具有地板類型檢測(cè)的移動(dòng)地面清掃機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自主的地板清掃機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，機(jī)器人是一種由計(jì)算機(jī)或電子程序引導(dǎo)執(zhí)行任務(wù)的機(jī)電機(jī)器。在沒(méi)有人機(jī)交互的情況下，執(zhí)行諸如地板清掃的家務(wù)功能的自主機(jī)器人現(xiàn)在是容易獲得的消費(fèi)產(chǎn)品。許多清掃機(jī)器人有能力進(jìn)行“清掃任務(wù)”，機(jī)器人橫穿并且同時(shí)清掃(例如，真空吸塵)所處環(huán)境的地板表面。可以由移動(dòng)清掃機(jī)器人完成的清掃任務(wù)的長(zhǎng)度通常受到電池充電的制約。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]在本實(shí)用新型的一個(gè)方面中，一種清掃機(jī)器人包括:底盤；驅(qū)動(dòng)器，其連接至底盤并且配置成驅(qū)動(dòng)機(jī)器人越過(guò)地板表面；清掃頭組件，其聯(lián)接至底盤并且當(dāng)機(jī)器人由驅(qū)動(dòng)器操縱時(shí)，被定位成接合地板表面；運(yùn)動(dòng)傳感器，其響應(yīng)于俯仰的變化，運(yùn)動(dòng)傳感器由底盤承載；以及控制器電路，其與清掃頭組件和運(yùn)動(dòng)傳感器通信，控制器電路配置成確定與機(jī)器人的清掃特性相關(guān)聯(lián)的地面類型并且配置成作為來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)的函數(shù)改變機(jī)器人的清掃特性，所述信號(hào)表示由所述機(jī)器人越過(guò)地面間斷所引起的俯仰的變化清掃。
[0004]在一些實(shí)施方式中，清掃頭組件包括機(jī)動(dòng)滾輪，其平行于所述地板表面可旋轉(zhuǎn)地安裝并且配置成使用期間接觸和攪動(dòng)地板表面。在一些實(shí)施方式中，機(jī)動(dòng)滾輪包括前滾輪，并且清掃頭還包括后滾輪，其平行于地板表面可旋轉(zhuǎn)地安裝并且與前滾輪間隔開(kāi)一小的細(xì)長(zhǎng)間隙。
[0005]在實(shí)施方式中，前滾輪和后滾輪中的至少一個(gè)是順應(yīng)的彈性滾輪，其展現(xiàn)沿其圓柱體外部分布的V形葉片圖案，并且至少后滾輪的葉片沿滾輪的長(zhǎng)度與地板表面接觸，使得在旋轉(zhuǎn)期間滾輪經(jīng)歷所施加的一致的摩擦力。
[0006]在一些實(shí)施方式中，控制器電路還被配置成:基于來(lái)自運(yùn)動(dòng)傳感器的反饋，檢測(cè)底盤的俯仰變化、該俯仰變化由越過(guò)地面間斷的機(jī)器人引起；檢測(cè)清掃頭組件運(yùn)行中的變化；并且在檢測(cè)俯仰變化的預(yù)定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)于檢測(cè)清掃頭組件的運(yùn)行中的變化，識(shí)別地板表面的地面類型的變化。在一些實(shí)施方式中，控制器電路被配置成檢測(cè)清掃頭組件的運(yùn)行中的變化，作為對(duì)清掃頭的機(jī)動(dòng)滾輪的旋轉(zhuǎn)的抵抗力的變化。在一些應(yīng)用中，控制器電路被配置成檢測(cè)阻止?jié)L輪旋轉(zhuǎn)的變化，如由驅(qū)動(dòng)滾輪的電機(jī)產(chǎn)生的功率的變化。在一些實(shí)施方式中，控制器電路被配置成監(jiān)測(cè)作為電機(jī)電流、電池電壓和電機(jī)速度中一個(gè)或多個(gè)的函數(shù)的電機(jī)功率。
