一种清洁机器人的清洁模式

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一种清洁机器人的清洁模式\n技术领域\n[0001] 本发明涉及清洁机器人的控制领域，尤其涉及清洁机器人的清洁模式。\n背景技术\n[0002] 清洁机器人是一种可以自动进行清洁工作而不需要人为操作的智能家电，其包括用于驱动清洁机器人在地面行走的驱动轮模块和动力系统，用于在行走时对地面进行清洁的清洁模块、用于控制机器人按内嵌程序进行清洁以及避开障碍物的控制系统以及用于探测工作环境、路径导航、定位的各种传感器。清洁机器人在进行清洁时，根据内嵌程序的设定，有多种工作路径，例如沿着障碍物边缘行走的沿障碍模式、碰到障碍后立即离开的随机模式、遇到垃圾浓度较多时进行重点清洁的局部清洁模式等等，在各种不同的模式下，清洁机器人有相对应的清洁路径。欧洲专利说明书EP1395888B1公开了一种多模式覆盖自动机器人的系统和方法，该专利提供了清洁机器人的多种清洁模式，但是这些清洁模式还不足以应对清洁机器人所面对的各种工作环境。\n发明内容\n[0003] 本发明提供一种清洁机器人的清洁模式，所述清洁模式可以避免清洁机器人在一个相对空旷的区域内对工作区域的盲目清洁而降低清洁效率的问题。本发明是这样实现的：\n[0004] 一种清洁机器人的清洁模式，其特征在于：清洁机器人在所述清洁模式中依次包括以下步骤：\n[0005] a.清洁机器人进入一个工作区域，对工作环境进行粗略探测并确认其已进入一个空旷区域的步骤；\n[0006] b.清洁机器人在所述空旷区域进行全覆盖清洁的步骤；清洁机器人进行全覆盖清洁时，其路径覆盖密度大于所述清洁机器人在粗略探测时的路径覆盖密度；\n[0007] c.清洁机器人满足系统预设条件后退出所述清洁模式的步骤。\n[0008] 根据上述步骤，清洁机器人在进入一个未知的清洁区域的时候，先进行粗略探测，并确定其进入一个空旷的区域，然后再进行全覆盖清洁，最后在清洁机器人满足系统预设条件（这里的预设条件是指退出所述清洁模式的预设条件）后退出所述清洁模式。这样可以避免清洁机器人在未知区域内盲目清洁、重复清洁从而增加了清洁时间和降低清洁效率。\n[0009] 具体地，在所述a步骤中，所述清洁机器人在对工作环境进行粗略探测时，随机选择一种运动路径（可以是Z字形、五角星形或随机运动等），并在运动中记录所述清洁机器人与障碍碰撞次数或碰撞的时间间隔或每次碰撞之间的距离；当在预定的时间内（例如1分钟内），清洁机器人的碰撞次数小于系统预设值（例如6次/分钟）或在预定的碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞时间间隔大于系统预设值（6次碰撞内至少有5次的时间间隔大于5秒）或在预定碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞之间的距离大于系统预设值（6次碰撞内至少有5次碰撞的碰撞间距大于2.5米），则清洁机器人确认其已进入一个空旷区域。\n[0010] 具体地，在所述a步骤中，所述清洁机器人对工作环境进行粗略探测的同时对地面进行清洁。\n[0011] 进一步地，在所述b步骤中，清洁机器人进行全覆盖清洁时，其清洁功率大于在所述a步骤中所述清洁机器人对工作环境进行粗略探测时的清洁功率。\n[0012] 具体地，在所述a步骤中，清洁机器人对工作环境进行粗略探测时，在所述探测区域内记录至少两个关键点，其中包括起始点，和一个最远离所述起始点的关键点；在所述b步骤中，清洁机器人进行全覆盖清洁时至少要覆盖所述关键点；清洁机器人在所述c步骤中，系统预设条件为确认清洁机器人进行全覆盖清洁时已经覆盖了所述关键点后，退出所述清洁模式。\n[0013] 在别的实施例中，在所述c步骤中，系统预设条件为清洁机器人在全覆盖清洁时，在运动中记录清洁机器人与障碍的碰撞次数或每次碰撞的时间间隔或每两次碰撞之间的距离；当在预定的时间内（例如1分钟内），清洁机器人的碰撞次数大于系统预设值（例如6次/分钟）或在预定的碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞时间间隔小于系统预设值（6次碰撞内至少有5次的时间间隔大于5秒）或在预定碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞之间的距离小于系统预设值（6次碰撞内至少有5次碰撞的碰撞间距大于2.5米），则清洁机器人退出所述清洁模式。\n[0014] 具体地，在所述b步骤中，清洁机器人以弓字形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁。