專利名稱：機(jī)器人清潔器系統(tǒng)和控制機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)和一種控制所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的方法，并且更特別地，本發(fā)明涉及一種控制機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的移動(dòng)和位置的方法，所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)用于在要被清潔區(qū)域內(nèi)自由行進(jìn)并用于自動(dòng)清潔所述區(qū)域。

背景技術(shù)：
機(jī)器人清潔器是一種無(wú)需使用者的操縱就自主地在預(yù)定大小的清潔區(qū)域行進(jìn)并對(duì)地板上的灰塵、異物等執(zhí)行清潔的裝置。通過(guò)使用傳感器或攝像機(jī)，機(jī)器人清潔器確定離安裝在諸如家、辦公室等清潔區(qū)域中的諸如家具、靜止物體、墻壁等的障礙物的距離，并且在行進(jìn)以使用所確定的信息避免碰撞到障礙物的同時(shí)執(zhí)行清潔。
當(dāng)機(jī)器人清潔器在自主行進(jìn)并清潔清潔區(qū)域的同時(shí)必須移動(dòng)到清潔區(qū)域中的特定位置時(shí)，機(jī)器人清潔器的移動(dòng)與/或位置的傳統(tǒng)控制執(zhí)行如下安裝了射頻(RF)信號(hào)發(fā)生器的特定位置以探測(cè)自從安裝在特定位置的RF發(fā)生器產(chǎn)生的RF信號(hào)的方式得到探測(cè)，以便將機(jī)器人清潔器移向所述特定位置，或利用攝像機(jī)獲取有關(guān)清潔區(qū)域的整體圖像，并分析所獲得的整體圖像。
然而，當(dāng)利用RF信號(hào)探測(cè)時(shí)，由于RF信號(hào)的傳輸距離相對(duì)較短，并且RF信號(hào)的靈敏度被障礙物明顯降低，使用RF信號(hào)探測(cè)的方法不適合廣闊的清潔區(qū)域或復(fù)雜區(qū)域。當(dāng)使用攝像機(jī)時(shí)，由于必須安裝昂貴的攝像機(jī)并需要具有用于分析圖像的復(fù)雜算法的軟件，成本會(huì)很高。


發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題做出本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)及其控制方法，在所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中，使用由廉價(jià)設(shè)備而不是需要諸如攝像機(jī)的昂貴設(shè)備的視覺(jué)系統(tǒng)觀察的多普勒頻移，可以獲得機(jī)器人清潔器和站之間的相對(duì)位置，從而可以降低機(jī)器人清潔器的制造成本。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)及其控制方法，在所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中，所述機(jī)器人清潔器可在比使用視覺(jué)系統(tǒng)或RF信號(hào)的情況更寬的區(qū)域中得到控制，從而機(jī)器人清潔器和站的探測(cè)區(qū)域得到顯著增加。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)及其控制方法，在所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中，為了解決使用RF信號(hào)或視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，由于障礙物可能發(fā)生錯(cuò)誤探測(cè)位置和方向的問(wèn)題，使用了觀察受到障礙物的影響相對(duì)小的無(wú)線電波(聲波)的多普勒頻移，以便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人清潔器和站之間的位置和方向的準(zhǔn)確探測(cè)。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)包括機(jī)器人清潔器和站，且其中機(jī)器人清潔器和站之一發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)，并且另一個(gè)接收所述信號(hào)，以便基于用于接收信號(hào)的接收側(cè)所觀察的多普勒頻移，探測(cè)朝向用于發(fā)射信號(hào)的發(fā)射側(cè)的方向。
所述站包括發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)，所述機(jī)器人清潔器包括可移動(dòng)的接收單元，所述可移動(dòng)的接收單元被安裝用于接收從所述站的發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)、并用于觀察所接收的信號(hào)的多普勒頻移，其中基于接收單元觀察的多普勒頻移，所述站的方向得到探測(cè)。
所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從所述站發(fā)射的信號(hào)。
所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線沿機(jī)器人清潔器在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝著天線；且所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
所述接收單元的移動(dòng)是天線沿機(jī)器人清潔器的、機(jī)器人清潔器行進(jìn)經(jīng)過(guò)預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡的移動(dòng)。
所述接收單元還包括頻率探測(cè)器，所述頻率探測(cè)器用于探測(cè)由接收單元接收的信號(hào)的頻率；和方向探測(cè)器，所述方向探測(cè)器通過(guò)比較由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率和從所述站發(fā)射的信號(hào)的頻率來(lái)探測(cè)所述站位于的方向，以生成方向信息。
當(dāng)從頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為所述站位于的方向。
當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示 其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離，

是θ1的角速度，且

是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
當(dāng)由于天線移動(dòng)經(jīng)過(guò)沿機(jī)器人清潔器的預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ2由下面的等式表示 其中，

是指示機(jī)器人清潔器的行進(jìn)位移的向量V的X方向線速度， 所述X方向平行于從所述站發(fā)射的信號(hào)的傳播方向，且|V|是向量V大小(即速度)。
當(dāng)天線的數(shù)量是2副或更多時(shí)，所述天線以預(yù)定間隔安裝。
所述站包括系泊站，所述系泊站用于對(duì)機(jī)器人清潔器充電和排出異物。
根據(jù)一個(gè)方面，提出了一種具有機(jī)器人清潔器和站的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，所述方法包括以下步驟從所述機(jī)器人清潔器和所述站之一發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)，其中所述信號(hào)被另一個(gè)接收；和基于由接收信號(hào)的接收側(cè)所觀察的多普勒頻移，探測(cè)發(fā)射信號(hào)的發(fā)射側(cè)位于的方向。
所述站通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)；所述機(jī)器人清潔器通過(guò)接收單元接收從所述站發(fā)射的信號(hào)；所述接收單元確定是否觀察到多普勒頻移；和基于多普勒頻移的觀察，探測(cè)所述站位于的方向。
所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從所述站發(fā)射的信號(hào)。
所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線沿機(jī)器人清潔器在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)、并且其中安裝著天線；且所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
所述接收單元的移動(dòng)是天線沿機(jī)器人清潔器的、機(jī)器人清潔器行進(jìn)經(jīng)過(guò)預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡的移動(dòng)。
當(dāng)從頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為所述站位于的方向。
當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中的一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示 其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離，

是θ1的角速度，且

是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
當(dāng)由于天線移動(dòng)經(jīng)過(guò)沿機(jī)器人清潔器的預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ2由下面的等式表示 其中，

是指示機(jī)器人清潔器的行進(jìn)位移的向量V的X方向線速度，所述X方向平行于從所述站發(fā)射的信號(hào)的傳播方向，且|V|是向量V大小(即速度)。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，包括機(jī)器人清潔器，所述機(jī)器人清潔器用于發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)；和站，所述站包括可移動(dòng)接收單元，所述可移動(dòng)接收單元用于接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)，并用于觀察所接收信號(hào)的多普勒頻移，并基于接收單元所觀察的多普勒頻移，探測(cè)機(jī)器人清潔器位于的方向和與機(jī)器人清潔器離開(kāi)的距離。
所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)。
所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在站中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝有天線；且所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
所述接收單元還包括頻率探測(cè)器，所述頻率探測(cè)器用于探測(cè)由接收單元接收的信號(hào)的頻率；和方向探測(cè)器，所述方向探測(cè)器通過(guò)比較由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率和從所述機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)的頻率來(lái)探測(cè)所述站位于的方向以生成方向信息。
當(dāng)從頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為機(jī)器人清潔器位于的方向。
當(dāng)由于天線沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，天線指示的方向和所述機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示 其中，r是從旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸到天線的距離；

是θ1的角速度，且

是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于指示方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
從接收單元的中心點(diǎn)到機(jī)器人清潔器的發(fā)射機(jī)的距離R由下面的等式表示 其中，r是從接收單元的中心點(diǎn)到天線的距離，θ3是接收單元的預(yù)定參考方向和機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度，且θ3′是參考方向和其中天線朝向的方向之間的角度。
當(dāng)天線的數(shù)量是2副或更多時(shí)，所述天線以預(yù)定間隔安裝。
所述站包括系泊站，所述系泊站用于對(duì)機(jī)器人清潔器充電和排出異物。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟從機(jī)器人清潔器發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)；通過(guò)接收單元，所述站接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)；確定接收單元是否觀察到多普勒頻移；和基于多普勒頻移，探測(cè)機(jī)器人清潔器位于的方向和與機(jī)器人清潔器離開(kāi)的距離。
所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)。
所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在站中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝有天線；且所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
當(dāng)從接收單元接收的信號(hào)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為所述機(jī)器人清潔器位于的方向。
當(dāng)由于天線沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，天線指示的方向和所述機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示 其中，r是從旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸到天線的距離，