[0007]在一些實(shí)施方式中，清掃機(jī)器人還包括由底盤承載的清掃箱，以及位于清掃箱內(nèi)以提供將碎肩牽引至清掃箱中的抽吸力的電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，并且改變機(jī)器人的清掃特性包括改變抽吸力。在一些實(shí)施方式中，改變抽吸力包括響應(yīng)于通過(guò)從硬地板表面到軟地板表面越過(guò)地面不連續(xù)的變化的控制器電路的識(shí)別、增加抽吸力。在一些實(shí)施方式中，改變抽吸力包括響應(yīng)于通過(guò)從軟地板表面到硬地板表面越過(guò)地面間斷的變化的控制器電路的識(shí)別，減小抽吸力。
[0008]在一些實(shí)施方式中，運(yùn)動(dòng)傳感器是六軸慣性測(cè)量單元，并且包括三軸陀螺儀和三軸加速計(jì)中的至少一個(gè)。
[0009]在一些實(shí)施方式中，控制器電路被配置成通過(guò)確定地板表面種類的變化來(lái)識(shí)別越過(guò)地面間斷的地面類型的改變。在一些實(shí)施方式中，控制器電路被配置成基于表示清掃頭組件操作的信號(hào)來(lái)確定地板表面的種類。在一些應(yīng)用中，控制器電路被配置成通過(guò)基于多個(gè)預(yù)定范圍區(qū)分信號(hào)來(lái)確定地板表面的種類。在一些應(yīng)用中，控制器電路被配置成基于概率分類器模型來(lái)確定地板表面的種類。在一些實(shí)施方式中，控制器電路被配置成響應(yīng)于由越過(guò)地面間斷的機(jī)器人引起的俯仰變化的檢測(cè)來(lái)改變概率分類器模型。在一些實(shí)施方式中，改變概率分類器模型包括增加地面類型變化的概率。在一些實(shí)施方式中，改變概率分類器模型包括重置當(dāng)前的地面類型。在一些實(shí)施方式中，概率分類器模型包括貝葉斯過(guò)濾器。在一些實(shí)施方式中，控制器被配置成當(dāng)機(jī)器人由驅(qū)動(dòng)器以弧的形式驅(qū)動(dòng)時(shí)，暫停地板表面的重新分類。
[0010]在本實(shí)用新型的另一方面中，一種清掃機(jī)器人包括:底盤；驅(qū)動(dòng)器，其連接至底盤并配置成驅(qū)動(dòng)機(jī)器人越過(guò)地板表面；清掃頭組件，其聯(lián)接至底盤并且在機(jī)器人由驅(qū)動(dòng)器操縱時(shí)，被定位成接合地板表面；以及控制器電路，其與清掃頭組件通信?？刂破麟娐繁慌渲贸?基于對(duì)應(yīng)于清掃頭組件的功率消耗信號(hào)，確定地板表面初始的的原始種類；識(shí)別地板表面種類的變化；并響應(yīng)于識(shí)別從地板表面初始的的原始種類的地板表面變化，調(diào)整機(jī)器人的清掃特性。識(shí)別地板表面種類的變化包括集成來(lái)自數(shù)個(gè)所監(jiān)測(cè)的輸入的數(shù)據(jù)，輸入包括下述中的至少一個(gè):清掃頭狀態(tài)信號(hào)；運(yùn)動(dòng)信號(hào)，以及慣性測(cè)量單元aMU)信號(hào)。
[0011]在一些實(shí)施方式中，識(shí)別地板表面種類的變化包括:基于運(yùn)動(dòng)信號(hào)，確定機(jī)器人沿地板表面上的彎曲路徑轉(zhuǎn)動(dòng)；以及響應(yīng)于確定機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)，保持清掃特性處在當(dāng)前狀態(tài)。
[0012]在一些實(shí)施方式中，識(shí)別地板表面種類的變化包括:基于運(yùn)動(dòng)信號(hào)，確定機(jī)器人在地板表面上原地旋轉(zhuǎn)；以及響應(yīng)于確定機(jī)器人旋轉(zhuǎn)并且不移動(dòng)越過(guò)地板表面交界，保持清掃特性處在當(dāng)前狀態(tài)。在一些實(shí)施方式中，識(shí)別地板表面種類的變化包括:基于運(yùn)動(dòng)信號(hào)，確定機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑；并且改變與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的大小成比例的清掃特性。
