4，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回至X軸上的出發(fā)點(diǎn)；D5，向右/左做90度轉(zhuǎn)向，并返回步驟Dl ；D6，依次循環(huán)執(zhí)行步驟Dl D5，直至到達(dá)X軸的正向邊界完成X軸一側(cè)區(qū)域的清 掃，退回至X軸上的正向邊界點(diǎn)；D7，向左/右旋轉(zhuǎn)90度，沿X軸負(fù)向前進(jìn)，直至到達(dá)原點(diǎn)；D8，依次循環(huán)執(zhí)行步驟Dl D5，直至到達(dá)X軸的正向邊界完成X軸另一側(cè)區(qū)域的 清掃；其中，角度轉(zhuǎn)向與上一側(cè)區(qū)域的清掃相反。優(yōu)選的，所述依據(jù)行走過程中的定位，記錄已完成清掃覆蓋的區(qū)域，包括清掃機(jī)器人每次沿Y方向清掃完成退回至X軸時(shí)，記錄當(dāng)次清掃工作完成的清掃 區(qū)域；其中，所述清掃區(qū)域?yàn)榕c清掃機(jī)器人清掃面寬度等寬的，垂直于X軸的長條形區(qū) 域；所述清掃區(qū)域的記錄包括在X軸正方向的位置和在Y軸正方向或負(fù)向上前進(jìn)停止的位置。優(yōu)選的，所述清掃機(jī)器人機(jī)身上的兩側(cè)設(shè)置有紅外或超聲波探頭；則所述識別未 清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋，包括E1，沿Y方向清掃完退回至X軸過程中，當(dāng)紅外或超聲波探頭探測到上一清掃區(qū)域 方向有可進(jìn)入空間、且該空間區(qū)域無清掃記錄時(shí)，清掃機(jī)器人停止前進(jìn)，該停止點(diǎn)作為覆蓋 停止點(diǎn)；E2，在當(dāng)前覆蓋停止點(diǎn)處原地向上一清掃區(qū)域方向做90度轉(zhuǎn)向；E3，前進(jìn)行走，直至到達(dá)障礙物或某一清掃記錄的區(qū)域邊界而停止；E4，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回到覆蓋停止點(diǎn)；E5，反方向轉(zhuǎn)90度后，后退清掃面寬度的距離；循環(huán)執(zhí)行El E5步驟，直至探頭探測到上一清掃區(qū)域方向無可進(jìn)入空間，完成對 未清掃區(qū)域覆蓋。優(yōu)選的，所述識別未清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋，還包括F1，對室內(nèi)地坪完成一次正交行走清掃，在下一次清掃過程中沿Y方向行走時(shí)，調(diào) 用上一次正交行走清掃中的與當(dāng)前清掃區(qū)域?qū)?yīng)的下一清掃區(qū)域的記錄；F2，沿Y方向清掃完退回至X軸過程中，當(dāng)紅外或超聲波探頭探測到所述下一清掃 區(qū)域方向有可進(jìn)入空間，且上一次正交行走清掃中無對應(yīng)清掃記錄時(shí)，清掃機(jī)器人停止前 進(jìn)，該停止點(diǎn)作為覆蓋停止點(diǎn)；F3，在當(dāng)前覆蓋停止點(diǎn)處原地向下一清掃區(qū)域方向做90度轉(zhuǎn)向；F4，前行走進(jìn)，直至到達(dá)障礙物或上一次正交行走中某一記錄的清掃區(qū)域邊界而
停止；F5，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回到覆蓋停止點(diǎn)；F6，反方向轉(zhuǎn)90度后，后退清掃面寬度的距離；循環(huán)執(zhí)行Fl F5步驟，直至探頭探測到下一清掃區(qū)域方向無可進(jìn)入空間，完成對 未清掃區(qū)域覆蓋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提出的清掃機(jī)器人行走控制方法，使用低價(jià)的LED激光發(fā)射器、光電轉(zhuǎn)換 接收頭、平面反光鏡，與有自主控制能力，由步進(jìn)/伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行走的現(xiàn)有清掃機(jī)器 人結(jié)合，解決了清掃機(jī)器人行走時(shí)的方向控制和定位參考的難題。通過執(zhí)行正交行走工作 過程，清掃機(jī)器人可對室內(nèi)絕大部分區(qū)域進(jìn)行覆蓋。通過高效的路徑規(guī)劃控制，顯著提高了 單位時(shí)間清掃機(jī)器人的工作效率，避免了重復(fù)清掃的區(qū)域和遺漏的區(qū)域。進(jìn)一步，所述清掃機(jī)器人機(jī)身上的兩側(cè)設(shè)置有紅外或超聲波探頭，用于發(fā)現(xiàn)可進(jìn) 入空間，通過在該空間內(nèi)的行走，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)障礙物遮擋空間后的區(qū)域清掃。


圖1是本發(fā)明一種清掃機(jī)器人實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是是本發(fā)明一種清掃機(jī)器人的行走控制方法實(shí)施例的流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種平面反光鏡的正視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種平面反光鏡的俯視圖；圖5是進(jìn)入角的原理示意圖；圖6是標(biāo)定清掃機(jī)器人的行走方向的原理圖；圖7是清掃機(jī)器人在Y軸上的位置清零過程的示意圖；圖8是清掃機(jī)器人在室內(nèi)定位的示意圖；圖9是清掃機(jī)器人進(jìn)行正交行走清掃的示意圖；圖10是按照本發(fā)明實(shí)施例所述的行走控制方法可覆蓋的室內(nèi)區(qū)域圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例中清掃機(jī)器人進(jìn)行正交行走清掃所記錄的清掃區(qū)域圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例中清掃機(jī)器人在正交行走中對遮擋區(qū)域完成的清掃區(qū)域 圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例中清掃機(jī)器人完成室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋的區(qū)域圖；圖中1、平面反光鏡的反光鏡面部分；2、平面反光鏡的不反光面；3、不反光面的 垂直法線方向；4、與平面反光鏡平行的水平方向；5、LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器；6、光電轉(zhuǎn)換接 收頭；7、車輪；8、步進(jìn)電機(jī)/伺服電機(jī)；9、電動(dòng)毛刷輥?zhàn)樱?0、清掃機(jī)器人；11、狹縫；12、入 射激光；13、反射激光；14、進(jìn)入角；15、清掃機(jī)器人前進(jìn)方向；16、入射激光向前進(jìn)方向的偏 轉(zhuǎn)；17、正交行走清掃工作過程完成的清掃區(qū)域；18、針對未清掃的遮擋區(qū)域完成的清掃區(qū) 域。