本發(fā)明涉及智能家居控制領(lǐng)域，具體涉及擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人玻璃邊緣觸碰檢測(cè)處理方法。

背景技術(shù)：

由于智慧生活的快速普及，市場(chǎng)上已經(jīng)有了多種類型的擦窗機(jī)器人并已廣泛應(yīng)用于日常生活之中。擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人因其采用負(fù)壓吸附原理，同時(shí)將擦窗轉(zhuǎn)盤當(dāng)做行走機(jī)構(gòu)完成擺動(dòng)式行走動(dòng)作，將吸附、行走以及擦拭動(dòng)作合一，在消除擦痕的同時(shí)能最大限度地改善擦拭效果而在市面上較為常見。但是目前市場(chǎng)上擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人仍存在著對(duì)玻璃邊緣位置存在誤判、玻璃擦除率不穩(wěn)定等情況。例如，當(dāng)玻璃表面存在較大臟物時(shí)，擦窗機(jī)器人容易將此臟物位置判斷為玻璃邊緣，直接執(zhí)行后續(xù)方向切換流程，從而導(dǎo)致擦除不干凈和擦窗死區(qū)的出現(xiàn)。因此如何準(zhǔn)確判斷出玻璃邊緣并提高擦除率成為一個(gè)有待研究的重點(diǎn)。此外，在準(zhǔn)確判斷出玻璃邊緣后的向下移動(dòng)過程中，擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人也存在著執(zhí)行效率有待提高和缺少誤判處理的問題。

目前，針對(duì)擦窗機(jī)器人的研究主要集中在外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)、控制方法等方面，針對(duì)具體的玻璃邊緣檢測(cè)處理方法研究較少。施紅兵、顏昌林提出一種新型的擺動(dòng)式自行走擦窗機(jī)器人及其控制方法(施紅兵.擺動(dòng)式自行走擦窗機(jī)器人及其控制方法:中國,104905728[P].2015-09-16),給出了擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及運(yùn)動(dòng)控制方法，詳細(xì)介紹了該種類型擦窗機(jī)器人組成部件以及工作原理，但卻沒有針對(duì)控制方法中的玻璃邊緣檢測(cè)及后續(xù)處理方法進(jìn)行描述分析；北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所的張厚祥、吳星明、宗光華介紹了一種高層擦窗機(jī)器人系統(tǒng)，使用三菱公司FX2N可編程控制器對(duì)X、Y、Z三個(gè)方向上的氣缸進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了高層擦窗的基本功能(張厚祥,吳星明.擦窗機(jī)器人控制系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2000(1):30-32.)，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，不適宜于家用擦窗條件；王舒歡、李紅利將語音控制方法加入到擦窗機(jī)器人的控制中，采用了DTW(Dynamic Time Warping,動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整)語音識(shí)別技術(shù)，將控制任務(wù)進(jìn)行了一定程度上的細(xì)分(王舒歡.一種語音控制擦窗機(jī)器人方法:中國,104865973[P].2015-08-26)，但其研究基于擦窗機(jī)器人已經(jīng)能完成基本運(yùn)動(dòng)功能之上進(jìn)行的遙控控制方法的研究，并未涉及擦窗機(jī)器人控制器內(nèi)部程序針對(duì)玻璃邊緣檢測(cè)方面的判斷處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人玻璃邊緣觸碰檢測(cè)處理方法。