是θ1的角速度，且

是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)的天線位于指示方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
從接收單元的中心點(diǎn)到機(jī)器人清潔器的發(fā)射機(jī)的距離R由下面的等式表示 其中，r是從接收單元的中心點(diǎn)到天線的距離，θ3是接收單元的預(yù)定參考方向和機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度，且θ3′是參考方向和其中天線朝向的方向之間的角度。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)包括至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)射彼此不同的預(yù)定固有頻率的信號(hào)；和站，所述站包括可移動(dòng)接收單元，所述可移動(dòng)接收單元用于接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)，并用于觀察所接收信號(hào)的多普勒頻移，并用于基于由接收單元觀察的多普勒頻移獲得所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)中的每一個(gè)的方向信息，和基于所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)的方向信息獲得所述站的當(dāng)前相對(duì)位置。
所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)。
所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝著天線；且所述接收單元的旋轉(zhuǎn)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
所述接收單元還包括頻率探測(cè)器，所述頻率探測(cè)器用于探測(cè)由接收單元接收的信號(hào)的頻率；和方向探測(cè)器，所述方向探測(cè)器通過(guò)比較由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率和從所述站發(fā)射的信號(hào)的頻率探測(cè)所述至少三個(gè)發(fā)射機(jī)位于的方向以生成方向信息。
當(dāng)從由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向。
當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中的一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，機(jī)器人清潔器的正方向和至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示 其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離，

是θ1的角速度，且

是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)包括第一發(fā)射機(jī)、第二發(fā)射機(jī)和第三發(fā)射機(jī)。通過(guò)估算由第一發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第二發(fā)射機(jī)形成的第一角度，和由第二發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第三發(fā)射機(jī)形成的第二角度，并考慮第一角度和第二角度，探測(cè)機(jī)器人清潔器的當(dāng)前位置。
當(dāng)天線的數(shù)量為兩副或更多時(shí)，所述天線以均勻的間隔安裝。
所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)的一個(gè)包括系泊站，所述系泊站用于對(duì)機(jī)器人清潔器充電和排出異物。
所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)被安裝在預(yù)定的固定位置處。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射預(yù)定固有頻率的信號(hào)；通過(guò)接收單元，由機(jī)器人清潔器接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)；確定接收單元是否觀察到多普勒頻移；和基于多普勒頻移的觀察，探測(cè)其中至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向。
所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)。
所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝著天線；且所述接收單元的旋轉(zhuǎn)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
當(dāng)從由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向。
當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中的一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，機(jī)器人清潔器的正方向和至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示 其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離，

是θ1的角速度，且

是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)包括第一發(fā)射機(jī)、第二發(fā)射機(jī)和第三發(fā)射機(jī)。通過(guò)估算由第一發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第二發(fā)射機(jī)形成的第一角度，和由第二發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第三發(fā)射機(jī)形成的第二角度，并考慮第一角度和第二角度，探測(cè)機(jī)器人清潔器的當(dāng)前位置。
本發(fā)明的其它方面與/或優(yōu)點(diǎn)部分在下面的描述中得到闡述，部分將從所述描述中變得明顯，或可以通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明而了解。