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。清掃機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)高效有序的室內(nèi)清掃，關(guān)鍵在于機(jī)器人在室內(nèi)定位時(shí)需要參照 物，行走時(shí)需要高精度的方向指導(dǎo)，還有對已完成和未完成清掃區(qū)域的識別。為了在市場較 易接受的成本區(qū)間內(nèi)解決行走控制問題，本發(fā)明提出一種清掃機(jī)器人行走控制方法，采用 相對價(jià)廉的傳感系統(tǒng)和更有效的算法程序，使清掃機(jī)器人能夠在室內(nèi)有高精度方向指引， 精確的定位，能對工作區(qū)域識別記錄。從而高效完成室內(nèi)清掃工作。參見圖1，示出了本發(fā)明一種清掃機(jī)器人實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖1(a)為清掃機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)圖；圖1(b)為清掃機(jī)器人的一側(cè)的放大結(jié)構(gòu)示意圖。所述機(jī)器人包 括車輪、車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、清掃部件、兩個(gè)激光發(fā)射器、六個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭和控制模塊。所述清掃部件設(shè)置在機(jī)身運(yùn)動(dòng)方向前端，本實(shí)施例中所述清掃部件為電動(dòng)毛刷棍 子9 ；與運(yùn)動(dòng)方向垂直的機(jī)身兩側(cè)分別對稱的安裝一個(gè)激光發(fā)射器5以及三個(gè)光電轉(zhuǎn) 換接收頭6 ；所述激光發(fā)射器為LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器，激光發(fā)射方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直；在機(jī) 身一側(cè)上，其中兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭用于檢測漫反射激光，安裝在機(jī)身上激光發(fā)射器出瞳 位置的兩側(cè)；另一個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭用于標(biāo)定行走方向(以下簡稱定向)，安裝在激光發(fā)射 器出瞳位置的正上方與激光發(fā)射方向平行的狹縫后端，當(dāng)機(jī)身運(yùn)動(dòng)方向與平面反光鏡平行 時(shí)，接收到入射到平面反光鏡的反射激光；所述控制模塊，用于對清掃機(jī)器人的行走進(jìn)行控制。具體的，所述清掃機(jī)器人10的車輪7由驅(qū)動(dòng)清掃機(jī)器人車輪的步進(jìn)電機(jī)或伺服電 機(jī)8驅(qū)動(dòng)，車輪7既可以使清掃機(jī)器人10沿直線前進(jìn)或后退，也可以使清掃機(jī)器人在原地 以兩輪距中心為圓心旋轉(zhuǎn)。清掃機(jī)器人上安裝的同機(jī)身寬度的電動(dòng)毛刷輥?zhàn)?用于在清掃 機(jī)器人前進(jìn)時(shí)，通過高速旋轉(zhuǎn)清掃地面。進(jìn)一步，所述激光發(fā)射器為點(diǎn)光束LED激光發(fā)射器；所述光電轉(zhuǎn)換接收頭與激光 發(fā)射器的發(fā)射光同波長。所述用于檢測漫反射激光的接收頭安裝在車體表面，與激光發(fā)射 器出瞳位置保持一定間距即可。用于定向的接收頭在清掃機(jī)器人機(jī)身上激光發(fā)射器出瞳位 置正上方的狹縫后，接收頭透鏡正中正對狹縫中央。具體實(shí)施時(shí)，可以開設(shè)一寬3毫米，深 度為3厘米狹縫。需要說明的是，安裝激光發(fā)射器時(shí)要對出瞳激光，即經(jīng)過發(fā)射器透鏡聚焦后向外 投射的激光，與清掃機(jī)器人機(jī)身上開出的狹縫11，進(jìn)行平行度的校準(zhǔn)。假定清掃機(jī)器人機(jī)身 上開出的狹縫11的走向，與機(jī)身的垂直度在加工上是有保證的。則狹縫與出瞳激光平行度 的校準(zhǔn)的方法是，首先選取一地面平整度誤差在千分之一以內(nèi)，長度10米的室內(nèi)環(huán)境，即 鋪裝地面后平整度達(dá)標(biāo)的住宅即可。在10米長度一端設(shè)置一面垂直地面的平面反光鏡，另 一端在地面彈線與平面反光鏡面平行。將光電轉(zhuǎn)換接收頭6的透鏡中央對準(zhǔn)清掃機(jī)器人機(jī) 身上開出的狹縫11中央安裝，此接收頭用于定向，清掃機(jī)器人10放置在地面彈線位置，其 前進(jìn)方向與地面彈線平行?？缮舷伦笥椅⒄{(diào)LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器5的出瞳方向，直至用于 定向的接收頭被平面反光鏡反射的激光觸發(fā)，此時(shí)出瞳激光與狹縫的平行度校準(zhǔn)完成。用 于檢測漫反射激光的接收頭，安裝在LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器5出瞳位置兩側(cè)的機(jī)身表面，與出 瞳位置的間隔距離，以投射激光與鏡面法線夾角在2度以內(nèi)，漫反射激光可觸發(fā)任意一側(cè) 的接收頭為準(zhǔn)來設(shè)置。參照圖2，示出了本發(fā)明一種清掃機(jī)器人的行走控制方法實(shí)施例的流程圖，所述方 法包括步驟201，在清掃室內(nèi)的墻面上安裝一平面反光鏡，安裝高度保證激光入射到鏡面 上；其中，所述平面反光鏡中央設(shè)有一條豎向的不反光面，不反光面處的法線方向?yàn)閄軸正 方向，與平面反光鏡平行的水平方向?yàn)閅軸方向，豎向不反光面的中心點(diǎn)為X、Y平面的原占.