本發(fā)明針對(duì)擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人具體控制流程中玻璃邊緣檢測(cè)相關(guān)部分，給出使用容錯(cuò)判斷模式準(zhǔn)確判斷玻璃邊緣的方法，并給出交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人向下運(yùn)動(dòng)，目的在于增加擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人檢測(cè)到玻璃邊緣的準(zhǔn)確性并給出抵達(dá)玻璃邊緣后后續(xù)交叉向下移動(dòng)的一個(gè)高效的控制方法，使得擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人在工作中盡可能地減少擦窗死區(qū)，提高擦除率。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是：在玻璃邊緣檢測(cè)過程中加入容錯(cuò)判斷模式，其具體執(zhí)行流程如圖1所示；在擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人擦除作業(yè)過程中允許擦窗機(jī)器人擦窗底盤對(duì)玻璃邊緣位置進(jìn)行一次誤判，當(dāng)擦窗機(jī)器人將某處暫時(shí)判定為玻璃邊緣時(shí)，擦窗機(jī)器人通過退回一步再擦除的方式驗(yàn)證第一次判斷結(jié)果。若兩次擦除過程中均發(fā)現(xiàn)此處存在玻璃邊緣，則認(rèn)為第一第一足M1已經(jīng)以較大可能性抵達(dá)玻璃邊緣，此后，通過控制擦窗機(jī)器人的另一個(gè)擦窗底盤(第一第一足M2)向行進(jìn)方向進(jìn)行相同于第一第一足M1的運(yùn)動(dòng)，判定第一第一足M2是否抵達(dá)玻璃邊緣，當(dāng)且僅當(dāng)?shù)谝坏谝蛔鉓1和第一第一足M2同時(shí)判定為抵達(dá)玻璃邊緣，才判定此處為玻璃邊緣位置并置相應(yīng)標(biāo)志位。當(dāng)?shù)诌_(dá)玻璃邊緣后，根據(jù)設(shè)定條件執(zhí)行交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法，在執(zhí)行該方法過程中，第一第一足M1和第一第一足M2遵循“先退先進(jìn)，后退后進(jìn)”的原則，即先遠(yuǎn)離玻璃邊緣邁出一步的足，在另一個(gè)足接著遠(yuǎn)離玻璃邊緣后，率先向玻璃邊緣邁步，其執(zhí)行示意圖如圖2所示，最后，根據(jù)交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法執(zhí)行次數(shù)，在有效減少玻璃邊緣位置誤判的情況下，實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人的向下運(yùn)動(dòng)，具體步驟如下：

步驟1：控制第一第一足M1向行進(jìn)方向運(yùn)行，并實(shí)時(shí)檢測(cè)其功率反饋情況，如果在擦窗機(jī)器人機(jī)身傾斜角度限定范圍(機(jī)身角度限定范圍)內(nèi)檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則控制第一第一足M1后退一定角度，此后第一第一足M1繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)并檢測(cè)功率反饋大小，如果在機(jī)身角度限定范圍內(nèi)并未檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則說明第一次判定為誤判，擦窗機(jī)器人不執(zhí)行后續(xù)流程，跳出容錯(cuò)模式，直接進(jìn)入正常行走模式；相反，如果第二次第一第一足M1同樣檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則說明第一第一足M1以較大可能性抵達(dá)玻璃邊緣，置第一第一足M1觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位為1，后續(xù)執(zhí)行步驟2。

步驟2：控制第一第一足M2向行進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)其功率反饋情況，如果在機(jī)身角度限定范圍內(nèi)檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則控制第一第一足M2后退一定角度，此后第一第一足M2繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)并檢測(cè)功率反饋大小，如果在機(jī)身角度限定范圍內(nèi)并未檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則說明第一第一足M2第一次判定為誤判，步驟1中第一第一足M1玻璃邊緣的檢測(cè)也為誤判，擦窗機(jī)器人不執(zhí)行后續(xù)流程，跳出容錯(cuò)模式，直接進(jìn)入正常行走模式；相反，如果第二次第一第一足M2同樣檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則說明第一第一足M2抵達(dá)玻璃邊緣，置第一第一足M2觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位為1。

步驟3：置擦窗機(jī)器人準(zhǔn)確抵達(dá)玻璃邊緣標(biāo)志位為1，同時(shí)，為了減少其它標(biāo)志位對(duì)后續(xù)程序執(zhí)行邏輯的影響，清除第一第一足M1、第一第一足M2觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位。

