清洁机器人的自动充电系统及方法

1.一种清洁机器人的自动充电系统，包括：
安装在清洁机器人上的转盘；
安装在该转盘上的红外线接收部件，在旋转的同时接收供电单元 生成的红外信号，其中红外线接收部件的旋转角度是360°除以安装在 转盘上的红外线接收部件的数目的商；
微计算机，用于根据接收的红外信号使清洁机器人移动到供电单 元处；以及
超声发生器，用于在清洁机器人接近供电单元时，生成停止信号，
其中，微计算机根据停止信号使清洁机器人停止运动，探测红外 信号的方向，使清洁机器人沿探测到的方向移动，并且清洁机器人根 据来自微计算机的控制信号，从供电单元获得电力。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，该供电单元包括：
固定地安装在特定区域内的充电部件，该充电部件为清洁机器人 的电池充电；以及
位于充电部件的红外线发生器，该红外线发生器生成红外信号。
3.根据权利要求1的系统，其特征在于，该系统还包括：
剩余电池容量检测器，用于检测清洁机器人的电池的剩余容量， 如果测得电池的剩余容量低于参考值，或在清洁机器人的特定操作被 终止时，则根据微计算机的控制信号旋转红外线接收部件，以接收红 外信号。
4.一种清洁机器人的自动充电方法，其中，生成一红外信号以将 清洁机器人引导到用于供给电力的供电单元处，为清洁机器人充电， 该方法包括：
在清洁机器人处于充电模式时，转动安装在清洁机器人主体上的 转盘的红外线接收部件；
接收供电单元生成的红外信号并根据由红外线接收部件接收到的 红外信号探测供电单元的方向；
使清洁机器人沿着检测到的方向移动；
当清洁机器人接近供电单元时，生成停止信号；
根据停止信号，使清洁机器人停止运动；以及
当清洁机器人停止时，将清洁机器人的电源端子与供电单元的充 电端子对接，其中，在转动红外线接收部件的步骤中，红外线接收部 件的旋转角度是360°除以安装在转盘上的红外线接收部件的数目的 商。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，在移动清洁机器人的步 骤中，沿着生成红外信号的方向移动清洁机器人。

技术领域\n本发明涉及一种清洁机器人，更具体地说，涉及一种清洁机器人 的自动充电系统及方法。\n背景技术\n图1为一示意框图，示出根据现有技术的清洁机器人的充电系统 的结构。\n如图1所示，清洁机器人(未示出)的充电系统包括清洁机器人 电源接收单元100以及用于给电池101充电的清洁机器人供电单元 200。\n供电单元200包括一用于与清洁机器人通讯的红外传感器201， 以及用于给清洁机器人的电池101充电的充电部件202。红外传感器 201安装在充电部件202处，并在预定方向上产生一红外信号。\n清洁机器人的电力接收单元100包括：电池101；用于检测安装 在清洁机器人上的电池101的剩余容量的剩余电池容量检测器102；固 定地安装在清洁机器人中并与供电单元200通讯的红外传感器103；以 及微计算机104，用于当测得的剩余电池容量低于参考值时，使清洁机 器人根据映象算法沿着预设的路线移动，以接收从供电单元200的红 外传感器201输出的红外信号，并在收到红外信号时，根据红外信号 将清洁机器人移动到充电部件202。\n红外传感器103固定地安装在清洁机器人上以检测充电部件202 的红外传感器201的红外信号。\n清洁机器人的红外传感器103向供电单元200输出：一起始信号， 用于传输数据，通知充电部件200用于充电的通信协议开始；一联结 信号，用于通知自动清洁器的开关单元(未示出)开启；一连接信号， 用于通知清洁机器人的充电切换单元(未示出)已开启；一完成信号， 通知用于充电的通信协议终止；以及一结束信号，用于根据微计算机 104的控制信号，在清洁机器人有错误产生时，通知充电结束。\n供电单元200的红外传感器201向电力接收单元100输出一连接 请求信号，用于表明充电部件202处于可以进行充电的状态；一充电 信号用于表明充电开始，以及一故障信号用于根据充电部件202的控 制信号通知清洁机器人在充电部件202中有错误出现。\n现在将参考图1对清洁机器人的充电系统的操作加以说明。