\n[0015] 在别的实施例中，在所述b步骤中，清洁机器人以Z字形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁。\n[0016] 在别的实施例中，在所述b步骤中，清洁机器人以E字形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁。\n[0017] 在别的实施例中，在所述b步骤中，清洁机器人以螺旋形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁，所述螺旋形包括圆螺旋和方螺旋。\n[0018] 在别的实施例中，在所述b步骤中，清洁机器人以网格状路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁。\n[0019] 有益效果：本发明所述的清洁机器人先对一个未知的工作区域进行粗略探测，并确认其已进入一个空旷区域后，对该区域进行全覆盖清洁，避免了对该区域的盲目清洁而降低清洁效率。\n附图说明\n[0020] 图1所示为一种清洁机器人的立体结构示意图；\n[0021] 图2A所示为图1所示的清洁机器人的底部结构示意图；\n[0022] 图2B所示为图1所示的清洁机器人的另一种底部结构示意图；\n[0023] 图3所示为实施例提供的清洁机器人的清洁模式的流程框图；\n[0024] 图4所示为清洁机器人在对工作区域进行粗略探测时的流程框图；\n[0025] 图5所示为清洁机器人以Z字形路径确认其进入一空旷区域的示意图；\n[0026] 图6所示为清洁机器人以图5所示的Z字形路径运动后再回到原点，以确认其进入一个空旷区域的示意图；\n[0027] 图7所示为清洁机器人以随机运动模式确认其进入一空旷区域的示意图；\n[0028] 图8所示为清洁机器人以五角星形的路径运动以确认其进入一个空旷区域的示意图；\n[0029] 图9所示为清洁机器人以另一种五角星形的运动路径运动以确认其进入一个空旷区域的示意图；\n[0030] 图10所示为清洁机器人以弓字形路径对空旷区域进行全覆盖清洁的示意图；\n[0031] 图11所示为清洁机器人以Z字形路径对空旷区域进行全覆盖清洁的示意图[0032] 图12所示为清洁机器人以E字形路径对空旷区域进行全覆盖清洁的示意图；\n[0033] 图13所示为清洁机器人以圆螺旋运动对空旷区域进行全覆盖清洁的示意图；\n[0034] 图14所示为清洁机器人以方螺旋运动队所述空旷区域进行全覆盖清洁的示意图；\n[0035] 图15所示为清洁机器人以网格状路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁的示意图。\n[0036] 图16所示为清洁机器人以随机运动确认其进入一空旷区域的另一示意图；\n[0037] 图17所示为清洁机器人人在工作区域内确认的空旷区域的示意图；\n[0038] 图18所示为清洁机器人以弓字形路径覆盖图17所示的空旷区域的示意图。\n具体实施方式\n[0039] 为了使得本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。\n[0040] 如图1所示为一种清洁机器人100的立体结构示意图，图2所示为图1所示的清洁机器人100的底部结构示意图。清洁机器人100，包括用于安装各个零部件的底座1,安装在清洁机器人100上部的面盖2，安装在清洁机器人100前部的碰撞盖板3。清洁机器人100内部安装有真空吸尘装置（图中未示出），其出风口4设于所述清洁机器人100的尾部。清洁机器人\n100的底部中间的左右部分设有用于驱动清洁机器人100在地面行走的驱动轮5，在底部前端设有万向轮6，万向轮6和两个驱动轮5形成3个支点，支撑清洁机器人100在地面行走。清洁机器人100底部还设有清洁组件7，清洁组件7设于两个驱动轮5之间。清洁组件7后方设有用于收集垃圾的垃圾盒8，垃圾盒8上设有与清洁机器人100内部的真空吸尘装置连接的吸尘口S，图2A中吸尘口S呈长条形，设于清洁组件7后方（以清洁机器人的前进方向为前方作为参照，图2A和图2B中，实心箭头表示机器人的前进方向）。本实施例图示的清洁组件7上设有清洁毛刷71和72，清洁机器人100在地面上行走时，清洁毛刷旋转，对地面进行清洁，把地面的垃圾扫进垃圾盒8内，同时，真空吸尘装置对清洁毛刷扬起的灰尘进行吸尘。如图2B所示为清洁机器人的另一种底部结构示意图，这种清洁机器人底部仅有一个吸尘口S’，没有清洁毛刷，其吸力通常比图2A所示的清洁机器人的吸力更强劲。清洁机器人上还设有各种用于探测工作环境、路径导航。定位的各种传感器（图中未标示出）。