步驟4：執(zhí)行交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法，首先判斷擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人觸碰玻璃邊緣次數(shù)，第一次觸碰玻璃邊緣時(shí)，直接改變行進(jìn)方向，不執(zhí)行后續(xù)步驟，執(zhí)行正常行走模式；當(dāng)擦窗機(jī)器人第二次及以后觸碰玻璃邊緣時(shí)，交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法執(zhí)行兩次以實(shí)現(xiàn)一定距離的向下移動(dòng)，擦窗機(jī)器人繼續(xù)執(zhí)行步驟5。

步驟5：控制擦窗機(jī)器人機(jī)身上方一足后退一定角度，遠(yuǎn)離玻璃邊緣，此后控制第一第一足M2后退，遠(yuǎn)離玻璃邊緣，直至擦窗機(jī)器人機(jī)身豎直，第一第一足M2停止后退。

步驟6：步驟5中先遠(yuǎn)離玻璃邊緣的第一第一足M1繼續(xù)向行進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行功率反饋檢測(cè)，在機(jī)身限定角度范圍內(nèi)，如果第一第一足M1并未檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則擦窗機(jī)器人維持行進(jìn)方向，繼續(xù)向前正常行走并時(shí)刻檢測(cè)觸碰玻璃邊緣情況，不執(zhí)行后續(xù)步驟；否則，如果第一第一足M1在第一次向玻璃邊緣靠近過程中，檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則說明第一第一足M1在交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法下已抵達(dá)玻璃邊緣，置交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法下第一第一足M1觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位為1，執(zhí)行步驟7。

步驟7：控制第一第一足M2向行進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)兵進(jìn)行功率反饋檢測(cè)，在機(jī)身限定的角度范圍內(nèi)，如果第一第一足M2并未檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則說明步驟6中第一第一足M1觸碰玻璃邊緣的判斷為誤判，清除交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法下第一第一足M1觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位為0，擦窗機(jī)器人維持行進(jìn)方向，繼續(xù)向前正常行走并時(shí)刻檢測(cè)觸碰玻璃邊緣情況，不執(zhí)行后續(xù)步驟；如果第一第一足M2在第一次向玻璃邊緣靠近過程中，檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，則說明第一第一足M2在交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法下已抵達(dá)玻璃邊緣，置交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法下擦窗機(jī)器人觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位為1，清除交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法下第一第一足M1觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位為0，至此交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法執(zhí)行完一次。

步驟8：根據(jù)事先設(shè)定交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法執(zhí)行次數(shù)，重復(fù)執(zhí)行步驟5至步驟7，當(dāng)達(dá)到設(shè)定次數(shù)后，清除交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法下擦窗機(jī)器人觸碰玻璃邊緣標(biāo)志位為0，改變擦窗機(jī)器人行進(jìn)方向并退出交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法，進(jìn)入正常行走模式。交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法具體執(zhí)行流程圖如圖3所示。

以上步驟均通過編寫為計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行，它包括兩大部分，第一部分是正常行走過程中對(duì)玻璃邊緣的準(zhǔn)確判定，第二部分是準(zhǔn)確抵達(dá)玻璃邊緣后擦窗機(jī)器人向下移動(dòng)。通過二者的配合，可以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人對(duì)玻璃邊緣有效地觸碰檢測(cè)處理。

本發(fā)明提供的擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人玻璃邊緣觸碰檢測(cè)處理方法對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：

1、引入容錯(cuò)判斷模式以及交叉移動(dòng)技術(shù)方法，多次驗(yàn)證觸碰玻璃邊緣準(zhǔn)確性，有效避免擦窗機(jī)器人對(duì)玻璃邊緣的誤判，減少擦窗死區(qū)。

2、使用交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法，有效解決擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人向下移動(dòng)問題，狀態(tài)邏輯清晰。

3、擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人玻璃邊緣相關(guān)處理更加靈活，清潔力度更強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人容錯(cuò)判斷模式執(zhí)行流程圖