\n首先，当清洁机器人处于充电模式时，清洁机器人的微计算机104 用映象算法使清洁机器人沿着预设路线移动，以接收红外信号。\n在清洁机器人沿着预设路线移动的过程中，当清洁机器人的红外 传感器103接收到供电单元200的红外传感器201产生的红外信号时， 则红外传感器103将收到的红外信号输出给微计算机104。\n然后，微计算机104根据红外信号将清洁机器人移动到充电部件 202的位置，通过红外传感器103生成一起始信号，并将生成的起始信 号传送给红外传感器201。之后，供电单元200的红外传感器201检测 该起始信号并将连接请求信号传送到清洁机器人的红外传感器103。\n此后，当微计算机104通过清洁机器人的红外传感器103检测到 连接请求信号时，根据微计算机104的控制信号，将清洁机器人的电 源端子(未示出)电连接于安装在充电部件202上的充电端子(即， 充电盘，未示出)。\n当电源端子和充电端子彼此相连(可充电)时，微计算机104通 过清洁机器人的红外传感器103将联结信号传送给充电部件200的红 外传感器201。之后，充电部件202通过红外传感器201接收该联结信 号，生成充电信号，并给电池101充电。\n此后，当电池完全充满时，微计算机104将完成信号传送给充电 部件202的红外传感器201，并且在收到完成信号时，充电部件202切 断充电信号。切断充电信号后，就不再生成清洁机器人的联结信号。\n同时，在电池101充电过程中，如果清洁机器人生成了结束信号 或如果充电部件202生成了故障信号，则连接请求信号被切断并在某 一时间间隔之后电池充电操作终止。\n但是，根据现有技术的清洁机器人的充电系统具有以下问题。\n即，为了接收安装在充电部件202上的红外传感器生成的红外信 号，清洁机器人自己沿着预设路线移动，因此清洁机器人不能迅速地 移动到充电部件(即，充电部件的充电端子)处。换言之，因为清洁 机器人沿着预设路线移动以检测红外信号，所以它不能迅速地检测到 红外信号。\n此外，为了迅速地检测红外信号，在清洁机器人上固定地安装有 多个红外传感器。因此，在清洁机器人上固定地安装多个红外传感器 以在短时间内接收充电部件输出的红外信号，这将增加实现清洁机器 人的充电系统的成本。\n发明内容\n因此，本发明的一个目的是提供一种清洁机器人的自动充电系统 及方法，其中有几个红外传感器安装在该清洁机器人上，并且这些红 外传感器转动以检测红外信号，从而准确且迅速地将清洁机器人移动 到充电部件。\n本发明的另一个目的是提供一种清洁机器人的自动充电系统及方 法，其中有几个红外传感器安装在该清洁机器人上，并且这些红外传 感器转动以检测红外信号，从而准确且迅速地将清洁机器人连接到充 电端子。\n本发明的还有一个目的是提供一种清洁机器人的自动充电系统及 方法，其中有几个红外传感器安装在该清洁机器人上，并且这些红外 传感器转动以检测红外信号，从而降低实现清洁机器人的成本。\n为获得这些及其他的优点，根据本发明的目的，如在这里具体和 广义说明的，提供一种清洁机器人的自动充电系统，包括：一个安装 在清洁机器人上的转盘；一个安装在该转盘上的红外线接收部件，该 红外线接收部件在旋转的同时接收供电单元生成的红外信号，其中红 外线接收部件的旋转角度是360°除以安装在转盘上的红外线接收部 件的数目的商；一微计算机，用于根据接收的红外线信号将清洁机器 人移动到供电单元；以及一超声发生器，用于在清洁机器人接近供电 单元时生成停止信号，其中，微计算机根据停止信号使清洁机器人停 止运动，探测红外信号的方向，使清洁机器人沿探测到的方向移动， 并且清洁机器人根据来自微计算机的控制信号，从供电单元获得电力。\n为达到上述目的，还提供一种清洁机器人的自动充电系统，包括： 一供电单元，其具有用于供给电力的充电部件和位于该充电部件中的 用于生成红外信号的红外线发生器；一电力接收单元，其具有一安装 在清洁机器人上的转盘，一安装在该转盘上的红外线接收部件，并一 边旋转一边接收红外信号；一微计算机，用于根据接收的红外信号， 将清洁机器人移动到充电部件；以及一超声发生器，用于在清洁机器 人接近充电部件时生成停止信号。