結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的如下描述，本發(fā)明的這些與/或其它特征及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯和更易理解，附圖如下 圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的透視圖； 圖2是圖示圖1中的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖； 圖3是圖示在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中利用多普勒(Doppler)頻移探測(cè)方向的原理的視圖。
圖4是圖示在旋轉(zhuǎn)天線中頻率相對(duì)于時(shí)間變化的曲線； 圖5是圖示當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)器人清潔器停止時(shí)，通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)方向的視圖； 圖6是圖示在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)器人清潔器移動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)方向的視圖； 圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法的流程圖； 圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的透視圖。
圖9是圖示圖8中的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖。
圖10是圖示在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)距離和方向的視圖； 圖11是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法的流程圖； 圖12是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖； 圖13是圖示在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)位置的視圖；和 圖14是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例圖示在圖1-14中，圖中，相同的附圖標(biāo)記總是表示相同的元件。下面通過(guò)參照附圖描述實(shí)施例以解釋本發(fā)明。
圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的透視圖。如圖1所示，所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)包括機(jī)器人清潔器100和系泊站(或?qū)诱?102。所述機(jī)器人清潔器100在室內(nèi)空間行進(jìn)，并利用風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的吸力與/或充電設(shè)備產(chǎn)生的靜電力吸入地板上的異物以清潔地板。所述系泊站102被設(shè)置用于對(duì)機(jī)器人清潔器100的電池充電并從那里排出異物。
電驅(qū)動(dòng)輪(未顯示)被安裝在機(jī)器人主體104的下側(cè)，以使機(jī)器人清潔器100能夠行進(jìn)。所述輪由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)，以便機(jī)器人清潔器100能夠線性行進(jìn)和旋轉(zhuǎn)。此外，在機(jī)器人主體104的外側(cè)安裝了諸如紅外傳感器或超聲波傳感器的障礙物探測(cè)傳感器106，以便機(jī)器人清潔器100在行進(jìn)過(guò)程中能夠避開(kāi)障礙物。開(kāi)口108形成在機(jī)器人主體104的側(cè)面，以將機(jī)器人清潔器100中容納的被吸入的異物轉(zhuǎn)移到系泊站102。所述開(kāi)口108與系泊站102的吸入口110連接，以便機(jī)器人清潔器100將異物排出到系泊站102內(nèi)。
引導(dǎo)部件112設(shè)置在系泊站102的前側(cè)，以引導(dǎo)機(jī)器人清潔器100的系泊(或?qū)?。所述引導(dǎo)部件112設(shè)置有連接端子114，所述連接端子114用于對(duì)設(shè)置在機(jī)器人清潔器100中的電池充電。
所述機(jī)器人清潔器100自主行進(jìn)并自動(dòng)清潔清潔區(qū)域；并當(dāng)由于吸入的異物過(guò)量從而吸入的異物必須被排出時(shí)，由于電池的電量降低從而電池必須進(jìn)行充電時(shí)，或完成清潔時(shí)，所述機(jī)器人清潔器100返回系泊站102并執(zhí)行期望的工作(諸如排出異物，對(duì)電池充電，等待下一項(xiàng)任務(wù)，等等)。為了從遠(yuǎn)離系泊站102的特定位置返回到系泊站102，所述機(jī)器人清潔器100必須至少獲得系泊站102的方向信息。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中，使用多普勒頻移，以便所述機(jī)器人清潔器100獲得系泊站102的方向信息。換言之，當(dāng)在機(jī)器人清潔器100和系泊站102之間發(fā)送和接收信號(hào)時(shí)，基于在用于接收信號(hào)的接收側(cè)處觀察的多普勒頻移，獲得發(fā)送側(cè)的方向信息，并且基于所述方向信息，控制所述機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)方向和位置。
為此，圖1中的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的系泊站102設(shè)置有發(fā)射機(jī)150，所述發(fā)射機(jī)150用于發(fā)送預(yù)定頻率的無(wú)線電波；并且所述機(jī)器人清潔器100設(shè)置有接收單元160，所述接收單元160用于接收從系泊站102的發(fā)射機(jī)150發(fā)射的無(wú)線電波。很明顯，可使用聲波代替無(wú)線電波。在一個(gè)實(shí)施例中，所述機(jī)器人清潔器100的接收單元160包括安裝在環(huán)形旋轉(zhuǎn)體160e上的四副天線160a到160d，且四副天線160a到160d之間具有均勻間隔。隨著所述旋轉(zhuǎn)體160e以預(yù)設(shè)速度旋轉(zhuǎn)，四副天線160a到160d沿預(yù)定軌跡行進(jìn)。用于天線160a到160d的旋轉(zhuǎn)體160e的形狀不局限于環(huán)形，而可以使用使天線160a到160d能夠沿預(yù)定軌跡行進(jìn)的任何可用的形狀。此外，在沒(méi)有旋轉(zhuǎn)體160e的情況下，整個(gè)機(jī)器人清潔器100也可旋轉(zhuǎn)以引起天線160a到160d的移動(dòng)。如圖1所示，除了天線160a到160d和旋轉(zhuǎn)體160e，所述接收單元160還包括頻率探測(cè)單元和方向探測(cè)單元。所述頻率探測(cè)單元和方向探測(cè)單元將參照?qǐng)D2進(jìn)行描述。
圖2是圖示圖1中的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖。如圖2所示，所述系泊站102包括發(fā)射機(jī)150和電池充電器202。如參照?qǐng)D1所描述，所述發(fā)射機(jī)150發(fā)射預(yù)定頻率的無(wú)線電波。所述電池充電器202將從外部輸入(或外接)的交流電轉(zhuǎn)換為用于對(duì)機(jī)器人清潔器100的可充電電池210充電的電力，從而機(jī)器人清潔器100的電池210可以被充電。
所述機(jī)器人清潔器100的控制系統(tǒng)包括控制器214，所述控制器214用于控制機(jī)器人清潔器100的整個(gè)操作。所述控制器214的輸入側(cè)電連接到要與控制器214連通的頻率探測(cè)器204、方向探測(cè)器206、行進(jìn)距離探測(cè)器208、剩余電量探測(cè)器212、障礙物探測(cè)器106和異物量探測(cè)器216。所述頻率探測(cè)器204接收從系泊站102的發(fā)射機(jī)150發(fā)射的預(yù)定頻率的無(wú)線電波，并探測(cè)所接收的無(wú)線電波的頻率。由于機(jī)器人清潔器100的天線160a到160d沿圓形軌跡移動(dòng)，因多普勒頻移，天線160a到160d實(shí)際探測(cè)的無(wú)線電波的頻率(多普勒頻率)根據(jù)天線160a-160d的位置可能會(huì)具有不同于從發(fā)射機(jī)150發(fā)射的無(wú)線電波的頻率(初始頻率)的值?；陬l率探測(cè)器204探測(cè)的頻率，所述方向探測(cè)器206探測(cè)朝向系泊站102的發(fā)射機(jī)150的方向(即，朝向發(fā)射無(wú)線電波的位置的方向)，并將方向信息提供給控制器214。所述行進(jìn)距離探測(cè)器208探測(cè)機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)距離并將其提供給控制器214。所述機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)距離可由編碼器通過(guò)探測(cè)輪218的旋轉(zhuǎn)獲得。所述剩余電量探測(cè)器212探測(cè)電池210的剩余電量，并將有關(guān)剩余電量的信息提供給控制器214。當(dāng)由于電池剩余電量小而必須對(duì)電池210充電時(shí)，所述控制器214控制機(jī)器人清潔器100即刻停止執(zhí)行工作，并返回到系泊站102，以便對(duì)電池210充電。所述障礙物探測(cè)器106探測(cè)在行進(jìn)過(guò)程中在機(jī)器人清潔器100前方是否存在障礙物，并將有關(guān)障礙物的信息提供給控制器214?；谡系K物信息，所述控制器214改變行進(jìn)路徑以使機(jī)器人清潔器100繞過(guò)障礙物，以便機(jī)器人清潔器100不會(huì)由于障礙物停止行進(jìn)。所述異物量探測(cè)器216探測(cè)機(jī)器人清潔器100中收集的異物量，并將有關(guān)所收集異物量的信息提供給控制器214。所述控制器214通過(guò)異物量信息，檢查當(dāng)前時(shí)刻機(jī)器人清潔器100中的異物量，并控制機(jī)器人清潔器100，以便當(dāng)異物量到達(dá)機(jī)器人清潔器100能夠容納的最大異物量時(shí)，停止清潔操作，并且機(jī)器人清潔器100返回系泊站102以排出異物。
所述旋轉(zhuǎn)體160e、輪218和吸入單元220被連接到控制器214的輸出側(cè)。所述旋轉(zhuǎn)體160e是參照?qǐng)D1描述的接收單元160的構(gòu)件中的一個(gè)，并使天線160a到160d沿預(yù)定軌跡移動(dòng)。所述輪218被設(shè)置用于使機(jī)器人清潔器100移動(dòng)，并包括用于前進(jìn)和倒退的驅(qū)動(dòng)輪，和用于改變行進(jìn)方向的方向改變輪。所述吸入單元220面對(duì)機(jī)器人清潔器100的下側(cè)，并在清潔區(qū)域中吸入地板上的異物，以將吸入的異物容納在機(jī)器人清潔器100的容納空間中。
所述輪218包括驅(qū)動(dòng)輪和方向改變輪以使機(jī)器人清潔器100以在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)旋轉(zhuǎn)。因此，如果利用機(jī)器人清潔器100的操作屬性，代替使用接收單元160的旋轉(zhuǎn)體160e，所述天線160a到160d可通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)器人清潔器100得以旋轉(zhuǎn)。
圖3是圖示在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中利用多普勒(Doppler)頻移探測(cè)方向的原理的視圖。當(dāng)在信號(hào)源和接收機(jī)之間存在相對(duì)移動(dòng)時(shí)，在接收機(jī)側(cè)處會(huì)觀察到多普勒頻移。當(dāng)信號(hào)源接近接收機(jī)時(shí)，相對(duì)于從信號(hào)源發(fā)射的信號(hào)的最初頻率，接收機(jī)所接收的信號(hào)的頻率增大。另一方面，當(dāng)信號(hào)源遠(yuǎn)離接收機(jī)時(shí)，相對(duì)于從信號(hào)源發(fā)射的信號(hào)的最初頻率，接收機(jī)所接收的信號(hào)的頻率減小。當(dāng)在信號(hào)源和接收機(jī)之間不存在任何相對(duì)移動(dòng)時(shí)，從信號(hào)源發(fā)射的信號(hào)頻率與接收機(jī)接收的信號(hào)頻率相同，這樣在接收側(cè)不會(huì)觀察到多普勒頻移。
在圖3中，具有中心點(diǎn)302的圓304對(duì)應(yīng)于圖1中的天線160a到160d沿箭頭306指示的方向物理旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的軌跡，并且箭頭308指示從發(fā)射機(jī)150發(fā)射的信號(hào)(無(wú)線電波)的傳播方向。
當(dāng)四副天線160a到160d中的任何一副(例如，160a)位于點(diǎn)a時(shí)，天線160a的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的瞬時(shí)分量是沿箭頭A指示的方向的分量，并且在所述點(diǎn)a處，天線160a的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的線速度分量與從發(fā)射機(jī)150發(fā)射的信號(hào)(無(wú)線電波)傳播的方向308垂直。因此，在點(diǎn)a處不會(huì)觀察到多普勒頻移。
當(dāng)天線160a被定位在相對(duì)于點(diǎn)a成90度的點(diǎn)b處時(shí)(沿具有中心點(diǎn)302的圓304的圓周，所述圓304對(duì)應(yīng)于圖1中的天線160a到160d沿箭頭306指示的方向物理旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的軌跡)，天線160a沿箭頭B指示的方向行進(jìn)，箭頭B指示的方向與從發(fā)射機(jī)150發(fā)射的信號(hào)(無(wú)線電波)的傳播方向相同，并且遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)150。因此，當(dāng)天線160a位于點(diǎn)b處時(shí)，從天線160a接收的信號(hào)(無(wú)線電波)生成最大頻率減小，這是由上述多普勒頻移導(dǎo)致的。
當(dāng)天線160a被定位在相對(duì)于點(diǎn)b成90度的點(diǎn)c處時(shí)(沿具有中心點(diǎn)302的圓304的圓周，所述圓304對(duì)應(yīng)于圖1中的天線160a到160d沿箭頭306指示的方向物理旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的軌跡)，天線160a的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)具有沿由箭頭C指示方向的線速度分量。例如，當(dāng)天線160a位于點(diǎn)a處時(shí)，天線160a在點(diǎn)c處的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的線速度分量與從發(fā)射機(jī)150發(fā)射的信號(hào)(無(wú)線電波)的傳播方向308垂直。因此，即使當(dāng)天線160位于點(diǎn)c處時(shí)，類似于點(diǎn)a的情況，不會(huì)觀察到多普勒頻移。
當(dāng)天線160a位于點(diǎn)d處時(shí)，天線160a的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)具有沿朝向發(fā)射機(jī)150的由箭頭D指示的方向的線速度分量。因此，由上述多普勒頻移導(dǎo)致，天線160a接收的信號(hào)(無(wú)線電波)產(chǎn)生最大的頻率增加。
無(wú)需說(shuō)，盡管可以在天線160a旋轉(zhuǎn)的軌跡上除點(diǎn)a，b，c和d以外的點(diǎn)處觀察多普勒頻移。特別地，在點(diǎn)b和d處，而不在位置a和c處觀察頻率的最大減小和最大增加。
圖4是圖示在旋轉(zhuǎn)天線中頻率相對(duì)于時(shí)間變化的曲線。從圖4中，可以獲得對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)天線的各個(gè)位置的頻率。如圖4所示，當(dāng)四幅天線160a到160d的任何一幅位于點(diǎn)b處時(shí)，所接收的頻率最小，并且當(dāng)在點(diǎn)d處接收頻率時(shí)，所接收的頻率最大。換言之，由于在點(diǎn)a處的天線160a到160d相對(duì)于參考點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度被證實(shí)以確定從發(fā)射機(jī)150發(fā)射的信號(hào)(無(wú)線電波)的傳播方向，可以確定從天線160a至160d到發(fā)射機(jī)150的方向。
為了獲得圖4中的曲線，來(lái)自天線160a到160d的各個(gè)信號(hào)信息被集成。換言之，盡管在旋轉(zhuǎn)單幅天線以觀察多普勒頻移的情況中，圖4中的曲線可能僅在單幅天線完全旋轉(zhuǎn)圓形軌跡時(shí)獲得，但是如果四幅天線160a到160d如圖1所示以預(yù)定間隔安裝在旋轉(zhuǎn)體160e上并且旋轉(zhuǎn)體160e被旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體160e僅旋轉(zhuǎn)1/4就可以獲得圖4的曲線。
換言之，當(dāng)圖1中的接收單元160的旋轉(zhuǎn)體160e轉(zhuǎn)一圈時(shí)，在區(qū)分為a，b，c和d的各個(gè)部分處的觀察被重復(fù)執(zhí)行四次，以便可以執(zhí)行更精確的多普勒頻移觀察。因此，當(dāng)天線數(shù)量增加時(shí)，用于觀察多普勒頻移的時(shí)間縮短，并且可以實(shí)現(xiàn)更精確的多普勒頻移觀察。
圖5是圖示當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)器人清潔器停止時(shí)，通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)方向的視圖。在圖5中，X軸與從系泊站102的發(fā)射機(jī)150發(fā)射的無(wú)線電波502的傳播方向平行，并且當(dāng)機(jī)器人清潔器100停止時(shí)，隨著接收單元160的旋轉(zhuǎn)體160e以恒定速度旋轉(zhuǎn)，四幅天線160a到160d沿箭頭504指示的方向以恒定速度旋轉(zhuǎn)。在這種情況中，四幅天線160a到160d中的至少一幅(例如160a)經(jīng)過(guò)X軸上的點(diǎn)a并到達(dá)點(diǎn)a’。圖5中的點(diǎn)a，與圖3中的點(diǎn)a相似，是其中決不會(huì)觀察到多普勒頻移的點(diǎn)，而點(diǎn)a’是其中由于天線160a的位移Δd觀察到多普勒頻移(頻率減小)的點(diǎn)。因此，當(dāng)點(diǎn)a’位于機(jī)器人清潔器100前方時(shí)，如果點(diǎn)a和點(diǎn)a’之間的角度θ1已知，為向前行進(jìn)，機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)方向被補(bǔ)償-θ1，以便機(jī)器人清潔器100能夠沿X軸方向，即，朝向系泊站102的發(fā)射機(jī)150行進(jìn)。在圖5中，點(diǎn)a和a’之間的角度θ1可由下面的等式1表示。
[等式1] 其中，