圖2是本發(fā)明方法的交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法執(zhí)行示意圖，以足擦窗機(jī)器人上方第一第一足M1

先運(yùn)動(dòng)為例，介紹交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法執(zhí)行流程；

圖3是本發(fā)明的交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法流程圖；

圖4是本發(fā)明的擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人玻璃邊緣觸碰檢測(cè)處理方法實(shí)驗(yàn)所用Win-Robot擺動(dòng)

式擦窗機(jī)器人；

圖5是容錯(cuò)模式針對(duì)玻璃表面臟物執(zhí)行示意圖；

圖6是容錯(cuò)模式針對(duì)玻璃邊緣執(zhí)行示意圖；

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人玻璃邊緣觸碰檢測(cè)處理方法通過簡(jiǎn)單實(shí)例作進(jìn)一步描述。

本發(fā)明一種擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人玻璃邊緣觸碰檢測(cè)處理方法主要有以下內(nèi)容：在玻璃邊緣檢測(cè)過程中加入容錯(cuò)判斷模式，在擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人擦除作業(yè)過程中允許擦窗機(jī)器人擦窗底盤對(duì)玻璃邊緣位置進(jìn)行一次誤判，以第一第一足M1為例，當(dāng)?shù)谝坏谝蛔鉓1第一次被檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣時(shí)，擦窗機(jī)器人將此處暫時(shí)判定為玻璃邊緣，此處也有可能為較大的臟物，此后，擦窗機(jī)器人退回一步并再次對(duì)此處進(jìn)行擦除作業(yè)，同時(shí)記錄第二次擦除過程中第一第一足M1功率反饋正向跳變情況，即進(jìn)行第二次擦除以驗(yàn)證第一次判斷結(jié)果。若兩次擦除過程中均發(fā)現(xiàn)此處存在玻璃邊緣，則認(rèn)為第一第一足M1已經(jīng)以較大可能性抵達(dá)玻璃邊緣，此后，通過控制擦窗機(jī)器人第一第一足M2向行進(jìn)方向進(jìn)行相同于第一第一足M1的運(yùn)動(dòng)，判定第一第一足M2是否抵達(dá)玻璃邊緣，當(dāng)且僅當(dāng)?shù)谝坏谝蛔鉓1和第一第一足M2同時(shí)判定為抵達(dá)玻璃邊緣，才判定此處為玻璃邊緣位置并置相應(yīng)標(biāo)志位。當(dāng)判定此處確實(shí)為玻璃邊緣時(shí)，通過判定擦窗機(jī)器人運(yùn)行方向切換次數(shù)決定擦窗機(jī)器人進(jìn)行向下移動(dòng)時(shí)，執(zhí)行交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法的次數(shù)，在執(zhí)行該方法過程中，第一第一足M1和第一第一足M2遵循“先退先進(jìn)，后退后進(jìn)”的原則，即先遠(yuǎn)離玻璃邊緣邁出一步的足，在另一個(gè)足接著遠(yuǎn)離玻璃邊緣后，率先向玻璃邊緣邁步，其執(zhí)行示意圖如圖2所示，最后，根據(jù)交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法執(zhí)行次數(shù)，在有效減少玻璃邊緣位置誤判的情況下，實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人的向下運(yùn)動(dòng)。在實(shí)施案例中，使用圖4所示W(wǎng)in-Robot擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人，其部分基本參數(shù)如下：

凈重：0.94kg

尺寸：300×150×120mm(長(zhǎng)*寬*高)