\n微计算机根据停止信号使清洁机器人停止运动，清洁机器人根据 来自微计算机的控制信号，从充电部件获得电力。\n为达到上述目的，还提供一种清洁机器人的自动充电系统，包括： 一供电单元，其具有给电池充电用的固定安装的充电部件以及一位于 充电部件的用于生成红外信号的红外线发生器；以及一电力接收单元， 其具有一安装在清洁机器人上并由充电部件充电的电池，一用于检测 剩余电池容量的剩余电池容量检测部件；一安装在清洁机器人主体上 的转盘；一安装在该转盘上的红外线接收部件，如果测得的剩余电池 容量低于参考值，则红外线接收部件转动以接收红外信号；一微计算 机，用于沿着红外信号发出的方向将清洁机器人移动到充电部件；以 及一超声发生器，用于在清洁机器人接近充电部件时生成停止信号。\n微计算机根据停止信号使清洁机器人停止运动，并给电池充电。\n为达到上述目的，还提供一种清洁机器人的自动充电方法，包括： 当清洁机器人处于充电模式时，转动一安装在清洁机器人主体上的转 盘的红外线接收部件；接收供电单元生成的红外信号，并根据通过红 外线接收部件接到的红外信号，探测供电单元的方向；使清洁机器人 沿着探测到的方向移动；当清洁机器人接近供电单元时生成一停止信 号；根据该停止信号使清洁机器人停止运动；以及当清洁机器人停止 时，将清洁机器人的电源端子与供电单元的充电端子对接，其中，在 转动红外线接收部件的步骤中，红外线接收部件的旋转角度是360°除 以安装在转盘上的红外线接收部件的数目的商。\n在以下的本发明的详细说明中，将参照附图更加详细地说明本发 明上述及其他的目的、特点、方面及优点。\n附图说明\n所包含的附图用于进一步理解本发明，包含在说明书中并构成说 明书的一部分，其示出了本发明的实施例，并与说明书一起用来解释 本发明的原理。\n在附图中：\n图1为一示意框图，示出了根据现有技术的清洁机器人的充电系 统；\n图2为一示意框图，示出了根据本发明的清洁机器人的自动充电 系统的结构；\n图3为一细节视图，示出了图2中清洁机器人的自动充电系统的 红外传感器；以及\n图4为一流程图，示出根据本发明的清洁机器人的自动充电方法。\n具体实施方式\n现在详细参考本发明的优选实施例，优选实施例的例子示于附图 中。\n本发明的清洁机器人的自动充电系统及方法的特点在于，有几个 红外传感器安装在清洁机器人上，并旋转以准确迅速地检测来自固定 安装的充电部件的红外信号，因此该清洁机器人可准确迅速地移动到 充电部件，清洁机器人的电源端子可准确并迅速地连接到充电部件的 充电端子，并且可降低实现该清洁机器人的成本。\n现在将参考图2到4，说明本发明的一优选实施例。\n本发明的清洁机器人的自动充电系统和方法可安装在玩具或任何 靠使用电池移动的装置上。\n图2为一示意框图，示出了根据本发明的清洁机器人的自动充电 系统的结构。\n如图2所示，根据本发明的清洁机器人的自动充电系统包括：一 安装在清洁机器人上的电力接收单元300，以及一供电单元400，用于 引导清洁机器人并给安装在清洁机器人中的电池充电。\n供电单元400包括：用于给清洁机器人的电池301充电的充电部 件403；以及位于充电部件403的充电端子的左右两侧的第一和第二红 外线发生器401和402，以某一角度(例如，120°)输出第一和第二红 外信号，以将清洁机器人(图3的标号500)引导到充电部件403。\n清洁机器人的电力接收单元300包括：电池301；用于检测安装 在清洁机器人上的电池301的剩余容量的剩余电池容量检测部件302； 安装在清洁机器人主体(图3的308)上的转盘306；安装在转盘306 上的第一和第二红外传感器304和305，用于接收从第一和第二红外传 感器401和402输出的第一和第二红外信号；微计算机303，用于使清 洁机器人朝着第一和第二红外信号生成的方向移动；以及超声发生器 308，用于在清洁机器人接近充电部件403时生成停止信号。\n微计算机303根据停止信号使清洁机器人停止，且停止在充电部 件403前面的清洁机器人与充电部件403的充电端子相连，并根据微 计算机303的控制信号进行电池充电操作。\n图3为一细节视图，示出了图2中清洁机器人的自动充电系统的 红外传感器2。