当清洁机器人进入一个相对空旷的工作区域时，本发明提供了针对该区域的清洁模式。下面详细介绍本发明的技术方案。\n[0041] 如图3所示为本发明提供的一种清洁机器人的清洁模式的示意图，清洁机器人100在所述清洁模式中依次包括以下步骤：\n[0042] a.清洁机器人进入一个工作区域，对工作环境进行粗略探测并确认其已进入一个空旷区域的步骤；\n[0043] b.清洁机器人在所述空旷区域进行全覆盖清洁的步骤，清洁机器人进行全覆盖清洁时，其路径覆盖密度大于所述清洁机器人在粗略探测时的路径覆盖密度；\n[0044] c.清洁机器人满足系统预设条件后退出所述清洁模式的步骤。\n[0045] 根据上述步骤，清洁机器人100在进入一个未知的清洁区域的时候，先进行粗略探测，并确定其进入一个空旷的区域，然后再进行全覆盖清洁，最后覆盖所述空旷区域后退出所述清洁模式。这样可以避免清洁机器人在未知区域内盲目清洁、重复清洁从而增加了清洁时间和降低了清洁效率。\n[0046] 本发明所述的空旷区域是指满足清洁机器人系统所设定条件（将在下文说明）的区域。即这里所述的空旷区域是指相对的空旷区域，在所述空旷区域内清洁机器人进行全覆盖清洁时遇到的障碍物较少，清洁机器人有较高的清洁效率和清洁效果。\n[0047] 本发明所述的全覆盖清洁是指，其路径覆盖密度大于所述清洁机器人在粗略探测时的路径覆盖密度，且其清洁路径有特定的运动规则，其清洁路径可以大体上覆盖整个空旷区域。\n[0048] 需要说明的是，若清洁机器人在a步骤中，对工作环境的粗略探测时，工作环境并不满足一个空旷区域的条件，则，清洁机器人不会执行b步骤，只有确认了一个空旷的工作环境后，清洁机器人才会执行b步骤，若清洁机器人始终无法确认一个空旷区域，则清洁机器人执行其他的清洁模式。本发明的实质是在工作区域中找到一个空旷区域，从而在该区域执行全覆盖清洁，提高清洁效率，避免在空旷区域内盲目进行清洁、重复清洁而降低清洁效率。\n[0049] 如图4所示为清洁机器人确定其已进入一个空旷区域的判断方法示意图。在所述a步骤中，所述清洁机器人100在对工作环境进行粗略探测时，随机选择一种运动路径，并在运动中记录碰撞的次数或碰撞时间间隔或每次碰撞之间的距离；当在预定的时间内（例如1分钟内），清洁机器人的碰撞次数小于系统预设值（例如6次/分钟）或在预定的碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞时间间隔大于系统预设值（6次碰撞内至少有5次的时间间隔大于5秒）或在预定碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞之间的距离大于系统预设值（6次碰撞内至少有5次碰撞的碰撞间距大于2.5米），则清洁机器人确认其已进入一个空旷区域。\n[0050] 图5至图9示出了清洁机器人在进入一个工作区域（本实施例中，工作区域为边界9围成的区域）后，对工作环境进行粗略探测时的几个不同的行走路径，各图中箭头方向表示清洁机器人100的运动方向。\n[0051] 具体地，图5中，所述清洁机器人以Z字形行走；清洁机器人100由右下角出发向左行走，遇到边界9后旋转一个角度斜向右侧行走，遇到边界9后又旋转一个角度（使得与出发时的方向大致相同）后向左行走，直到遇到边界9停止；图6中，清洁机器人100以如图5所示Z字形行走后又回到原点；图7中，清洁机器人随机运动，当遇到边界9（墙壁或障碍物），则改变运动方向远离障碍物；图8中，清洁机器人100以五角星形为运动路径；图9中，清洁机器人以另一种五角星形为运动路径。在以上的图示中，当在预定的时间内，当在预定的时间内，清洁机器人的碰撞次数少于系统预设值或在预定的碰撞次数内，有预定的碰撞次数的碰撞时间间隔大于系统预设值或在预定碰撞次数内，有预定的碰撞次数的碰撞之间的距离大于系统预设值，则清洁机器人确认其已进入一个空旷区域。\n[0052] 具体地，在a步骤中，清洁机器人100对工作环境进行粗略探测的同时也对地面进行清洁，即在图5至图9所示的运动路径中，清洁机器人100同时对地面进行清洁。一种实施例中，在b步骤中，清洁机器人100进行全覆盖清洁时，其清洁功率大于所述清洁机器人在粗略清洁时的清洁功率。\n[0053] 在所述a步骤中，清洁机器人100对工作环境进行粗略探测时（如图5至图9所示的路径），在所述探测区域内记录至少两个关键点K1和K2，其中包括起始点K1，和一个最远离所述起始点K1的关键点K2；在所述b步骤中，清洁机器人100进行全覆盖清洁时至少要覆盖所述关键点K1和K2；清洁机器人在所述c步骤中，系统预设条件为确认清洁机器人100进行全覆盖清洁时已经覆盖了所述关键点K1和K2后，退出所述清洁模式。