擦窗底盤軸心距：150mm

轉(zhuǎn)盤半徑：145mm

擦除速度：4分鐘/平方公尺

以第一第一足M1先觸碰玻璃邊緣為例，實(shí)例實(shí)施具體過程如下：

步驟1：兩次驗(yàn)證第一第一足M1是否觸碰玻璃邊緣

在玻璃邊緣前方使用泥漿涂出一片較大的區(qū)域模擬玻璃表面臟物，使用Win-Robot擺動(dòng)式擦窗機(jī)器人進(jìn)行擦除時(shí)，當(dāng)其第一足M1進(jìn)入該區(qū)域進(jìn)行擦除時(shí)，第一足M1由于受到突變的阻力而產(chǎn)生較大的功率反饋突變，即檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，于是第一足M1會(huì)向后退回一定角度后，再繼續(xù)向前擦除，由于第一次已經(jīng)擦過的路徑不在有泥漿，因此第二次向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，Win-Robot并沒有檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，擦窗機(jī)器人正常向前行走，容錯(cuò)模式針對(duì)玻璃表面臟物運(yùn)行示意圖如圖5所示。

步驟2：第一足M2兩次運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證第一足M1接觸玻璃邊緣判斷準(zhǔn)確性。

設(shè)定程序，Win-Robot抵達(dá)玻璃邊緣后停止運(yùn)動(dòng)并發(fā)出報(bào)警，在具體實(shí)施過程中將Win-Robot放置于玻璃邊緣附近，保持玻璃表面無明顯污漬，使Win-Robot靠近玻璃邊緣運(yùn)動(dòng)，Win-Robot的容錯(cuò)判斷模式針對(duì)玻璃邊緣運(yùn)行示意圖如圖6所示。在第一足M1確認(rèn)觸碰玻璃邊緣后，Win-Robot控制第一足M2執(zhí)行圖6中④-⑦的過程，到達(dá)過程⑦后，Win-Robot停止運(yùn)動(dòng)，并提示已經(jīng)抵達(dá)玻璃邊緣。

步驟3：清除與設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志位。

在Win-Robot的軟件工程中，設(shè)置對(duì)應(yīng)的全局變量即可實(shí)現(xiàn)該步驟。

步驟4-7：執(zhí)行一次交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法。

Win-Robot初次運(yùn)行方向向左，程序中設(shè)定交叉移動(dòng)兩次后停止運(yùn)轉(zhuǎn)并報(bào)警。在其第一次觸碰玻璃邊緣后，直接切換行進(jìn)方向，Win-Robot向右正常行走。當(dāng)Win-Robot經(jīng)過容錯(cuò)模式抵達(dá)右側(cè)玻璃邊緣時(shí)，其會(huì)執(zhí)行如圖2所示交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法，Win-Robot會(huì)首先將機(jī)身上方擦窗底盤(即圖2中第一足M1)向左退回一定角度，程序中設(shè)定Win-Robot機(jī)身與豎直方向夾角為15度后，Win-Robot控制第一足M2向左后退，直至機(jī)身豎直。此后，第一足M1會(huì)先向右運(yùn)動(dòng)并檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣，緊接著第一足M2向右運(yùn)動(dòng)并檢測(cè)到觸碰玻璃邊緣。

步驟8：根據(jù)擦窗機(jī)器人觸碰玻璃邊緣次數(shù)執(zhí)行相應(yīng)次數(shù)交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法

由于在程序中設(shè)定Win-Robot執(zhí)行兩次交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)，在步驟7結(jié)束后，Win-Robot再次重復(fù)執(zhí)行一遍步驟4至7，并在最后第一足M2觸碰玻璃邊緣后，Win-Robot停止運(yùn)轉(zhuǎn)并報(bào)警，與程序設(shè)定結(jié)果相同。

在交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)方法誤判實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，使用木條模擬玻璃邊緣，Win-Robot執(zhí)行交叉移動(dòng)計(jì)數(shù)流程，當(dāng)其執(zhí)行到圖2中的流程3時(shí)，取走放置的木條，在第一足M1向右運(yùn)動(dòng)不超過限定角度過程中，并未檢測(cè)到“玻璃邊緣”，Win-Robot將會(huì)先控制第一足M2向右運(yùn)動(dòng)并檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)正常行走，從而避免因玻璃邊緣誤判而形成的擦窗死區(qū)出現(xiàn)，與預(yù)想結(jié)果相同。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。