\n如图3所示，供电单元400的第一红外线发生器401安装在充电 部件403的充电端子(未示出)的左侧，而第二发生器402安装在充 电部件403的充电端子的右侧。\n清洁机器人的电力接收单元300的第一红外线接收部件304安装 在固定在清洁机器人主体308的转盘306上，而第二红外线接收部件 305安装在与第一红外线接收部件304相对的方向。附图标号500代表 清洁机器人，308代表清洁机器人的主体。\n现在参考图2到4，详细说明根据本发明的清洁机器人的自动充 电系统的操作。\n图4为一流程图，示出根据本发明的清洁机器人的自动充电方法。\n如图4所示，根据本发明的清洁机器人的自动充电方法包括：根 据用户的选择，由清洁机器人在特定区域内进行清洁操作，同时使清 洁机器人移动(步骤51)并检测清洁机器人的剩余电池容量(步骤52)； 如果测得的剩余电池容量低于参考值，或如果清洁操作被用户终止， 则判断清洁机器人是否处于充电模式(步骤S3)；如果清洁操作被终 止或如果清洁机器人处于给电池301充电的充电模式，则转动安装在 清洁机器人的转盘306上的第一和第二红外线接收部件304和305，并 接收供电单元400的第一和第二红外线发生器401和402以预定的角 度生成的第一和第二红外信号(步骤S4)根据接收的第一和第二红 外信号，探测充电部件403的方向(步骤S5)在清洁机器人根据探 测到的方向向充电部件503移动的过程中(步骤S6)，如果从超声发 生器308输入停止信号，则使清洁机器人停止运动(步骤S7)；以及 当清洁机器人被停止时，将清洁机器人的模式切换到对接模式(步骤 S8)，并将清洁机器人的电源端子对接到充电部件403的充电端子上， 以给电池101充电(步骤S9)。\n首先，清洁机器人500根据用户的指令在一特定区域内进行清洁 操作(步骤51)。该清洁操作是基于一般技术的，因此省略对其的说 明。\n清洁机器人的剩余电池容量检测部件302检查安装在清洁机器人 上的电池301的剩余容量，并根据测得的剩余电池容量，向微计算机 303输出一个值(步骤S2)。\n如果测得的剩余电池容量低于参考值，则微计算机303将清洁机 器人的模式切换到充电模式以给电池301充电。此处的充电模式为这 样一种模式：如果测得的剩余电池容量低于参考值，则清洁机器人返 回到充电部件403以给电池301充电。\n当根据用户的指令终止清洁操作时，微计算机303将清洁机器人 的模式切换到充电模式(步骤S3)。\n当清洁机器人处于充电模式时，电力接收单元300的微计算机303 生成一驱动信号并将其输出到驱动部件307。之后，驱动部件307根据 驱动信号转动转盘306。在转盘306转动时，安装在转盘306上的第一 和第二红外线接收部件304和305也跟着转动。\n当转盘306转动清洁机器人的第一和第二红外线接收部件304和 305时，它们分别接收第一和第二红外线发生器401和402输出的第一 和第二红外信号。\n此时，如果在转盘306上安装清洁机器人的电力接收单元300的 一个红外线接收部件(红外传感器)，则红外传感器在旋转360°的同 时，接收第一和第二红外线发生器401和402输出的第一和第二红外 信号。\n如果在转盘306上安装两个红外传感器，则它们在旋转180°的同 时，分别接收第一和第二红外线发生器401和402输出的第一和第二 红外信号。\n如果在转盘306上安装三个红外传感器，则它们在旋转120°的同 时，分别接收第一和第二红外线发生器401和402输出的第一和第二 红外信号。\n如果在转盘306上安装四个红外传感器，则它们在旋转90°的同 时，分别接收第一和第二红外线发生器401和402输出的第一和第二 红外信号。\n此后，清洁机器人的微计算机303根据来自第一和第二红外线发 生器401和402的第一和第二红外信号，探测充电部件403的方向， 并将清洁机器人向探测到的方向移动。即，清洁机器人朝着生成第一 和第二红外线信号的方向移动。\n具体而言，电力接收单元300的第一红外线接收部件304在旋转 时检测第一红外线信号，电力接收单元300的第二红外线接收部件305 在旋转时检测第二红外线信号。