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Title:
SELF-PROPELLED CLEANING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/032568
Kind Code:
A1
Abstract:
A self-propelled cleaning device comprising a travel unit (2), a drive unit (4), and a control unit (5). The control unit (5) and the drive unit (4) are connected. The self-propelled cleaning device (7) also comprises an acceleration sensor unit (6) connected to the control unit (5). The acceleration sensor unit (6) is used for sensing a first acceleration and a second acceleration. The direction of the first acceleration and the direction of the second acceleration are parallel to a working surface and are perpendicular to each other. The control unit (5) determines, on the basis of the value of an acceleration signal transmitted by the acceleration sensor unit (6), the position of an obstacle that collided with the self-propelled cleaning device (7). The self-propelled cleaning device (7) allows for real-time detection of obstacles during a cleaning process and for effective execution of evasive actions, thus reducing further collision between the self-propelled cleaning device (7) and the obstacles.

Inventors:
TANG JINJU (CN)
ZHU LEI (CN)
Application Number:
CN2013/082368
Publication Date:
March 06, 2014
Filing Date:
August 27, 2013
Export Citation:
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Assignee:
ECOVACS ROBOTICS SUZHOU CO LTD (CN)
International Classes:
A47L11/40; A47L11/24; G05D1/02
Foreign References:
CN202776172U2013-03-13
JP2005271152A2005-10-06
CN1889878A2007-01-03
CN101089556A2007-12-19
US20050166357A12005-08-04
US20080276407A12008-11-13
CN1137779A1996-12-11
JP2011075302A2011-04-14
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING SUNHOPE INTELLECTUAL PROPERTY LTD. (CN)
北京信慧永光知识产权代理有限责任公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种自移动清洁装置, 包含行走单元 (2)、 驱动单元 (4 ) 和控制单元 (5 ), 控制单元 (5 ) 与驱动单元 (4) 连接, 自移动清洁装置 (7) 还包括与控制单元 (5 ) 连接的加速度传感单元 (6), 其特征在于: 所述加速度传感单元 (6) 用于感应第一加 速度和第二加速度, 第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作表面, 且相互垂直; 其中, 控制单元 (5 ) 根据加速度传感单元 (6 ) 发出的加速度信号值, 判断自移动清 洁装置碰撞障碍物的方位。

2、 如权利要求 1所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 所述加速度传感单元(6) 为双轴加速度计。

3、 如权利要求 1所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 所述加速度传感单元(6) 包含分别位于第一加速度方向和第二加速度方向上的第一单轴加速度计 (61 ) 和第二 单轴加速度计 (62 )。

4、 如权利要求 2或 3所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 控制单元 (5 ) 根据 加速度信号值, 判断障碍物相对于自移动清洁装置所在的象限。

5、 如权利要求 4所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 控制单元 (5 )根据第一、 第二加速度方向的加速度信号值求绝对值, 通过函数关系求出自移动清洁装置碰撞障 碍物方位的角度值。

6、 如权利要求 5所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 所述函数关系为反正切函 数或反余切函数。

7、 如权利要求 1所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 所述第一加速度方向与自 移动清洁装置 (7) 前进方向一致。

8、 如权利要求 5所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 控制单元 (5 ) 依据自移 动装置碰撞障碍物的方位确定偏转方向。 9、 如权利要求 1所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 当控制单元 (5 ) 判断所 述加速度信号绝对值大于或等于控制单元中内置的阈值或者加速度信号值超出控制单 元中内置的阈值信号范围时, 驱动单元 (4) 驱动自移动清洁装置 (7 ) 停止行走或执 行转向动作。

10、 如权利要求 9所述的自移动清洁装置, 其特征在于: 当自移动清洁装置 (7) 执行转向动作时, 转向角度小于或等于 90度。

Description:
自移动清洁装置 技术领域

本发明属于智能机器人技术领域, 具体地说, 涉及一种自移动清洁装置。 背景技术

清扫机器人在执行房间清洁时, 需要规避各种障碍物, 现有的擦窗机器人在清洁 玻璃时也需要避开玻璃边框等障碍物。 目前自移动清扫机器人主要有三种识别障碍物 的方法:

1. 撞板识别障碍物。 具体为在机器人行走方向前端设置撞板, 当机器人前端碰到 障碍物后, 撞板对应产生位移, 触发行程开关等传感器产生感应信号, 机器人判断碰 撞到障碍物并执行规避动作。 该方案通过设置在机器人前端左侧或右侧传感 器收到的 信号来对应识别是机器人左侧或右侧碰到障碍 物。 此方案中的开关信号需要各种机构 的配合, 若撞板或行程开关卡死, 则机器人无法有效识别障碍物。