^ \\\ 如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種平面反光鏡的正視圖。在該實(shí)施例中，平
9面反光鏡的反光鏡面部分1，寬度為10厘米，高度為7厘米。將裁減成3毫米寬，7厘米高 的不反光材料粘貼在鏡面正中央，形成平面反光鏡的不反光面2。如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種平面反光鏡的俯視圖。不反光鏡面的垂 直法線方向3，即室內(nèi)地坪虛擬2維平面的X軸正方向，與平面反光鏡面平行的水平方向4， 即室內(nèi)地坪虛擬2維平面的Y軸方向。具體的，將室內(nèi)地坪虛擬為2維平面，在室內(nèi)長度或?qū)挾确较蛏?，選取室內(nèi)端頭墻 面，與清掃機(jī)器人高度相仿一點(diǎn)作為虛擬2維平面的X軸和Y軸的原點(diǎn)，在該點(diǎn)垂直地面安 裝一面向室內(nèi)的平面反光鏡，可以使平面反光鏡安裝高度中心與清掃機(jī)器人上所安裝激光 發(fā)射器出瞳(激光發(fā)射器透鏡)位置等高。確定X軸的方向和位置時(shí)，應(yīng)注意在自零點(diǎn)開 始至另一端墻面之間，沿軸線都需要有足夠清掃機(jī)器人進(jìn)行180度旋轉(zhuǎn)的空間。步驟202，依據(jù)光電轉(zhuǎn)換接收頭接收的激光發(fā)射器入射到平面反光鏡的反射激光 的變化，標(biāo)定清掃機(jī)器人的行走方向和原點(diǎn)的位置；所述行走方向包括x方向和Y方向；本步驟對清掃機(jī)器人行走的方向和原點(diǎn)進(jìn)行確定，該方法是一種利用激光準(zhǔn)直度 和鏡面反射給定方向的方法。具體的，所述標(biāo)定清掃機(jī)器人的行走方向包括如下子步驟Al，清掃機(jī)器人由任意位置進(jìn)入室內(nèi)開始行走；一般的，可以設(shè)置清掃機(jī)器人的初始方向行走，使其沿著與X軸垂直的方向，即Y 方向，以任意位置進(jìn)入室內(nèi)。A2，當(dāng)用于檢測漫反射的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到反射激光時(shí)，判斷激光發(fā)射器發(fā) 射的激光入射到平面反光鏡上，則控制清掃機(jī)器人停止前進(jìn)；當(dāng)清掃機(jī)器人接近X軸位置時(shí)，所安裝的激光發(fā)射器發(fā)射激光，待激光照射至平 面反光鏡時(shí)，鏡面產(chǎn)生少量漫反射激光，則安裝在清掃機(jī)器人上與該激光發(fā)射器同側(cè)的，用 于檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭將檢測到反射激光并輸出信號至清掃機(jī)器人內(nèi)部的 控制系統(tǒng)，則控制清掃機(jī)器人停止行走。A3，清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身；A4，當(dāng)用于標(biāo)定行走方向的光電轉(zhuǎn)換接收頭通過機(jī)身上的狹縫接收到反射激光 時(shí)，判斷激光垂直入射到平面反光鏡，確定當(dāng)前行走的方向?yàn)閅方向，與Y方向垂直的方向 為X方向。平面反光鏡面上的入射激光與入射點(diǎn)法線的夾角為進(jìn)入角，鏡面邊緣兩側(cè)的法線 與鏡面圍成的區(qū)域?yàn)榻嵌扰袛鄥^(qū)。清掃機(jī)器人從角度判斷區(qū)之外向角度判斷區(qū)行走，如果 激光發(fā)射器出瞳位置尚未進(jìn)入角度判斷區(qū)，激光入射到反光鏡上，則該進(jìn)入角為負(fù)；如果激 光發(fā)射器出瞳位置進(jìn)入角度判斷區(qū)，激光入射到反光鏡上，則稱該進(jìn)入角為正。清掃機(jī)器人由其他位置進(jìn)入需要清掃的室內(nèi)，或者在正交行走工作過程中，都會(huì) 由于地面平整度誤差、兩個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪外徑誤差、各輪摩擦力不同等因素，導(dǎo)致無法非 常準(zhǔn)確地保持方向，造成行走過程中前進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)。通常這一偏差不超過1 %，約0. 57 度，即每行走1米，方向偏差1厘米，但持續(xù)行走會(huì)累積偏差。如圖5所示，為進(jìn)入角的原理示意圖；其中，圖5(a)為整體原理示意圖；圖5(b)為 局部放大原理示意圖。當(dāng)清掃機(jī)器人接近室內(nèi)二維虛擬平面的X軸，即平面反光鏡面垂直 法線方向3位置時(shí)，入射激光12投射到平面反光鏡的反光鏡面部分1的邊緣，反射激光13 觸發(fā)安裝在清掃機(jī)器人機(jī)身上用于檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭6。此時(shí)，清掃機(jī)器人10停止，入射激光12與平面反光鏡面垂直法線方向3形成的夾角稱為進(jìn)入角14。隨后清掃機(jī)器人進(jìn)入校正方向程序，目標(biāo)是使激光發(fā)射器出瞳方向與平面反光鏡 法線方向平行，此時(shí)足夠強(qiáng)鏡面反射激光線進(jìn)入機(jī)身上的狹縫，從而觸發(fā)用于定向的光電 接收頭。如果進(jìn)入角為正，則所述步驟A3為清掃機(jī)器人直接在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身， 直到狹縫內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到鏡面反射激光而被觸發(fā)。