是天線160a從點(diǎn)a行進(jìn)到點(diǎn)a’的X方向的線速度，

是天線160a從點(diǎn)a行進(jìn)到點(diǎn)a’的角速度，r是從旋轉(zhuǎn)體160e的旋轉(zhuǎn)軸到天線160a的距離。由于天線160a以恒定的速度在預(yù)定軌跡上旋轉(zhuǎn)，角速度

和距離r可從接收單元160的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)得到。
此外，線速度

可從下面的等式2獲得。
[等式2] 其中，f是從信號(hào)源發(fā)射的信號(hào)的初始頻率，f′是接收機(jī)所接收信號(hào)的頻率(多普勒頻率)，v是信號(hào)在介質(zhì)中的傳播速度，v0是接收機(jī)速度，±分別代表信號(hào)源和接收機(jī)彼此接近(+)和彼此遠(yuǎn)離(-)時(shí)。在圖5的實(shí)施例中，v是無(wú)線電波在空氣中的傳播速度，并且v0是天線160a到160d的旋轉(zhuǎn)速度。然而，由于多普勒頻移僅由信號(hào)源和接收機(jī)之間的相對(duì)速度影響，即僅受圖5的X軸方向的線速度分量影響，可以假設(shè)等式2中的v0(接收機(jī)速度)與接收機(jī)1中的

(天線的X方向速度)相同。因此，由于f，f′和v已知，的值能夠由它們獲得。當(dāng)條件代入等式1中時(shí)，可以獲得θ1的大小。因此，如果點(diǎn)a’在機(jī)器人清潔器100前時(shí)，角度θ1已知，機(jī)器人清潔器100的前側(cè)(點(diǎn)a’)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)-θ1而行進(jìn)，從而機(jī)器人清潔器100沿X軸行進(jìn)，并可返回到系泊站102，即信號(hào)源。
圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例在機(jī)器人清潔器移動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)方向的視圖。在圖6中，X軸與自系泊站102的發(fā)射機(jī)150發(fā)射的無(wú)線電波602的傳播方向平行，并且向量V是指示機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)方向和速度的向量。在這種情況中，機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)方向和無(wú)線電波602的傳播方向之間的角度θ2可由下面的等式3表示。
[等式3] 其中，在等式3中，