2. 超声波传感器或红外传感器识别障碍物。具体 为机器人发射器发射超声波或红 外光, 当接收器接收到从障碍物反射回来的超声波或 红外光时, 则判断其行进方向存 在障碍物。 该方案也可以通过设置在机器人前端左侧或右 侧传感器收到的信号来对应 识别机器人左侧或右侧是否存在障碍物。 由于超声波传感器或红外传感器易受到周围 环境的影响, 如受到噪声或其它红外光的干扰, 特别的由于障碍物材质不同, 反射回 来的超声波信号或红外信号也不同, 也对机器人判断障碍物的可靠性产生巨大影响 。

3. 加速度传感器识别障碍物。 机器人碰撞障碍物时, 其加速度产生突变, 当超出 机器人设置的阈值范围时, 则判断机器人碰撞到障碍物。 虽然机器人通过加速度突变 信号能识别碰撞到障碍物, 但无法识别是机器人哪个部位碰到了障碍物, 机器人不能 有效的执行规避动作。 发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术 的不足,提供一种自移动清洁装置, 可以在清洁过程中能够及时探测到障碍物并有 效地执行规避动作, 减少自移动清洁装 置与障碍物进一步碰撞。

本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术 方案实现的: 本发明提供的自移动清洁装置包含行走单元、 驱动单元和控制单元, 控制单元与 驱动单元连接, 自移动清洁装置还包括与控制单元连接的加速 度传感单元, 所述加速 度传感单元用于感应第一加速度和第二加速度 , 第一加速度方向与第二加速度方向平 行于工作表面, 且相互垂直; 其中, 控制单元根据加速度传感单元发出的加速度信 号 值, 判断自移动清洁装置碰撞障碍物的方位。

所述加速度传感单元为双轴加速度计; 或者所述加速度传感单元包含分别位于第 一加速度方向和第二加速度方向上的第一单轴 加速度计和第二单轴加速度计。

控制单元根据加速度信号值, 判断障碍物相对于自移动清洁装置所在的象限 。 控制单元根据第一、 第二加速度方向的加速度信号值求绝对值, 通过函数关系求 出自移动清洁装置碰撞障碍物方位的角度值, 所述函数关系为反正切函数或反余切函 数。

较佳地, 所述第一加速度方向与自移动清洁装置前进方 向一致。

控制单元依据自移动装置碰撞障碍物的方位确 定偏转方向。

当控制单元判断所述加速度信号绝对值大于或 等于控制单元中内置的阈值或者加 速度信号值超出控制单元中内置的阈值信号范 围时, 驱动单元驱动自移动清洁装置停 止行走或执行转向动作。

当自移动清洁装置执行转向动作时, 转向角度小于或等于 90度。

与现有技术相比, 本发明的有益效果在于:

本发明自移动清洁装置智能水平高, 在清洁过程中能够及时探测到障碍物并灵活 地躲避, 有利于自移动清洁装置的行走。 特别地, 根据第一、 第二加速度信号值, 可 以判断自移动清洁装置碰撞障碍物的方位, 以便自移动清洁装置对应执行转向动作离 开该障碍物。

下面结合附图和具体实施例, 对本发明的技术方案进行详细地说明。 附图说明

图 1为本发明自移动清洁装置功能方块图;

图 2为本发明自移动清洁装置结构示意图。

附图标记:

1 . 吸附单元 2. 行走单元 3. 清洁单元

4. 驱动单元 5 . 控制单元 6. 加速度传感单元

61 . 第一单轴加速度计 62. 第二单轴加速度计 7. 自移动清洁装置 8.玻璃 具体实施方式

如图 1 所示, 本发明自移动清洁装置包含行走单元 2、 清洁单元 3、 驱动单元 4 和控制单元 5, 控制单元 5与驱动单元 4连接。 所述自移动清洁装置 7还包括与控制 单元 5连接的加速度传感单元 6, 加速度传感单元 6用于感应第一加速度和第二加速 度, 第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作 表面, 且相互垂直; 其中, 较佳地, 第一加速度方向与自移动清洁装置 7前进方向一致。