[0013]在一些實(shí)施方式中，機(jī)器人還包括由底盤承載的清掃箱，以及位于清掃箱中以提供將碎肩牽引至清掃箱的抽吸力的電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，并調(diào)整機(jī)器人的清掃特性包括調(diào)整抽吸力。
[0014]在一些實(shí)施方式中，集成來(lái)自數(shù)個(gè)監(jiān)測(cè)輸入的數(shù)據(jù)包括:基于每個(gè)所述輸入，計(jì)算出所述功率消耗信號(hào)的變化與所述地板表面的種類的變化相對(duì)應(yīng)的概率。在一些實(shí)施方式中，基于運(yùn)動(dòng)信號(hào)計(jì)算概率包括計(jì)算機(jī)器人執(zhí)行原地轉(zhuǎn)動(dòng)和弧形的轉(zhuǎn)動(dòng)中的至少一個(gè)的概率。在一些實(shí)施方式中，基于清掃頭狀態(tài)信號(hào)計(jì)算概率包括計(jì)算驅(qū)動(dòng)清掃頭組件的電機(jī)已經(jīng)停轉(zhuǎn)的概率。在一些實(shí)施方式中，基于MU信號(hào)計(jì)算概率包括計(jì)算機(jī)器人越過(guò)地面間斷的概率。
[0015]在一些實(shí)施方式中，確定地板表面初始的原始種類包括:基于儲(chǔ)存在控制器的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定最可能地板種類。在一些實(shí)施方式中，確定最可能的地板種類包括基于儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的數(shù)個(gè)概率密度函數(shù)，計(jì)算在預(yù)定地面類型種類的組的范圍上的后驗(yàn)概率分布。
[0016]在一些實(shí)施方式中，清掃頭組件包括機(jī)動(dòng)滾輪，其平行于地板表面可旋轉(zhuǎn)地安裝并且配置成在使用期間接觸和攪動(dòng)地板表面。在一些實(shí)施方式中，機(jī)動(dòng)滾輪包括前滾輪，并且清掃頭還包括后滾輪，其平行于地板表面可旋轉(zhuǎn)地安裝并且與前滾輪間隔開(kāi)一小的細(xì)長(zhǎng)間隙。
[0017]在實(shí)施方式中，前滾輪和后滾輪中的至少一個(gè)是適應(yīng)的彈性滾輪，其展現(xiàn)沿其圓柱體外部分布的V形葉片圖案，并且至少后滾輪的葉片沿滾輪的長(zhǎng)度與地板表面接觸，使得在旋轉(zhuǎn)期間滾輪體驗(yàn)所施加的一致的摩擦力。
[0018]本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)闡述于所附附圖和下文的描述中。從描述和附圖，以及權(quán)利要求中，本實(shí)用新型的其它特征、目的、以及優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1A是移動(dòng)地面清掃機(jī)器人的透視圖。
[0020]圖1B是圖1A的機(jī)器人的仰視圖。
[0021]圖2A是包括清掃頭組件和清掃箱的一部分移動(dòng)地面清掃機(jī)器人的剖面?zhèn)纫晥D。
[0022]圖2B是清掃機(jī)器人的清掃箱的透視圖。
[0023]圖3是示出用于操作移動(dòng)地面清掃機(jī)器人的一示例控制結(jié)構(gòu)的圖表。
[0024]圖4是示出清掃各種類型的地板表面時(shí)，隨著時(shí)間的推移，滾輪電機(jī)功率消耗的曲線圖。
[0025]圖5是示出用于識(shí)別地板表面類型的一示例協(xié)議的功能圖表。