是向量V的X方向線速度，且|V|是向量V的大小(即速度)。由于線速度

可以與從等式2獲得相同的方式獲得，并且控制器214知道機(jī)器人清潔器100的速度|V|，角度θ2可從線速度

和速度|V|獲得。因此，當(dāng)向量V的方向定位到機(jī)器人清潔器100的前側(cè)，并且角度θ2已知時(shí)，機(jī)器人清潔器100的前側(cè)通過(guò)旋轉(zhuǎn)-θ2而移動(dòng)，這樣機(jī)器人清潔器100沿X軸行進(jìn)，并可返回到信號(hào)源，即系泊站102。
圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法的流程圖。如圖7所示，所述機(jī)器人清潔器100在自主行進(jìn)的同時(shí)自動(dòng)清潔要被清潔的區(qū)域(702)。當(dāng)由于吸入異物的積累在自動(dòng)清潔過(guò)程中異物需要被排出時(shí)，由于電池電量減小需要對(duì)電池充電時(shí)，或完成清潔時(shí)，所述控制器214將機(jī)器人清潔器100的操作模式切換到將機(jī)器人清潔器100返回到系泊站102的返回模式(704)。當(dāng)機(jī)器人清潔器100被切換到返回模式(704中為‘是’)時(shí)，所述控制器214確定在當(dāng)前時(shí)刻機(jī)器人清潔器100是行進(jìn)還是停止(706)。
如果機(jī)器人清潔器100在當(dāng)前時(shí)刻停止，天線160a到160d旋轉(zhuǎn)，以便通過(guò)探測(cè)旋轉(zhuǎn)天線160a到160d接收的無(wú)線電波的頻率，觀察多普勒頻移(708)。多普勒頻移的觀察值被應(yīng)用于參照?qǐng)D5描述的等式1，以探測(cè)朝向系泊站102，即信號(hào)源的方向(710)。當(dāng)探測(cè)到系泊站102的方向時(shí)，所述控制器214控制機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)方向，以便所述機(jī)器人清潔器100可朝向系泊站102行進(jìn)(712)。
另一方面，當(dāng)機(jī)器人清潔器100在當(dāng)前時(shí)刻行進(jìn)時(shí)，觀察由于機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)，由天線160a到160d和發(fā)射機(jī)150之間的相對(duì)移動(dòng)導(dǎo)致的多普勒頻移(714)。所述多普勒頻移觀察值被應(yīng)用于參照?qǐng)D5描述的等式3，以探測(cè)朝向系泊站102，即信號(hào)源的方向(716)。當(dāng)探測(cè)到朝向系泊站102的方向時(shí)，所述控制器214控制機(jī)器人清潔器100的行進(jìn)方向，以便所述機(jī)器人清潔器100可沿所探測(cè)的系泊站102的方向行進(jìn)(718)。
所述機(jī)器人清潔器100確定在行進(jìn)過(guò)程中在朝向系泊站102行進(jìn)的路徑中是否存在障礙物(720)。當(dāng)在行進(jìn)路徑中存在障礙物(720為‘是’)，執(zhí)行障礙物回避行進(jìn)(722)。此外，由于在障礙物回避行進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)錯(cuò)過(guò)系泊站102的方向信息，所述控制返回到控制框706以獲取新的系泊站102方向信息，并試圖返回系泊站102。如果在行進(jìn)通路中不存在障礙物(720為‘否’)，所述機(jī)器人清潔器100根據(jù)當(dāng)前方向信息行進(jìn)以返回到系泊站102，并當(dāng)完成返回時(shí)結(jié)束返回模式(724)。在返回模式后，根據(jù)返回到系泊站的目的，執(zhí)行排出異物、電池充電或執(zhí)行待用模式。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)器人清潔器中，用于生成預(yù)定頻率的信號(hào)的發(fā)射機(jī)(信號(hào)源)的安裝位置并不僅局限于系泊站102。換言之，多個(gè)發(fā)射機(jī)可被安裝在清潔區(qū)域中的數(shù)個(gè)位置，并且一個(gè)特定的發(fā)射機(jī)受控以根據(jù)需要發(fā)射無(wú)線電波，以便所述機(jī)器人清潔器100可被引導(dǎo)到相應(yīng)發(fā)射機(jī)的安裝位置。通過(guò)這樣，可以方便地引導(dǎo)機(jī)器人清潔器100清潔建筑物中的特定區(qū)域，所述建筑物被區(qū)分為幾個(gè)部分。
圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的透視圖。如圖8所示，所述機(jī)器人清潔器系統(tǒng)包括機(jī)器人清潔器800和系泊站802。所述機(jī)器人清潔器800在室內(nèi)空間行進(jìn)，并利用風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的吸力與/或充電設(shè)備產(chǎn)生的靜電力吸入地板上的異物以清潔底板；并且系泊站802被設(shè)置用于對(duì)機(jī)器人清潔器800的電池充電并從那里排出異物。
在機(jī)器人主體804的下側(cè)，電驅(qū)動(dòng)輪(未顯示)被安裝以使機(jī)器人清潔器800能夠行進(jìn)。所述輪由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)，以便機(jī)器人清潔器800能夠執(zhí)行線性行進(jìn)和旋轉(zhuǎn)。此外，在機(jī)器人主體804的外側(cè)安裝了諸如紅外傳感器或超聲波傳感器的障礙物探測(cè)傳感器806，以便機(jī)器人清潔器800能夠在行進(jìn)過(guò)程中避開(kāi)障礙物。開(kāi)口808形成在機(jī)器人主體804側(cè)，以將機(jī)器人清潔器800中容納的吸入的異物轉(zhuǎn)移到系泊站802。所述開(kāi)口808與系泊站802的吸入口810聯(lián)接，以便機(jī)器人清潔器800將異物排出到系泊站802內(nèi)。
引導(dǎo)部件812設(shè)置在系泊站802的前側(cè)，以引導(dǎo)機(jī)器人清潔器800的系泊(或?qū)?。所述引導(dǎo)部件812設(shè)置有連接端子814，所述連接端子814用于對(duì)機(jī)器人清潔器800中的電池充電。
所述機(jī)器人清潔器800自主行進(jìn)并自動(dòng)清潔清潔區(qū)域，并當(dāng)由于吸入的異物過(guò)量而吸入的異物必須被排出時(shí)，由于電池的電量降低而必須對(duì)電池充電時(shí)或完成清潔時(shí)，所述機(jī)器人清潔器800返回到系泊站802并執(zhí)行期望的工作(諸如排出異物，對(duì)電池充電，等待下一項(xiàng)任務(wù)，等等)。為了從遠(yuǎn)離系泊站802的特定位置返回到系泊站802，所述機(jī)器人清潔器800必須至少獲得系泊站802的方向信息。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中，利用多普勒頻移，以便所述機(jī)器人清潔器800獲得系泊站802的方向信息。換言之，在機(jī)器人清潔器800和系泊站802之間發(fā)送和接收信號(hào)時(shí)，基于接收信號(hào)的接收側(cè)處觀察的多普勒頻移，獲得發(fā)送側(cè)的方向信息；并且基于所述方向信息，控制機(jī)器人清潔器800的行進(jìn)方向和位置。
為此，圖8中的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的所述機(jī)器人清潔器800設(shè)置有發(fā)射機(jī)850，所述發(fā)射機(jī)850用于發(fā)射預(yù)定頻率的無(wú)線電波；并且所述系泊站802設(shè)置有接收單元860，所述接收單元860用于接收從機(jī)器人清潔器800的發(fā)射機(jī)850發(fā)射的無(wú)線電波。很明顯，可使用聲波代替無(wú)線電波。所述系泊站802的接收單元860包括安裝在環(huán)形旋轉(zhuǎn)體860e上的四副天線860a到160d，且四副天線860a到160d之間具有均勻間隔。隨著所述旋轉(zhuǎn)體860e以預(yù)設(shè)速度旋轉(zhuǎn)，四幅天線860a到160d沿預(yù)定軌跡行進(jìn)。所述旋轉(zhuǎn)體860e用于使天線860a到860d行進(jìn)，且其形狀不局限于環(huán)形形狀，而可以使用使天線860a到160d能夠沿預(yù)定軌跡行進(jìn)的任何可用形狀。如圖8所示，除了天線860a到860d和旋轉(zhuǎn)體860e以外，所述接收單元860還包括頻率探測(cè)單元和方向探測(cè)單元。所述頻率探測(cè)單元和方向探測(cè)單元將參照?qǐng)D9進(jìn)行描述。
此外，所述系泊站802設(shè)置有數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872，并且所述機(jī)器人清潔器設(shè)置有數(shù)據(jù)接收機(jī)870。所述系泊站802的數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872用于將數(shù)據(jù)信號(hào)從系泊站802發(fā)射到機(jī)器人清潔器800，并且所述機(jī)器人清潔器800的數(shù)據(jù)接收機(jī)870用于接收從系泊站802發(fā)射的數(shù)據(jù)信號(hào)。
圖9是圖示圖8中的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖。如圖9所示，所述系泊站802包括控制器922；頻率探測(cè)器904；方向探測(cè)器906；旋轉(zhuǎn)體860e；電池充電器902；和數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872。所述頻率探測(cè)器904接收從機(jī)器人清潔器800的發(fā)射機(jī)850發(fā)射的預(yù)定頻率的無(wú)線電波，并探測(cè)所接收無(wú)線電波的頻率。由于所述系泊站802的天線860a到860d移動(dòng)，因多普勒頻移，天線860a到860d實(shí)際探測(cè)到的無(wú)線電波的頻率(多普勒頻率)根據(jù)天線860a到860d的位置可能會(huì)具有不同于從發(fā)射機(jī)850發(fā)射的無(wú)線電波的頻率(初始頻率)的值?；陬l率探測(cè)器904探測(cè)的頻率，所述方向探測(cè)器906探測(cè)朝向系泊站800的發(fā)射機(jī)850的方向(即，朝向發(fā)射無(wú)線電波的位置的方向)，并將方向信息提供給控制器922。所述旋轉(zhuǎn)體860e是參照?qǐng)D8描述的接收單元860的構(gòu)件中的一個(gè)，并且使天線860a到860d沿預(yù)定軌跡移動(dòng)。所述電池充電器902將從外部輸入(或外接)的商用交流電轉(zhuǎn)換為用于對(duì)機(jī)器人清潔器800的可充電電池910充電的電力，以便機(jī)器人清潔器800的電池910可以被充電。參照?qǐng)D8描述的數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872用于將數(shù)據(jù)信號(hào)從系泊站802發(fā)送到機(jī)器人清潔器800。特別地，當(dāng)通過(guò)觀察多普勒頻率，所述系泊站802探測(cè)到朝向機(jī)器人清潔器800的方向和到那里的距離時(shí)，包含朝向機(jī)器人清潔器800的方向和到機(jī)器人清潔器800的距離的數(shù)據(jù)信號(hào)從數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872被發(fā)送到機(jī)器人清潔器800，以便機(jī)器人清潔器800可以獲得系泊站802的位置和離系泊站802的距離。
所述機(jī)器人清潔器800的控制系統(tǒng)包括控制器914，所述控制器914用于控制機(jī)器人清潔器800的全部操作。所述控制器914的輸入側(cè)電連接到要與控制器914連通的數(shù)據(jù)接收機(jī)870、行進(jìn)距離探測(cè)器908、剩余電量探測(cè)器912、障礙物探測(cè)器806和異物量探測(cè)器916。如參照?qǐng)D8所描述，所述數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)870用于接收從系泊站802發(fā)射的數(shù)據(jù)信號(hào)。所述行進(jìn)距離探測(cè)器908探測(cè)機(jī)器人清潔器800的行進(jìn)距離并將其提供給控制器914。所述機(jī)器人清潔器800的行進(jìn)距離可由編碼器通過(guò)探測(cè)輪918的旋轉(zhuǎn)獲得。所述剩余電量探測(cè)器912探測(cè)電池910的剩余電量，并將有關(guān)剩余電量的信息提供給控制器914。當(dāng)由于電池剩余電量變小而必須對(duì)電池910充電時(shí)，所述控制器914控制機(jī)器人清潔器800即刻停止執(zhí)行工作，返回到系泊站802，以便對(duì)電池910充電。所述障礙物探測(cè)器806探測(cè)在行進(jìn)過(guò)程中機(jī)器人清潔器800前方是否存在障礙物，并將有關(guān)障礙物的信息提供給控制器914?；谒稣系K物信息，所述控制器914改變行進(jìn)路徑以使機(jī)器人清潔器800繞過(guò)障礙物，以便機(jī)器人清潔器800不會(huì)由于障礙物停止行進(jìn)。所述異物量探測(cè)器916探測(cè)機(jī)器人清潔器800中收集的異物數(shù)量，并將有關(guān)收集的異物量的信息提供給控制器914。通過(guò)異物量信息，所述控制器914檢查此刻機(jī)器人清潔器800中的異物量，并控制機(jī)器人清潔器800，以便當(dāng)異物量達(dá)到機(jī)器人清潔器800能夠容納的最大異物量時(shí)，停止清潔操作，并且將機(jī)器人清潔器800返回到系泊站802以排出異物。