也就是說在進(jìn)入角為正的情況下，當(dāng)機(jī)身旋轉(zhuǎn)至入射激光垂直入射鏡面時(shí)，足夠 強(qiáng)的反射激光將進(jìn)入機(jī)身上的狹縫并觸發(fā)光電轉(zhuǎn)換接收頭，此時(shí)清掃機(jī)器人停止旋轉(zhuǎn)，行 走的方向確定，清掃機(jī)器人行走方向與虛擬X軸方向垂直。此后清掃機(jī)器人在室內(nèi)只會(huì)按 照此方向和與之垂直的方向，即沿著與虛擬X、Y軸平行或重合的方向前進(jìn)或后退。如果進(jìn)入角為負(fù)，則所述步驟A3為清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，當(dāng)用 于檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭丟失信號時(shí)，控制清掃機(jī)器人反向旋轉(zhuǎn)一角度；再次 行走至檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到反射激光，當(dāng)前的進(jìn)入角為正；清掃機(jī)器 人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，直到狹縫內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到鏡面反射激光而被觸 發(fā)。也就是說在進(jìn)入角為負(fù)的情況下，當(dāng)機(jī)身旋轉(zhuǎn)至激光入射鏡面中的3毫米寬不反 光面時(shí)，用于檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭丟失信號，清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)判定出進(jìn) 入角為負(fù)，則控制清掃機(jī)器人反向旋轉(zhuǎn)一小角度以調(diào)整進(jìn)入角至正。再次行走至檢測漫反 射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到反射激光，按照入射角為正的方法進(jìn)行方向校正。如圖6所示，為標(biāo)定清掃機(jī)器人的行走方向的原理圖。該圖以進(jìn)入角為正進(jìn)行說 明。清掃機(jī)器人10原地緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)身，使入射激光12在平面反光鏡面上的入射點(diǎn)繼續(xù)沿 機(jī)身前進(jìn)方向15移動(dòng)，入射激光向前進(jìn)方向進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，直至入射激光12垂直入射鏡面時(shí)， 足夠強(qiáng)的反射激光13將進(jìn)入清掃機(jī)器人機(jī)身上開出的狹縫11并觸發(fā)光電轉(zhuǎn)換接收頭6，此 時(shí)清掃機(jī)器人10停止旋轉(zhuǎn)，行走的方向確定。進(jìn)一步，所述標(biāo)定原點(diǎn)的位置包括如下子步驟Bi，確定當(dāng)前行走的方向?yàn)閅方向之后，控制清掃機(jī)器人再次沿該方向前進(jìn)；此時(shí)，用于定向的和用于檢測漫反射的光電轉(zhuǎn)換接收頭均能接受到反射激光。B2，當(dāng)機(jī)身一側(cè)的三個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭接收的反射激光丟失時(shí)，將清掃機(jī)器人在Y 軸上的位置清零；如圖7所示，為清掃機(jī)器人在Y軸上的位置清零過程的示意圖。當(dāng)清掃機(jī)器人10 行走方向確定后，繼續(xù)前進(jìn)，直至入射激光12平移至平面反光鏡中央不反光面2。此時(shí)用于 檢測漫反射激光和定向的光電轉(zhuǎn)換接收頭6會(huì)同時(shí)丟失信號，清掃機(jī)器人10停車，在此位 置LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器5出瞳位置與虛擬X軸重合，該過程稱為Y軸方向距離清零程序。B3，清掃機(jī)器人向平面反光鏡方向作90度轉(zhuǎn)向，之后前進(jìn)直至行走至墻面端頭， 確定該點(diǎn)為為X、Y平面的原點(diǎn)。轉(zhuǎn)向完成后前進(jìn)直至行走至墻面端頭，即為平面反光鏡處的原點(diǎn)位置，此時(shí)清掃 機(jī)器人控制系統(tǒng)中關(guān)于行走距離的相關(guān)記錄置零。步驟203，通過清掃機(jī)器人的控制模塊計(jì)算清掃機(jī)器人在X、Y方向的行走距離，在 室內(nèi)地坪對清掃機(jī)器人進(jìn)行定位；
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清掃機(jī)器人在室內(nèi)定位的方法是在行走方向和原點(diǎn)給定完成的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算 清掃機(jī)器人在虛擬X、Y軸方向上行走距離來定位的方法。清掃機(jī)器人由步進(jìn)或伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)車輪行走，由于步進(jìn)或伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使用單片機(jī)給定驅(qū)動(dòng)步數(shù)以旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，因此 可根據(jù)步進(jìn)或伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)計(jì)算行走距離。