[0026]圖6是示出根據(jù)圖5的圖表，用于識(shí)別地板表面類型的一組預(yù)定概率函數(shù)的曲線圖。
[0027]圖7A是示出基于所檢測(cè)的地板類型的變化，操作移動(dòng)清掃機(jī)器人的第一方法的流程圖。
[0028]圖7B是示出基于所檢測(cè)的地板類型的變化，操作移動(dòng)清掃機(jī)器人的第二方法的流程圖。
[0029]圖8是示出基于所檢測(cè)的地板類型的變化，操作移動(dòng)清掃機(jī)器人的第三方法的流程圖。
[0030]圖9A和圖9B是執(zhí)行顯示與移動(dòng)清掃機(jī)器人的操作相關(guān)的信息的軟件應(yīng)用程序的移動(dòng)設(shè)備的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人系統(tǒng)，特別是移動(dòng)清掃機(jī)器人。下面所描述的清掃機(jī)器人使用地板類型檢測(cè)技術(shù)作為用于自主地改變各種地面清掃特性的觸發(fā)器。例如，機(jī)器人可被配置成基于清掃元件或者機(jī)器人的其它元件與地板表面之間的摩擦的變化來(lái)檢測(cè)地板類型的變化，機(jī)器人在地板表面上行駛并且同時(shí)清掃。低摩擦表面(例如，像硬木或光滑瓷磚的固體表面)需要較少的真空抽吸，并且與由地板表面與清掃元件之間的較高感應(yīng)的摩擦表示的需要較多真空抽吸(例如，像有紋理的石料或高絨毛地毯的有紋理或易彎曲表面)的表面相比，低摩擦表面會(huì)從不同的清掃特性中受益?；趯?duì)于各種地板類型所感應(yīng)的電阻，機(jī)器人優(yōu)化的清掃效果(例如，增加或減少真空風(fēng)扇的功率)。在一些示例中，基于對(duì)應(yīng)于電機(jī)的功率消耗的信號(hào)，機(jī)器人被配置成確定機(jī)器人與地板表面之間相互作用的摩擦性質(zhì)，清掃期間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)與表面接觸的旋轉(zhuǎn)清掃滾輪。來(lái)自電機(jī)的相對(duì)高的功率消耗可以表示高摩擦，反之亦然。
[0032]在一些示例中，當(dāng)?shù)孛媲鍜邫C(jī)器人檢測(cè)到從硬地板表面到軟地板表面的變化時(shí)，它自動(dòng)增加其真空抽吸以保持一致的清掃效果。在相反的情況下一一檢測(cè)到從軟地板表面到硬地板表面的變化一一地面清掃機(jī)器人可以自動(dòng)地降低其真空抽吸以優(yōu)化任務(wù)的持續(xù)時(shí)間并且改善聲音反射表面上的用戶體驗(yàn)。通過(guò)選擇性地增加/減少產(chǎn)生真空的功率，機(jī)器人可以延長(zhǎng)電池壽命，從而在充電時(shí)間之間執(zhí)行較長(zhǎng)的清掃任務(wù)并且減小固體地板表面上的不必要的風(fēng)扇電機(jī)分貝的音量。參照由附圖示出的實(shí)施方式，其它的示例和優(yōu)點(diǎn)將在下文中提供。
[0033]圖1A-圖2B示出了一示例移動(dòng)地面清掃機(jī)器人100，其可被設(shè)計(jì)為自主地橫穿并清掃地板表面。機(jī)器人100包括主底盤102，用于承載和支撐下述各種功能機(jī)器人部件(例如，清掃元件、傳感器、控制器，等等)?？刹鹦兜纳w104越過(guò)底盤102的平頂延伸，以在使用期間保護(hù)機(jī)器人免受固體物體和無(wú)意間滴在或?yàn)⒃跈C(jī)器人頂部的液體的損壞。
[0034]機(jī)器人100可以在向前和相反的驅(qū)動(dòng)方向上移動(dòng)，因此，機(jī)殼102具有相應(yīng)的前端和后端102a、102b。緩沖器106安裝在前端102a并且面向向前的驅(qū)動(dòng)方向。在識(shí)別家具和其它障礙物時(shí)(例如，經(jīng)由飛行成像傳感器、攝像頭傳感器、聲納、接近傳感器，或