所述發(fā)射機(jī)850、輪918和吸入單元920被連接到控制器914的輸出側(cè)。如參照?qǐng)D8所描述，所述發(fā)射機(jī)850發(fā)射預(yù)定頻率的無(wú)線電波。所述輪918被設(shè)置用于使機(jī)器人清潔器800移動(dòng)，并且包括用于前進(jìn)和倒退的驅(qū)動(dòng)輪，和用于改變行進(jìn)方向的方向改變輪。所述吸入單元920面對(duì)機(jī)器人清潔器800的下側(cè)，并在清潔區(qū)域中吸入地板上的異物，以將吸入的異物容納在機(jī)器人清潔器800的容納空間中。
在圖9中所示的機(jī)器人清潔器中，通過(guò)使用在接收從發(fā)射機(jī)850發(fā)射的無(wú)線電波過(guò)程中觀察到的多普勒頻移，探測(cè)發(fā)射機(jī)850的方向。在這種情況中，方向探測(cè)的原理與圖3-5的描述相同。
圖10是圖示在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)距離和方向的視圖。在圖10中，Y軸是在系泊站中預(yù)設(shè)的參考方向。首先，根據(jù)參照?qǐng)D5描述的方法和等式1和2獲得角度θ3，以探測(cè)機(jī)器人清潔器800的方向，并使用下面的等式4，探測(cè)從系泊站802的接收單元860的中心點(diǎn)1002到機(jī)器人清潔器800的發(fā)射機(jī)850的距離R。
[等式4] 在等式4中，r是從接收單元860的中心點(diǎn)1002到天線(例如天線860a)的距離，θ3是參考方向(Y軸)和機(jī)器人清潔器800的方向之間的角度，且θ′3是參考方向(Y軸)和天線860a沿其移動(dòng)的方向之間的角度。
在圖10中，其中天線860a位于的位置Vmax對(duì)應(yīng)于圖3中的點(diǎn)b，這樣天線860a具有沿遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)850的方向的最大速度，并且由于無(wú)線電波的傳播方向與天線860a的行進(jìn)方向平行，位置Vmax是其中由在所述點(diǎn)處的天線860a接收的無(wú)線電波的頻率減小最大程度的點(diǎn)。此外，由虛線代表并且天線860a位于的點(diǎn)V0對(duì)應(yīng)于圖3中的點(diǎn)a，這樣在天線860a和發(fā)射機(jī)850之間不存在相對(duì)移動(dòng)，并且由于無(wú)線電波的傳播方向與天線860a的行進(jìn)方向垂直，點(diǎn)V0是不會(huì)觀察到多普勒頻移的點(diǎn)，且天線860a接收的無(wú)線電波的頻率等于發(fā)射的無(wú)線電波的頻率。
當(dāng)發(fā)射機(jī)850的方向和發(fā)射機(jī)850與接收單元860之間距離R由等式1到4獲得時(shí)，經(jīng)數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872，系泊站802的控制器922將方向信息和距離信息發(fā)送到機(jī)器人清潔器800。通過(guò)數(shù)據(jù)接收機(jī)870，所述機(jī)器人清潔器800的控制器914接收方向信息和距離信息，并基于接收到的方向信息和距離信息，控制機(jī)器人清潔器800的行進(jìn)和位置。
例如，當(dāng)系泊站802與機(jī)器人清潔器800之間的距離和方向以與上述相同的方法被獲得并提供給機(jī)器人清潔器800時(shí)，在需要機(jī)器人清潔器800返回到系泊站802的情況中，機(jī)器人清潔器800基于所述距離信息和所述方向信息行進(jìn)，以便快速和準(zhǔn)確地返回到系泊站802。
在另一實(shí)例中，當(dāng)污物在要被清潔的區(qū)域的特定位置必須被機(jī)器人清潔器800快速移除，且機(jī)器人清潔器800被命令移動(dòng)到相應(yīng)位置時(shí)，利用系泊站802與機(jī)器人清潔器800之間的距離和其方向，獲得所述機(jī)器人清潔器800的當(dāng)前坐標(biāo)，并將其與機(jī)器人清潔器800移動(dòng)到特定位置的坐標(biāo)比較，以估算所需的行進(jìn)路徑，以便機(jī)器人清潔器800沿所估算的行進(jìn)路徑行進(jìn)。因此，所述機(jī)器人清潔器800能夠快速和準(zhǔn)確地移動(dòng)到目標(biāo)位置。
在均勻地在整個(gè)清潔區(qū)域行進(jìn)的同時(shí)，通過(guò)機(jī)器人清潔器800獲得并存儲(chǔ)其自身相對(duì)于系泊站802的距離和方向，可以實(shí)現(xiàn)特定位置的坐標(biāo)的獲取，并設(shè)定對(duì)應(yīng)于所存儲(chǔ)的距離和方向的坐標(biāo)值。此后，由于設(shè)定了特定坐標(biāo)，當(dāng)所述機(jī)器人清潔器800必須移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)時(shí)，所述機(jī)器人清潔器800移動(dòng)到滿足對(duì)應(yīng)于所述坐標(biāo)的距離信息和方向信息的位置。
圖11是圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法的流程圖，并圖示了當(dāng)機(jī)器人清潔器800必須從當(dāng)前位置移動(dòng)到另一位置時(shí)，通過(guò)發(fā)送機(jī)器人清潔器的當(dāng)前位置(距離和方向)和目標(biāo)坐標(biāo)，控制機(jī)器人清潔器800移動(dòng)到目標(biāo)坐標(biāo)的方法。如圖11所示，所述機(jī)器人清潔器800自主地行進(jìn)于清潔區(qū)域，或在待用過(guò)程中在特定位置處發(fā)射預(yù)定頻率的無(wú)線電波(1102)。類似地，當(dāng)所述機(jī)器人清潔器800從當(dāng)前位置移動(dòng)到另一位置時(shí)，所述系泊站802使接收單元860的天線860a到860d旋轉(zhuǎn)，以獲得機(jī)器人清潔器800的方向以及與機(jī)器人清潔器800離開(kāi)(到系泊站802的位置)的距離，并觀察所接收的無(wú)線電波的多普勒頻移(1104)。所述系泊站802將接收單元860觀察到的多普勒頻移(頻率變化)代入等式1，2，3和4，以探測(cè)機(jī)器人清潔器800的方向以及與機(jī)器人清潔器800離開(kāi)的距離(1106)。
通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872，所述系泊站802將探測(cè)到的機(jī)器人清潔器800的當(dāng)前方向信息和距離信息發(fā)送到機(jī)器人清潔器800(1108)。此外，通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)872，所述系泊站802還將機(jī)器人清潔器800將移動(dòng)到的位置的目標(biāo)坐標(biāo)發(fā)送給機(jī)器人清潔器800(1110)。通過(guò)數(shù)據(jù)接收單元870，所述機(jī)器人清潔器800接收從系泊站802發(fā)送的其方向信息和距離信息以及目標(biāo)坐標(biāo)，并基于所述信息，移動(dòng)到目標(biāo)坐標(biāo)的位置(1112)。
所述機(jī)器人清潔器800確定在行進(jìn)過(guò)程中到目標(biāo)位置的行進(jìn)路徑中是否存在障礙物(1114)。如果在行進(jìn)路徑中存在障礙物(1114中為‘是’)，執(zhí)行障礙物回避行進(jìn)(1116)。此外，由于在障礙物回避行進(jìn)過(guò)程中，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)系泊站的方向信息，所述控制操作返回到控制框712以基于目標(biāo)位置的坐標(biāo)設(shè)定新的行進(jìn)方向。如果在行進(jìn)通路中不存在障礙物(在1114中‘否’)，根據(jù)當(dāng)前方向信息，所述機(jī)器人清潔器800移動(dòng)到目標(biāo)位置，并且在到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，停止移動(dòng)(1118)。到達(dá)后，根據(jù)行程目標(biāo)，異物被排出、電池被充電、執(zhí)行自動(dòng)清潔或執(zhí)行待用模式。
圖12是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三實(shí)施例的方面，圖12中所示的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)基本采用圖1中的機(jī)器人清潔器的結(jié)構(gòu)，并構(gòu)造了機(jī)器人清潔器1200的控制器1214和方向探測(cè)器1206的結(jié)構(gòu)和功能，并增加了發(fā)射機(jī)150a至150c的數(shù)目。
發(fā)射預(yù)定頻率的無(wú)線電波用的多個(gè)發(fā)射機(jī)150a到150c并不局限于安裝在系泊站102中，而不考慮其位置和數(shù)量，分別包括發(fā)射機(jī)和其它外圍電路的多個(gè)站可被安裝在其中機(jī)器人清潔器120工作的工作區(qū)域內(nèi)。然而，在將發(fā)射機(jī)150a到150c安裝在機(jī)器人清潔器1200的工作區(qū)域中的情況中，發(fā)射機(jī)150a到150c通常被安裝在預(yù)定位置，以便所述位置被用作機(jī)器人清潔器1200確定其自身位置時(shí)的參考位置。在這個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射頻率彼此不同的各自的無(wú)線電波(或聲波)，并且機(jī)器人清潔器1200利用從發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的無(wú)線電波的不同的固有頻率，區(qū)分各個(gè)發(fā)射機(jī)150a到150c。
如圖12所示，所述機(jī)器人清潔器1200的控制系統(tǒng)包括控制器1214，所述控制器1214用于控制機(jī)器人清潔器1200的全部操作。所述控制器1214的輸入側(cè)電連接到與控制器1214連通的頻率探測(cè)器204、方向探測(cè)器1206、行進(jìn)距離探測(cè)器208、剩余電量探測(cè)器212、障礙物探測(cè)器106和異物量探測(cè)器216。所述頻率探測(cè)器204接收從發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的固有頻率無(wú)線電波，并探測(cè)所接收的無(wú)線電波的頻率。由于機(jī)器人清潔器1200的天線160a到160d沿圓形軌跡移動(dòng)，因多普勒頻移，天線160a到160d實(shí)際探測(cè)的無(wú)線電波的頻率(多普勒頻率)根據(jù)天線160a到160d的位置可能會(huì)具有不同于從發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的無(wú)線電波的頻率(初始頻率)的值?；陬l率探測(cè)器204探測(cè)的頻率，所述方向探測(cè)器1206探測(cè)朝向各個(gè)發(fā)射機(jī)150a到150c的方向(即，朝向發(fā)射無(wú)線電波的位置的方向)，并將對(duì)應(yīng)的發(fā)射機(jī)150a到150c的方向信息提供給控制器1214。所述行進(jìn)距離探測(cè)器208探測(cè)機(jī)器人清潔器1200的行進(jìn)距離并將其提供給控制器1214。所述機(jī)器人清潔器1200的行進(jìn)距離可由編碼器通過(guò)探測(cè)輪218的旋轉(zhuǎn)獲得。所述剩余電量探測(cè)器212探測(cè)電池1210的剩余電量，并將有關(guān)剩余電量的信息提供給控制器1214。當(dāng)由于電池剩余電量變小而必須對(duì)電池1210充電時(shí)，所述控制器1214控制機(jī)器人清潔器1200即刻停止執(zhí)行工作，返回到系泊站102，以便對(duì)電池1210充電。所述障礙物探測(cè)器106探測(cè)在行進(jìn)過(guò)程中機(jī)器人清潔器1200前方是否存在障礙物，并將有關(guān)障礙物的信息提供給控制器1214?；谒稣系K物信息，所述控制器1214改變行進(jìn)路徑以使機(jī)器人清潔器1200繞過(guò)障礙物，以便機(jī)器人清潔器1200不會(huì)由于障礙物停止行進(jìn)。所述異物量探測(cè)器216探測(cè)機(jī)器人清潔器1200中收集的異物數(shù)量，并將有關(guān)所收集異物量的信息提供給控制器1214。通過(guò)異物量信息，所述控制器1214檢查此刻機(jī)器人清潔器1200中的異物量，并控制機(jī)器人清潔器1200，以便當(dāng)異物量達(dá)到機(jī)器人清潔器100能夠容納的最大異物量時(shí)，停止清潔操作，并且機(jī)器人清潔器1200返回到系泊站102以排出異物。
所述旋轉(zhuǎn)體160e、輪218和吸入單元220被連接到控制器1214的輸出側(cè)。所述旋轉(zhuǎn)體160e是參照?qǐng)D1描述的接收單元160的構(gòu)件中的一個(gè)，并使天線160a到160d沿預(yù)定軌跡移動(dòng)。所述輪218被設(shè)置用于使機(jī)器人清潔器1200移動(dòng)，并且包括用于前進(jìn)和倒退的驅(qū)動(dòng)輪，和用于改變行進(jìn)方向的方向改變輪。所述吸入單元220面對(duì)機(jī)器人清潔器1200的下側(cè)，并在清潔區(qū)域中吸入地板上的異物，以將吸入的異物容納在機(jī)器人清潔器1200的容納空間中。
包括驅(qū)動(dòng)輪和方向改變輪的所述輪218允許機(jī)器人清潔器1200在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)旋轉(zhuǎn)。因此，如果利用機(jī)器人清潔器1200的操作屬性，代替使用接收單元160的旋轉(zhuǎn)體160e，所述天線160a到160d可通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)器人清潔器1200得以旋轉(zhuǎn)。
在圖12中所示的機(jī)器人清潔器中，利用在接收從150a到150c發(fā)射的無(wú)線電波過(guò)程中觀察的多普勒頻移，探測(cè)發(fā)射機(jī)150a到150c的各個(gè)方向。在這種情況中使用的探測(cè)方向的原理與參照?qǐng)D3-5所描述的相同。