具體的，所述在室內(nèi)地坪對清掃機(jī)器人進(jìn) 行定位具體包括如下子步驟Cl,清掃機(jī)器人沿著與X方向或Y方向的方向前進(jìn)或后退，依據(jù)清掃機(jī)器人驅(qū)動(dòng)車 輪的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，計(jì)算在X軸和Y軸方向上的行走距離；C2，依據(jù)X軸和Y軸方向上的行走距離，確定清掃機(jī)器人在X、Y平面上的坐標(biāo)，對 清掃機(jī)器人進(jìn)行定位。也就是說，行走方向標(biāo)定后，清掃機(jī)器人在室內(nèi)只會(huì)沿著與虛擬X、Y軸平行或重 合的方向前進(jìn)或后退。而轉(zhuǎn)向都是在原地利用差速原理進(jìn)行90度轉(zhuǎn)向。通過計(jì)算在X軸 和在Y軸方向上行走的距離，可確定清掃機(jī)器人在虛擬2維平面上的坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)清掃機(jī) 器人在室內(nèi)的定位。參見圖8，為清掃機(jī)器人在室內(nèi)定位的示意圖。如圖所示，在一典型的室內(nèi)環(huán)境中， 選取一側(cè)端頭墻面安裝平面反光鏡，平面反光鏡面垂直法線方向3為室內(nèi)地坪虛擬二維平 面X軸方向，與反光鏡面平行方向4，為室內(nèi)地坪虛擬2維平面的Y軸方向。清掃機(jī)器人10 在室內(nèi)只會(huì)沿著與虛擬Χ、Υ軸平行或重合的方向前進(jìn)或后退。而轉(zhuǎn)向都是在原地利用差速 原理進(jìn)行90度轉(zhuǎn)向。如圖所示，通過計(jì)算在X軸和在Y軸方向上行走的距離，可確定清掃 機(jī)器人在虛擬2維平面上的坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)清掃機(jī)器人在室內(nèi)的定位。步驟204，清掃機(jī)器人在X、Y平面內(nèi)進(jìn)行正交行走清掃，依據(jù)行走過程中的定位， 記錄已完成清掃覆蓋的區(qū)域，并識別未清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋。其中，所述清掃機(jī)器人在X、Y平面內(nèi)進(jìn)行正交行走清掃，具體包括如下子步驟D1，沿X軸正向前進(jìn)預(yù)置距離后，向左/右做90度轉(zhuǎn)向；所述預(yù)置距離為清掃面的 寬度；根據(jù)清掃機(jī)器人清掃面寬度來設(shè)定每次前進(jìn)的距離，可以保證清掃區(qū)域的連續(xù) 性。D2，進(jìn)行行走方向的標(biāo)定和Y軸的位置清零；D3，以當(dāng)前X軸上位置為出發(fā)點(diǎn)，沿Y方向前進(jìn)進(jìn)行清掃，直至遇到障礙物停止；D4，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回至X軸上的出發(fā)點(diǎn)；D5，向右/左做90度轉(zhuǎn)向，并返回步驟Dl ；D6，依次循環(huán)執(zhí)行步驟Dl D5，直至到達(dá)X軸的正向邊界完成X軸一側(cè)區(qū)域的清 掃，退回至X軸上的正向邊界點(diǎn)；D7，向左/右旋轉(zhuǎn)90度，沿X軸負(fù)向前進(jìn)，直至到達(dá)原點(diǎn)；此時(shí)清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)中關(guān)于行走距離的相關(guān)記錄置零。D8，依次循環(huán)執(zhí)行步驟Dl D5，直至到達(dá)X軸的正向邊界完成X軸另一側(cè)區(qū)域的 清掃；其中，角度轉(zhuǎn)向與上一側(cè)區(qū)域的清掃相反。需要說明的是，清掃機(jī)器人完成X軸一側(cè)區(qū)域的清掃后，也可以不退回至原點(diǎn)，而 是從X軸的正向邊界點(diǎn)向原點(diǎn)的方向進(jìn)行行走清掃，則此時(shí)，執(zhí)行完步驟D6后，向左/右旋 轉(zhuǎn)180度，再進(jìn)行Y方向的行走清掃，此處不再贅述。
進(jìn)一步，清掃機(jī)器人在室內(nèi)行走的完全覆蓋控制方法是在行走的方向確定，并且 獲得有效定位的基礎(chǔ)上，在正交行走工作過程中，利用對已完成清掃工作的區(qū)域的記錄，識 別未完成清掃工作區(qū)域，從而達(dá)到清掃室內(nèi)完全覆蓋的方法。具體的，所述依據(jù)行走過程中的定位，記錄已完成清掃覆蓋的區(qū)域，包括清掃機(jī)器人每次沿Y方向清掃完成退回至X軸時(shí)，記錄當(dāng)次清掃工作完成的清掃 區(qū)域；其中，所述清掃區(qū)域?yàn)榕c清掃機(jī)器人清掃面寬度等寬的，垂直于X軸的長條形區(qū)域; 所述清掃區(qū)域的記錄包括在X軸正方向的位置和在Y軸正方向或負(fù)向上前進(jìn)停止的位置。也就是說，對已完成清掃工作的區(qū)域的記錄，是指在清掃機(jī)器人行走工作的基本 程序中，清掃機(jī)器人每次沿與Y軸平行方向行走工作完成后返回X軸時(shí)，清掃機(jī)器人內(nèi)部的 控制系統(tǒng)記錄當(dāng)次清掃工作完成的區(qū)域。如圖9所示，為清掃機(jī)器人進(jìn)行正交行走清掃的示意圖。圖中陰影部分表現(xiàn)的是 清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)能夠每次記錄下的已完成清掃工作的區(qū)域，即與清掃機(jī)器人清掃面寬 度等同，垂直于虛擬X軸的長條形區(qū)域。需要說明的是，通常室內(nèi)地坪是不規(guī)則的區(qū)域，通過步驟Dl D8進(jìn)行室內(nèi)清掃， 可能會(huì)使得有些區(qū)域因?yàn)檎系K物的遮擋(在障礙物之后)，而不能使清掃機(jī)器人進(jìn)入。