控制单元 5根据加速度传感单元 6发出的加速度信号值, 判断自移动清洁装置碰 撞障碍物的方位。

进一步地, 控制单元 5根据加速度信号值, 判断障碍物相对于自移动清洁装置所 在的象限。 控制单元依据自移动装置碰撞障碍物的方位确 定偏转方向。

控制单元 5根据第一、 第二加速度方向的加速度信号值求绝对值, 通过函数关系 求出碰撞方位的角度值。 函数关系为反正切函数或反余切函数。

所述第一加速度方向与自移动清洁装置 7前进方向一致。

当控制单元 5判断所述加速度信号绝对值大于或等于控制 元中内置的阈值或者 加速度信号值超出控制单元中内置的阈值信号 范围时, 驱动单元 4驱动自移动清洁装 置 7停止行走或执行转向动作。 当自移动清洁装置 7执行转向动作时, 转向角度小于 或等于 90度。

如果自移动清洁装置 7是扫地机器人或空气净化器或者擦窗机器人 , 可以用于 房屋清洁。

自移动清洁装置 7采用加速度传感单元 6检测障碍物的方法, 能够及时探测到障 碍物并有效的执行规避动作, 减少自移动清洁装置与障碍物进一步碰撞, 有利于自移 动清洁装置工作。

实施例一

当自移动清洁装置 7正常运行时,如果自移动清洁装置 7的机身速度没变化或变 化很小, 加速度传感单元 6测得加速度值为 0或处于很小的数值范围。 如当自移动清 洁装置 7碰上障碍物时, 机身速度发生变化, 线加速度传感器测得加速度信号值并发 送给控制单元 5, 当控制单元 5判断加速度信号值大于或等于控制单元 5中内置的阈 值时, 或者加速度超于阈值信号范围时, 控制单元 5控制驱动单元 4驱动行走单元 2 停止行走或执行转向动作, 从而避免与障碍物的进一步碰撞。 加速度传感单元 6是采用双轴加速度计, 双轴加速度计用于感应第一加速度和第 二加速度, 第一加速度方向与第二加速度方向平行于工作 表面, 且相互垂直; 控制单 元 5根据双轴加速度计发出的加速度信号值, 判断障碍物相对于自移动清洁装置所在 的象限。 实施例二

结合图 2所示, 本实施例识别障碍物碰撞方位的方法与实施例 一相通, 不同处在 于: 加速度传感单元 6包含分别位于第一加速度方向和第二加速度 向上的第一单轴 加速度计 61和第二单轴加速度计 62。

第一单轴加速度计 61的加速度方向 (Y轴) 与自移动清洁装置 7前进方向一致, 第二单轴加速度计 62的加速度方向 (X轴) 与第一速度传感器的加速度方向 (Y轴) 垂直。 控制单元 5根据第一、 第二加速度方向的加速度信号值求绝对值, 通过函数关 系求出自移动清洁装置碰撞障碍物方位的角度 值, 函数关系为反正切函数或反余切函 数。 从而能够有效识别自移动清洁装置 7的撞击部位位于哪个象限。

下面以实施例二为例, 对自移动清洁装置 7确定障碍物方位以及对应执行转向动 作的过程进行说明。

首先确定右前侧为第一象限、 左前侧为第二象限。 当自移动清洁装置 7碰撞障碍 物, 例如玻璃 8时, 第一、 二速度传感器 61、 62分别测得 Y轴加速度信号值变成 -a, X轴加速度信号值仍为 0, 控制单元 5判断正前方碰撞障碍物, 行走单元 2倒退并执 行 90度的转向动作。

当第一、 二单轴加速度计 61、 62分别测得 Y轴加速度信号值变成 -al, X轴加速 度信号值变为 -a2, 则控制单元 5判断前端右侧碰撞障碍物 (即障碍物在第一象限), 行走单元 2倒退并执行向左侧一定角度的转向动作 (相对于自移动清洁装置碰撞障碍 物时的行走方向)。转向的角度值 φ利用反正切函数关系得到, cp=arctan(|-al |/|-a2|), 该 角度的范围是 0°〜90°。

当第一、 二单轴加速度计 61、 62分别测得 Y轴加速度信号值变成 -a3, X轴加速 度信号值变为 a4, 则控制单元 5判断前端左侧碰撞障碍物 (即障碍物在第二象限), 行走单元 2倒退并执行向右侧一定角度的转向动作 (相对于自移动清洁装置碰撞障碍 物时的行走方向)。 转向的角度值 φ利用反正切函数关系得到, cp=arctan(|-a3|/|a4|), 该 角度的范围是 0°〜90°。

在实施例一、 二中, 行走单元 2为履带或轮子时, 自移动清洁装置 7滚动行进, 加速度传感单元 6为线加速度传感器, 适用于直线滚动行走的擦玻璃装置 7。

如果自移动清洁装置 7是擦玻璃机器人时, 当需擦竖直玻璃 8表面时, 自移动清 洁装置还包含吸附单元 1, 自移动清洁装置的机体通过吸附单元 1吸附在玻璃表面。