圖13是圖示在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)中通過(guò)觀察多普勒頻移探測(cè)位置的視圖。如圖13所示，三臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c被安裝在其中機(jī)器人清潔器1200工作的區(qū)域1300內(nèi)的預(yù)定點(diǎn)處，并且各臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射固有頻率彼此不同的無(wú)線電波。通過(guò)旋轉(zhuǎn)天線160a到160d，所述機(jī)器人清潔器1200接收從各臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的固有頻率的無(wú)線電波，并觀察所接收的無(wú)線電波的多普勒頻移，從而獲得有關(guān)各臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c自機(jī)器人清潔器120的當(dāng)前位置的方向，并探測(cè)從所述方向的角度θ4和θ5。
換言之，圖13的天線(例如160a)的三個(gè)點(diǎn)a1，a2，和a3是對(duì)應(yīng)于其中未從三臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的無(wú)線電波觀察到多普勒頻移的圖3的點(diǎn)a的位置。因此，由于天線160a位于點(diǎn)a1時(shí)，從發(fā)射機(jī)150a發(fā)射并由天線160a接收的無(wú)線電波的多普勒頻移為0，所以可以獲得發(fā)射機(jī)150a的方向。采用相同的方式，可以獲得天線160a位于點(diǎn)a2處時(shí)另一發(fā)射機(jī)150b的方向，并且可以獲得天線160a位于點(diǎn)a3處時(shí)剩下的發(fā)射機(jī)150c的方向。當(dāng)獲得三臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c的方向信息時(shí)，角度θ4和θ5能夠從所述信息獲得，并且如上所述，等式1和2可用于獲得各臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c的方向。
同樣地，如果安裝了三臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c，并當(dāng)接收從三臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的無(wú)線電波時(shí)，觀察到各臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c相對(duì)于使用多普勒頻移的機(jī)器人清潔器1200的方向，可以獲得機(jī)器人清潔器1200的當(dāng)前位置。換言之，如果僅使用兩臺(tái)發(fā)射機(jī)(例如，150a和150b)，可以獲得角度θ4。然而，由于在區(qū)域1300內(nèi)的預(yù)定曲線上存在很多其中兩臺(tái)發(fā)射機(jī)150a和150b與機(jī)器人清潔器1200之間形成角度θ4的位置，所述機(jī)器人清潔器1200的準(zhǔn)確位置無(wú)法僅從一個(gè)角度獲得。因此，當(dāng)增加另一發(fā)射機(jī)150c以獲得角度θ5，通過(guò)考慮角度θ4和θ5，滿足角度θ4的曲線與滿足角度θ5的曲線之間的單一交叉點(diǎn)被獲得，并且交叉點(diǎn)為所述機(jī)器人清潔器1200的當(dāng)前位置。結(jié)果，當(dāng)使用安裝在不同位置的至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c時(shí)，可以準(zhǔn)確地獲得所述機(jī)器人清潔器1200的當(dāng)前位置。
同樣地，當(dāng)獲得所述機(jī)器人清潔器1200的當(dāng)前位置時(shí)，所述機(jī)器人清潔器1200移動(dòng)到的目標(biāo)位置的坐標(biāo)被提供給所述機(jī)器人清潔器1200，以便所述機(jī)器人清潔器1200可移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于所述坐標(biāo)的位置。為此，所述機(jī)器人清潔器1200的控制器1214典型地包括查詢表，用于根據(jù)區(qū)域1300內(nèi)的各個(gè)位置提供坐標(biāo)信息。
通過(guò)設(shè)定對(duì)應(yīng)于角度θ4和θ5的坐標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域1300內(nèi)的特定位置的坐標(biāo)的獲得，當(dāng)所述機(jī)器人清潔器1200均勻地行進(jìn)于區(qū)域1300時(shí)所述角度θ4和θ5根據(jù)機(jī)器人清潔器1200的位置變化。此后，當(dāng)特定位置的坐標(biāo)被設(shè)定并且機(jī)器人清潔器1200必須移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于所述坐標(biāo)的位置時(shí)，所述機(jī)器人清潔器1200剛好移動(dòng)到滿足對(duì)應(yīng)于所述坐標(biāo)的角度θ4和θ5的位置。
在圖13中，當(dāng)確定從三部發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的不同頻率的無(wú)線電波時(shí)，需要考慮安裝在機(jī)器人清潔器中的接收單元160的旋轉(zhuǎn)體160e的旋轉(zhuǎn)速度。由于機(jī)器人清潔器1200使用接收單元160接收的無(wú)線電波頻率區(qū)分三臺(tái)發(fā)射機(jī)150a到150c的各個(gè)方向，所以僅當(dāng)根據(jù)發(fā)射機(jī)150a到150c的無(wú)線電波，由接收單元160的天線160a到160c實(shí)際觀察的無(wú)線電波頻率的最大增加和最大減小之間的頻帶沒(méi)有彼此重疊時(shí)，各個(gè)發(fā)射機(jī)150a到150c的方向可通過(guò)區(qū)分各個(gè)發(fā)射機(jī)150a到150c的固有頻率確定。
圖14是圖示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法的流程圖，并圖示了當(dāng)機(jī)器人清潔器1200必須從當(dāng)前位置移動(dòng)到另一位置時(shí)，基于有關(guān)機(jī)器人清潔器1200的當(dāng)前位置的信息，控制機(jī)器人清潔器1200移動(dòng)到目標(biāo)位置的方法。如圖14所示，所述機(jī)器人清潔器1200在自主地行進(jìn)于清潔區(qū)域或處于待用狀態(tài)的同時(shí)，接收從三部發(fā)射機(jī)150a到150c發(fā)射的不同頻率的無(wú)線電波(1402)。在這種情況中，為獲得其當(dāng)前位置，所述機(jī)器人清潔器1200旋轉(zhuǎn)接收單元160的天線160a到160c，以觀察各個(gè)無(wú)線電波的多普勒頻移(1404)。所述機(jī)器人清潔器1200將接收單元160觀察到的多普勒頻移(頻率變化)代入等式1和2，以探測(cè)各個(gè)發(fā)射機(jī)150a到150c的方向(1406)。所述機(jī)器人清潔器1200由發(fā)射機(jī)150a到150c的方向信息獲得圖13中的角度θ4和θ5，并利用角度θ4和θ5確定機(jī)器人清潔器1200的當(dāng)前位置(1410)。
如果所述機(jī)器人清潔器1200必須移動(dòng)到區(qū)域1300內(nèi)的任何位置，基于其當(dāng)前位置和目標(biāo)位置的坐標(biāo)，所述機(jī)器人清潔器1200移動(dòng)到目標(biāo)位置(1412)。
所述機(jī)器人清潔器1200檢查在行進(jìn)過(guò)程中行進(jìn)路徑中是否存在障礙物(1414)。如果在行進(jìn)路徑中存在障礙物(1414中‘是’)，執(zhí)行障礙物回避行進(jìn)(1416)。此外，由于在障礙物回避行進(jìn)過(guò)程中，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)系泊站的方向信息，所述控制操作返回到控制框712以基于目標(biāo)位置的坐標(biāo)設(shè)定新的行進(jìn)方向。如果在行進(jìn)通路中不存在障礙物(在1414中‘否’)，所述機(jī)器人清潔器1200根據(jù)當(dāng)前方向信息，行進(jìn)到目標(biāo)位置，并且當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置時(shí)移動(dòng)完成(1418)。
在到達(dá)后，根據(jù)行進(jìn)的目的，異物被排出、電池被充電、執(zhí)行自動(dòng)清潔或執(zhí)行待用模式。
根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)及其控制方法，使用由廉價(jià)設(shè)備而不是需要諸如攝像機(jī)的昂貴設(shè)備的視覺(jué)系統(tǒng)觀察的多普勒頻移，可以獲得機(jī)器人清潔器和站之間的相對(duì)位置，從而可以降低機(jī)器人清潔器的制造成本。
此外，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)及其控制方法，機(jī)器人清潔器可以在比使用RF信號(hào)或視覺(jué)系統(tǒng)的情況更寬的區(qū)域中得到控制，從而可以顯著擴(kuò)大機(jī)器人清潔器和站之間的探測(cè)區(qū)域。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)及其控制方法中，當(dāng)使用RF信號(hào)或視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，為了解決由于障礙物錯(cuò)誤探測(cè)位置和方向的問(wèn)題，使用了其中障礙物的影響相對(duì)小的多普勒頻移，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人清潔器和站之間的位置和方向的準(zhǔn)確探測(cè)。
雖然已顯示和描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到在不偏離本發(fā)明原則與精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例作出改動(dòng)，且本發(fā)明的保護(hù)范圍限定在權(quán)利要求及其等同物中。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，包括
機(jī)器人清潔器；和
站；
其中機(jī)器人清潔器和站之一發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)，并且另一個(gè)接收所述信號(hào)，以便基于用于接收信號(hào)的接收側(cè)所觀察的多普勒頻移，探測(cè)朝向用于發(fā)射信號(hào)的發(fā)射側(cè)的方向。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述站包括發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)，
所述機(jī)器人清潔器包括可移動(dòng)的接收單元，所述可移動(dòng)的接收單元被安裝用于接收從所述站的發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)、并用于觀察所接收的信號(hào)的多普勒頻移，且
基于接收單元觀察的多普勒頻移，探測(cè)所述站的方向。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從所述站發(fā)射的信號(hào)。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線沿機(jī)器人清潔器在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝著天線；且
所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元的移動(dòng)是天線沿機(jī)器人清潔器的、機(jī)器人清潔器行進(jìn)經(jīng)過(guò)預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡的移動(dòng)。
7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元還包括
頻率探測(cè)器，所述頻率探測(cè)器用于探測(cè)由接收單元接收的信號(hào)的頻率；和
方向探測(cè)器，所述方向探測(cè)器通過(guò)比較由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率和從所述站發(fā)射的信號(hào)的頻率來(lái)探測(cè)所述站位于的方向，并生成方向信息。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中當(dāng)從頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為所述站位于的方向。
9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中，當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示
其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離；
是θ1的角速度，且
是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
10、根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中，當(dāng)由于天線移動(dòng)經(jīng)過(guò)沿機(jī)器人清潔器的預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ2由下面的等式表示
其中，