則在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述清掃機(jī)器人機(jī)身上的兩側(cè)設(shè)置有紅外或超聲波探頭；則所述 識別未清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋，包括E1，沿Y方向清掃完退回至X軸過程中，當(dāng)紅外或超聲波探頭探測到上一清掃區(qū)域 方向有可進(jìn)入空間、且該空間區(qū)域無清掃記錄時(shí)，清掃機(jī)器人停止前進(jìn)，該停止點(diǎn)作為覆蓋 停止點(diǎn)；E2，在當(dāng)前覆蓋停止點(diǎn)處原地向上一清掃區(qū)域方向做90度轉(zhuǎn)向；E3，前進(jìn)行走，直至到達(dá)障礙物或某一清掃記錄的區(qū)域邊界而停止；E4，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回到覆蓋停止點(diǎn)；E5，反方向轉(zhuǎn)90度后，后退清掃面寬度的距離；循環(huán)執(zhí)行El E5步驟，直至探頭探測到上一清掃區(qū)域方向無可進(jìn)入空間，完成對 未清掃區(qū)域覆蓋。可以理解的是，清掃機(jī)器人對于未清掃區(qū)域(被障礙物遮擋的區(qū)域)覆蓋工作完 成時(shí)，最后一次在退回覆蓋停止點(diǎn)，向上一清掃區(qū)域反相一側(cè)完成90度轉(zhuǎn)向，變?yōu)樵赮軸方 向上的后退狀態(tài)后，則返回到清掃機(jī)器人正交行走清掃工作的基本程序中。上述子步驟完成了位于障礙物之后的，已清掃區(qū)域一側(cè)的遮擋區(qū)域的清掃，有些 情況下，遮擋區(qū)域位于未清掃區(qū)域一側(cè)，則在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，被所述識別未 清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋，還包括F1，對室內(nèi)地坪完成一次正交行走清掃，在下一次清掃過程中沿Y方向行走時(shí)，調(diào) 用上一次正交行走清掃中的與當(dāng)前清掃區(qū)域?qū)?yīng)的下一清掃區(qū)域的記錄；F2，沿Y方向清掃完退回至X軸過程中，當(dāng)紅外或超聲波探頭探測到所述下一清掃 區(qū)域方向有可進(jìn)入空間，且上一次正交行走清掃中無對應(yīng)清掃記錄時(shí)，清掃機(jī)器人停止前 進(jìn)，該停止點(diǎn)作為覆蓋停止點(diǎn)；F3，在當(dāng)前覆蓋停止點(diǎn)處原地向下一清掃區(qū)域方向做90度轉(zhuǎn)向；F4，前行走進(jìn)，直至到達(dá)障礙物或上一次正交行走中某一清掃記錄的區(qū)域邊界而
13停止；F5，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回到覆蓋停止點(diǎn)；F6，反方向轉(zhuǎn)90度后，后退清掃面寬度的距離；循環(huán)執(zhí)行Fl F5步驟，直至探頭探測到下一清掃區(qū)域方向無可進(jìn)入空間，完成對 未清掃區(qū)域覆蓋。如圖10所示，為按照本發(fā)明實(shí)施例所述的行走控制方法可覆蓋的室內(nèi)區(qū)域圖。其 圖中空白部分為清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)記錄的正交行走工作過程完成清掃區(qū)域17，而陰影部 分為針對未清掃的遮擋區(qū)域完成的清掃區(qū)域18。圖11是本發(fā)明實(shí)施例中清掃機(jī)器人進(jìn)行正交行走清掃所記錄的清掃區(qū)域圖。也 即剔除家具后，清掃機(jī)器人控制系統(tǒng)記錄的正交行走清掃工作過程完成的清掃區(qū)域17所 圍合形成的區(qū)域，該區(qū)域?qū)嶋H由圖9中所示的連續(xù)的、垂直于虛擬X軸的長條形區(qū)域構(gòu)成。圖12是本發(fā)明實(shí)施例中清掃機(jī)器人在正交行走中對遮擋區(qū)域完成的清掃區(qū)域 圖；剔除家具后，針對未清掃的遮擋區(qū)域完成的清掃區(qū)域18，由不連續(xù)的平行于虛擬X軸的 長條形區(qū)域構(gòu)成。圖13是本發(fā)明實(shí)施例中清掃機(jī)器人完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋的區(qū)域圖。 也即，圖13是圖11和圖12所示區(qū)域的合成圖。以上對本發(fā)明所提供的一種清掃機(jī)器人和清掃機(jī)器人的行走控制方法，進(jìn)行了詳 細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說 明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù) 本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不 應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種清掃機(jī)器人，其特征在于，包括車輪、車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、清掃部件、兩個(gè)激光發(fā)射器、六個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭和控制模塊；所述清掃部件設(shè)置在機(jī)身運(yùn)動(dòng)方向前端；與運(yùn)動(dòng)方向垂直的機(jī)身兩側(cè)分別對稱的安裝一個(gè)激光發(fā)射器以及三個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭；所述激光發(fā)射器為LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器，激光發(fā)射方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直；在機(jī)身一側(cè)上，其中兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭用于檢測漫反射激光，安裝在機(jī)身上LED點(diǎn)狀激光發(fā)射器出瞳位置的兩側(cè)；另一個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭用于標(biāo)定行走方向，安裝在激光發(fā)射器出瞳位置的正上方與激光發(fā)射方向平行的狹縫后端，當(dāng)機(jī)身運(yùn)動(dòng)方向與平面反光鏡平行時(shí)，接收到入射到平面反光鏡的反射激光；所述控制模塊，用于對清掃機(jī)器人的行走進(jìn)行控制。