\n此时，微计算机303使清洁机器人500沿着探测到的生成第一红 外信号的方向与探测到的生成第二红外信号的方向之间的中心线移 动。\n由于清洁机器人500朝着生成第一和第二红外信号的方向不断移 动，最终它将到达充电部件403。之后，清洁机器人500的电力接收单 元300与充电部件403彼此相对，且此时，清洁机器人500靠近充电 部件403。\n当清洁机器人接近充电部件403时，超声发生器308生成一停止 信号并将其输出到微计算机303。超声发生器308通常可测得一距离， 使得当清洁机器人接近充电部件403时，它将向微计算机303输出停 止信号。\n在微计算机303使清洁机器人沿着接收的红外信号的方向朝着充 电部件403移动的过程中，当它收到来自超声发生器308的停止信号 时，微计算机303使清洁机器人停止运动。\n此外，当清洁机器人停止时，微计算机303将清洁机器人的模式 切换到对接模式。此处的对接模式指这样一种模式：用于将清洁机器 人的电源端子与充电部件402的充电端子相连接，以给清洁机器人的 电池301充电。\n在对接模式下，清洁机器人将清洁机器人的电源端子对接(coke， 疑为dock之误)到充电部件403的充电端子上。即，清洁机器人向充 电部件403移动，与充电部件403的充电端子相连接，并根据来自微 计算机303的控制信号进行电池充电操作。\n当清洁机器人的电源端子和充电部件403的充电端子彼此相连， 从充电部件403向电池301供给电力时，剩余电池容量检测部件302 向微计算机303输出一个对接完成信号。\n然而，如果清洁机器人的电源端子和充电部件403的充电端子没 有彼此相连，并因此没有从充电部件403向电池301供给电力，则剩 余电池容量检测器302向微计算机303输出一个对接错误信号。\n之后，微计算机303根据对接错误信号控制清洁机器人，使清洁 机器人的电源端子再次与充电部件403的充电端子对接。\n同时，通过在充电部件403上安装一个红外线发生器并在转盘306 上安装一个红外线接收部件，清洁机器人也可以移动到充电部件403。\n例如，在该情况下，安装在转盘306上的一个红外线接收部件在 旋转时接收安装在充电部件403上的红外线发生器生成的红外信号， 并将接收到的红外信号输出到微计算机303。之后，微计算机303使清 洁机器人500沿着生成红外信号的方向移动。\n因此，在本发明中，转盘306安装在清洁机器人主体上并旋转， 通过在其上安装一个或多个红外线接收部件，可准确并迅速地接收到 以某一角度位于充电部件403上的一个或多个红外线发生器生成的红 外信号。\n此外，在本发明中，通过准确并迅速地探测充电部件403的方向， 清洁机器人的电源端子可准确并迅速地连接(对接)到充电部件403 的充电端子上。\n如上所述，本发明的清洁机器人的自动充电系统及方法具有许多 优点。\n即，例如，因为有几个红外线接收部件(红外传感器)安装在清 洁机器人上并旋转，从而迅速并准确地接收供电单元生成的红外信号， 因此，清洁机器人可准确并迅速地移动到充电部件。\n例如，在本发明中，用于生成红外信号的红外传感器安装在充电 部件的充电端子处，转盘安装在清洁机器人的主体上，且红外传感器 安装在转盘上并旋转，从而迅速并准确地探测供电单元的红外传感器 生产的红外信号，因此，清洁机器人可准确并迅速地移动到充电部件。\n第二，有几个红外线接收部件安装在清洁机器人上，而后旋转红 外线接收部件，从而迅速并准确地接收供电单元生成的红外信号，因 此，清洁机器人可准确并迅速地连接于充电端子。\n第三，通过在清洁机器人上安装几个红外线接收部件，可以降低 用于实现清洁机器人的成本。例如，本发明的清洁机器人的充电系统 使用一个、两个或更多的红外传感器，而不是使用很多个红外传感器。 因此，可降低用于实现清洁机器人的成本。\n由于在不违背本发明的要旨或基本特征的情况下，本发明可以以 多种形式实施，因此还应理解，除非另有说明，上述说明的任何细节 并不对上述的实施例构成限制，而是应在所附的权利要求所确定的要 旨和范围之内，广泛地理解，因此，在权利要求的范围和界线内的所 有的变更和修改，或在该范围和界线的等同物都因而意味着包含在所 附的权利要求之内。