\n[0054] 图10至图15示出了清洁机器人在进行全覆盖清洁时的几个不同的清洁路径，各图中的箭头表示清洁机器人的移动方向。本实施例中，如图5至图15所示，由于边界9围成的工作区域中间没有障碍物，因此清洁机器人将边界9围成的工作区域定义为一个空旷区域。\n[0055] 具体地，图10中，清洁机器人以弓字形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁。清洁机器人100从起点开始向右行走，到达边界9后转向向下移动一段距离后转向向左行走，到达边界9后又向下移动一段距离再向右行走，如此重复下去，来回行走，向下推进，直到覆盖整个空旷区域。由于清洁机器人的行走路径类似于多个“弓”字形叠加，因此将其定义为“弓字形路径”。\n[0056] 图11中，清洁机器人以Z字形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁。清洁机器人\n100由起点开始向右行走，到达边界9后原地转向朝左侧斜向行走，到达边界9后原地转向朝右侧行走，如此重复下去，来回行走，向下推进，直到覆盖整个空旷区域。由于清洁机器人的行走路径类似于多个“Z”字形叠加，因此将其定义为“Z字形路径”。需要说明的是，图11所示的Z字形路径比图5所示的Z字形的密度更大，清洁机器人100的清洁组件能基本上覆盖整个空旷区域。\n[0057] 图12中，清洁机器人以E字形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁。清洁机器人\n100先从起始点向右运行至边界9，再原路返回至起始点，然后向下移动一段距离，再向右移动至边界9，再原路返回。即，左右来回清洁，再向下推进一段距离，再左右来回清洁，再向下推进，如此重复，来回行走，向下推进，直到覆盖整个空旷区域。由于其运动路径类似于多个“E”字形叠加，因此将其定义为“E字形路径”。\n[0058] 图13和图14中，清洁机器人以螺旋形路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁，其中图13所示为圆螺旋路径，图14所示为方螺旋路径。\n[0059] 图15中，清洁机器人100以网格状路径对所述空旷区域进行全覆盖清洁，相当于横向“弓字形”路径和纵向“弓字形路径”的叠加。由于该路径类似于网格状，因此将该路径定义为“网格状路径”。\n[0060] 清洁机器人在进行全覆盖清洁时，除了图10至图15所示的路径外，还可以有多种覆盖路径，本发明在此无需穷举，只要是路径覆盖密度大于所述清洁机器人在粗略探测工作环境时的路径覆盖密度，且其清洁路径有特定的运动规则，其清洁路径可以大体上覆盖整个空旷区域的路径均可实现本发明。\n[0061] 在别的实施例中，如图16所示，在边界9围成的工作区域中，分布着三个障碍物91、\n92、93；清洁机器人100在工作区域内选择随机路径对工作环境进行粗略探测，在预定的时间内，例如在1分钟内，清洁机器人100发生了6次碰撞，小于清洁机器人系统设定的阈值（例如8次/分钟），则清洁机器人100确认其进入了一个空旷区域（图17虚线所围成的区域），并选择“弓字形”路径对该空旷区域进行全覆盖清洁，如图18所示。清洁机器人100在对工作区域进行粗略探测时，记录了三个关键点K1、K2和K3，其中K1为清洁机器人对工作环境进行粗略探测时的起始点；K2为最远离K1的点；K3为在工作区域内与障碍93碰撞时的点。清洁机器人100在对空旷区域进行全覆盖清洁时，当清洁机器人覆盖了三个关键点K1、K2和K3后，即可以退出该清洁模式。\n[0062] 在别的实施例中，在所述c步骤中，系统预设条件为清洁机器人在全覆盖清洁时，在运动中记录清洁机器人与障碍的碰撞次数或每次碰撞的时间间隔或每两次碰撞之间的距离；当在预定的时间内（例如1分钟内），清洁机器人的碰撞次数大于系统预设值（例如6次/分钟）或在预定的碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞时间间隔小于系统预设值（6次碰撞内至少有5次的时间间隔大于5秒）或在预定碰撞次数（例如6次）内，有预定的碰撞次数（例如5次）的碰撞之间的距离小于系统预设值（6次碰撞内至少有5次碰撞的碰撞间距大于2.5米），则清洁机器人退出所述清洁模式。\n[0063] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限定本发明，本领域技术人员还可以根据以上实施例的描述做出若干演变，凡在本发明的构思内所做的修改、改进、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围内。