2.一種清掃機(jī)器人的行走控制方法，其特征在于，所述清掃機(jī)器人為如權(quán)利要求1所 述的清掃機(jī)器人；所述方法包括在清掃室內(nèi)的墻面上安裝一平面反光鏡，安裝高度保證激光入射到鏡面上；其中，所述 平面反光鏡中央設(shè)有一條豎向的不反光面；不反光面處的法線方向?yàn)閄軸正方向，與平面 反光鏡平行的水平方向?yàn)閅軸方向，豎向不反光面的中心點(diǎn)為X、Y平面的原點(diǎn)；依據(jù)光電轉(zhuǎn)換接收頭接收的激光發(fā)射器入射到平面反光鏡的反射激光的變化，標(biāo)定清 掃機(jī)器人的行走方向和原點(diǎn)的位置；所述行走方向包括Χ方向和Y方向；通過清掃機(jī)器人的控制模塊計(jì)算清掃機(jī)器人在X、Y方向的行走距離，在室內(nèi)地坪對清 掃機(jī)器人進(jìn)行定位；清掃機(jī)器人在X、Y平面內(nèi)進(jìn)行正交行走清掃，依據(jù)行走過程中的定位，記錄已完成清 掃覆蓋的區(qū)域，并識別未清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)定清掃機(jī)器人的行走方向，包括 Al，清掃機(jī)器人由任意位置進(jìn)入室內(nèi)開始行走；Α2，當(dāng)用于檢測漫反射的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到反射激光時(shí)，判斷激光發(fā)射器發(fā)射的 激光入射到平面反光鏡上，則控制清掃機(jī)器人停止前進(jìn)； A3，清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身；Α4，當(dāng)用于標(biāo)定行走方向的光電轉(zhuǎn)換接收頭通過機(jī)身上的狹縫接收到反射激光時(shí)，判 斷激光垂直入射到平面反光鏡，確定當(dāng)前行走的方向?yàn)閅方向，與Y方向垂直的方向?yàn)閄方 向。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，平面反光鏡面上的入射激光與入射點(diǎn)法線的夾角為進(jìn)入角，鏡面邊緣兩側(cè)的法線與鏡 面圍成的區(qū)域?yàn)榻嵌扰袛鄥^(qū)；如果激光發(fā)射器出瞳位置尚未進(jìn)入角度判斷區(qū)，則該進(jìn)入角 為負(fù)；如果激光發(fā)射器出瞳位置進(jìn)入角度判斷區(qū)，則稱該進(jìn)入角為正； 如果進(jìn)入角為正，則所述步驟A3為清掃機(jī)器人直接在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，直到狹縫內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到鏡面 反射激光而被觸發(fā)；如果進(jìn)入角為負(fù)，則所述步驟A3為清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，當(dāng)用于檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭丟失 信號時(shí)，控制清掃機(jī)器人反向旋轉(zhuǎn)一角度；再次行走至檢測漫反射激光的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到反射激光，當(dāng)前的進(jìn)入角為正； 清掃機(jī)器人在原地以小角度旋轉(zhuǎn)機(jī)身，直到狹縫內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接收頭接收到鏡面反射 激光而被觸發(fā)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)定原點(diǎn)的位置包括 Bi，確定當(dāng)前行走的方向?yàn)閅方向之后，清掃機(jī)器人再次沿該方向前進(jìn)；B2，當(dāng)機(jī)身一側(cè)三個(gè)光電轉(zhuǎn)換接收頭接收的反射激光均丟失時(shí)，將清掃機(jī)器人在Y軸 上的位置清零；B3，清掃機(jī)器人向平面反光鏡方向作90度轉(zhuǎn)向，之后前進(jìn)直至行走至墻面端頭，確定 該點(diǎn)為X、Y平面的原點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述在室內(nèi)地坪對清掃機(jī)器人進(jìn)行定位，包括Cl，清掃機(jī)器人沿著與X方向或Y方向的方向前進(jìn)或后退，依據(jù)清掃機(jī)器人驅(qū)動(dòng)車輪的 步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，計(jì)算在X軸和Y軸方向上的行走距離；C2，依據(jù)X軸和Y軸方向上的行走距離，確定清掃機(jī)器人在X、Y平面上的坐標(biāo)，對清掃 機(jī)器人進(jìn)行定位。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述清掃機(jī)器人在X、Y平面內(nèi)進(jìn)行正交行 走清掃，包括Dl,從原點(diǎn)開始沿X軸正向前進(jìn)預(yù)置距離后，向左/右做90度轉(zhuǎn)向；所述預(yù)置距離為清 掃面的寬度；D2，進(jìn)行行走方向的標(biāo)定和Y軸的位置清零；D3，以當(dāng)前X軸上位置為出發(fā)點(diǎn)，沿Y方向前進(jìn)進(jìn)行清掃，直至遇到障礙物停止； D4，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回至X軸上的出發(fā)點(diǎn)； D5，向右/左做90度轉(zhuǎn)向，并返回步驟Dl ；D6，依次循環(huán)執(zhí)行步驟Dl D5，直至到達(dá)X軸的正向邊界完成X軸一側(cè)區(qū)域的清掃，退 回至X軸上的正向邊界點(diǎn)；D7，向左/右旋轉(zhuǎn)90度，沿X軸負(fù)向前進(jìn)，直至到達(dá)原點(diǎn)；D8，依次循環(huán)執(zhí)行步驟Dl D5，直至到達(dá)X軸的正向邊界完成X軸另一側(cè)區(qū)域的清掃； 其中，角度轉(zhuǎn)向與上一側(cè)區(qū)域的清掃相反。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)行走過程中的定位，記錄已完成清 掃覆蓋的區(qū)域，包括清掃機(jī)器人每次沿Y方向清掃完成退回至X軸時(shí)，記錄當(dāng)次清掃工作完成的清掃區(qū)域；其中，所述清掃區(qū)域?yàn)榕c清掃機(jī)器人清掃面寬度等寬的，垂直于X軸的長條形區(qū)域；所 述清掃區(qū)域的記錄包括在X軸正方向的位置和在Y軸正方向或負(fù)向上前進(jìn)停止的位置。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述清掃機(jī)器人機(jī)身上的兩側(cè)設(shè)置有紅外或超聲波探頭；則所述識別未清掃的區(qū)域， 完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋，包括E1，沿Y方向清掃完退回至X軸過程中，當(dāng)紅外或超聲波探頭探測到上一清掃區(qū)域方向 有可進(jìn)入空間、且該空間區(qū)域無清掃記錄時(shí)，清掃機(jī)器人停止前進(jìn)，該停止點(diǎn)作為覆蓋停止E2，在當(dāng)前覆蓋停止點(diǎn)處原地向上一清掃區(qū)域方向做90度轉(zhuǎn)向； E3，前進(jìn)行走，直至到達(dá)障礙物或某一清掃記錄的區(qū)域邊界而停止； E4，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回到覆蓋停止點(diǎn)； E5，反方向轉(zhuǎn)90度后，后退清掃面寬度的距離；循環(huán)執(zhí)行El E5步驟，直至探頭探測到上一清掃區(qū)域方向無可進(jìn)入空間，完成對未清 掃區(qū)域覆蓋。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述識別未清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪 的全面清掃覆蓋，還包括F1，對室內(nèi)地坪完成一次正交行走清掃，在下一次清掃過程中沿Y方向行走時(shí)，調(diào)用上 一次正交行走清掃中的與當(dāng)前清掃區(qū)域?qū)?yīng)的下一清掃區(qū)域的記錄；F2，沿Y方向清掃完退回至X軸過程中，當(dāng)紅外或超聲波探頭探測到所述下一清掃區(qū)域 方向有可進(jìn)入空間，且上一次正交行走清掃中無對應(yīng)清掃記錄時(shí)，清掃機(jī)器人停止前進(jìn)，該 停止點(diǎn)作為覆蓋停止點(diǎn)；F3，在當(dāng)前覆蓋停止點(diǎn)處原地向下一清掃區(qū)域方向做90度轉(zhuǎn)向；F4，前行走進(jìn)，直至到達(dá)障礙物或上一次正交行走中某一記錄的清掃區(qū)域邊界而停止；F5，根據(jù)所記錄的該次前進(jìn)的距離沿原路徑退回到覆蓋停止點(diǎn)； F6，反方向轉(zhuǎn)90度后，后退清掃面寬度的距離；循環(huán)執(zhí)行Fl F5步驟，直至探頭探測到下一清掃區(qū)域方向無可進(jìn)入空間，完成對未清 掃區(qū)域覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種清掃機(jī)器人和清掃機(jī)器人的行走控制方法；所述方法包括在清掃室內(nèi)的墻面上安裝一平面反光鏡；平面反光鏡中央設(shè)有一條豎向的不反光面；不反光面處的法線方向?yàn)閄軸正方向，與平面反光鏡平行的水平方向?yàn)閅軸方向，豎向不反光面的中心點(diǎn)為X、Y平面的原點(diǎn)；依據(jù)光電轉(zhuǎn)換接收頭接收的激光發(fā)射器入射到平面反光鏡的反射激光的變化，標(biāo)定清掃機(jī)器人的行走方向和原點(diǎn)的位置；通過清掃機(jī)器人的控制模塊計(jì)算清掃機(jī)器人在X、Y方向的行走距離，在室內(nèi)地坪對清掃機(jī)器人進(jìn)行定位；依據(jù)行走過程中的定位，記錄已完成清掃覆蓋的區(qū)域，并識別未清掃的區(qū)域，完成對室內(nèi)地坪的全面清掃覆蓋。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高效率的清掃任務(wù)，且成本較低。
文檔編號G05D1/00GK101916110SQ201010251088
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者方正 申請人:方正