是指示機(jī)器人清潔器的行進(jìn)位移的向量V的X方向線速度， 所述X方向平行于從所述站發(fā)射的信號(hào)的傳播方向；且|V|是向量V大小(即速度)。
11、根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中，當(dāng)天線的數(shù)量是2副或更多時(shí)，所述天線以預(yù)定間隔安裝。
12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述站包括系泊站，所述系泊站用于對(duì)機(jī)器人清潔器充電和排出異物。
13、一種包括機(jī)器人清潔器和站的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，所述方法包括以下步驟
從所述機(jī)器人清潔器和所述站之一發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)，其中所述信號(hào)被另一個(gè)接收；和
基于由接收信號(hào)的接收側(cè)所觀察的多普勒頻移，探測(cè)發(fā)射信號(hào)的發(fā)射側(cè)的位置的方向。
14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述站通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)；
所述機(jī)器人清潔器通過(guò)接收單元接收從所述站發(fā)射的信號(hào)；
所述接收單元確定是否觀察到多普勒頻移；和
基于多普勒頻移的觀察，探測(cè)所述站位于的方向。
15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從所述站發(fā)射的信號(hào)。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線沿機(jī)器人清潔器在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
17、根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)、并且其中安裝著天線；且
所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
18、根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元的移動(dòng)是天線沿機(jī)器人清潔器的、機(jī)器人清潔器行進(jìn)經(jīng)過(guò)預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡的移動(dòng)。
19、根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)從頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為所述站位于的方向。
20、根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中的一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示
其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離；
是θ1的角速度，且
是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
21、根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)由于天線移動(dòng)經(jīng)過(guò)沿機(jī)器人清潔器的預(yù)定位移的行進(jìn)軌跡，觀察到多普勒頻移時(shí)，所述機(jī)器人清潔器的正方向和所述站位于的方向之間的角度θ2由下面的等式表示
其中，
是指示機(jī)器人清潔器的行進(jìn)位移的向量V的X方向線速度，所述X方向平行于從所述站發(fā)射的信號(hào)的傳播方向，且|V|是向量V大小(即速度)。
22、一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，包括
機(jī)器人清潔器，所述機(jī)器人清潔器用于發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)；和
站，所述站包括可移動(dòng)接收單元，所述可移動(dòng)接收單元用于接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)，并用于觀察所接收信號(hào)的多普勒頻移，并基于接收單元所觀察的多普勒頻移，探測(cè)機(jī)器人清潔器位于的方向和與機(jī)器人清潔器離開(kāi)的距離。
23、根據(jù)權(quán)利要求22所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)。
24、根據(jù)權(quán)利要求23所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在站中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝有天線；且
所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
25、根據(jù)權(quán)利要求23所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元還包括
頻率探測(cè)器，所述頻率探測(cè)器用于探測(cè)由接收單元接收的信號(hào)的頻率；和
方向探測(cè)器，所述方向探測(cè)器通過(guò)比較由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率和從所述機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)的頻率來(lái)探測(cè)所述站位于的方向，并生成方向信息。
26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中當(dāng)從頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為機(jī)器人清潔器位于的方向。
27、根據(jù)權(quán)利要求23所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中當(dāng)由于天線沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，天線指示的方向和所述機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示
其中，r是從旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸到天線的距離，
是θ1的角速度，且
是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于指示方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
28、根據(jù)權(quán)利要求23所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中從接收單元的中心點(diǎn)到機(jī)器人清潔器的發(fā)射機(jī)的距離R由下面的等式表示
其中，r是從接收單元的中心點(diǎn)到天線的距離；θ3是接收單元的預(yù)定參考方向和機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度；且θ3′是參考方向和其中天線朝向的方向之間的角度。
29、根據(jù)權(quán)利要求23所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中，當(dāng)天線的數(shù)量是2副或更多時(shí)，所述天線以預(yù)定間隔安裝。
30、根據(jù)權(quán)利要求22所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述站包括系泊站，所述系泊站用于對(duì)機(jī)器人清潔器充電和排出異物。
31、一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
從機(jī)器人清潔器發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)；
通過(guò)接收單元，所述站接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)；
確定接收單元是否觀察到多普勒頻移；和
基于多普勒頻移，探測(cè)機(jī)器人清潔器位于的方向和與機(jī)器人清潔器離開(kāi)的距離。
32、根據(jù)權(quán)利要求31所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從機(jī)器人清潔器發(fā)射的信號(hào)。
33、根據(jù)權(quán)利要求32所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在站中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝有天線；且
所述接收單元的移動(dòng)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
34、根據(jù)權(quán)利要求31所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)從接收單元接收的信號(hào)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為所述機(jī)器人清潔器位于的方向。
35、根據(jù)權(quán)利要求32所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中，當(dāng)由于天線沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，天線指示的方向和所述機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示
其中，r是從旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸到天線的距離，
是θ1的角速度，且
是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡移動(dòng)的天線位于指示方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
36、根據(jù)權(quán)利要求32所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中從接收單元的中心點(diǎn)到機(jī)器人清潔器的發(fā)射機(jī)的距離R由下面的等式表示
其中，r是從接收單元的中心點(diǎn)到天線的距離；θ3是接收單元的預(yù)定參考方向和機(jī)器人清潔器位于的方向之間的角度；且θ3′是參考方向和其中天線朝向的方向之間的角度。
37、一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，包括
至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)射彼此不同的預(yù)定固有頻率的信號(hào)和
站，所述站包括可移動(dòng)接收單元，所述可移動(dòng)接收單元用于接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)，并用于觀察所接收信號(hào)的多普勒頻移，并用于基于由接收單元觀察的多普勒頻移獲得所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)中的每一個(gè)的方向信息，和基于所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)的方向信息獲得所述站的當(dāng)前相對(duì)位置。
38、根據(jù)權(quán)利要求37所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)。
39、根據(jù)權(quán)利要求38所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝著天線；且
所述接收單元的旋轉(zhuǎn)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
40、根據(jù)權(quán)利要求38所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述接收單元還包括
頻率探測(cè)器，所述頻率探測(cè)器用于探測(cè)由接收單元接收的信號(hào)的頻率；和
方向探測(cè)器，所述方向探測(cè)器通過(guò)比較由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率和從所述站發(fā)射的信號(hào)的頻率來(lái)探測(cè)所述至少三個(gè)發(fā)射機(jī)位于的方向，并生成方向信息。
41、根據(jù)權(quán)利要求40所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中當(dāng)從由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向。
42、根據(jù)權(quán)利要求38所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中，當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中的一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，機(jī)器人清潔器的正方向和至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示
其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離；
是θ1的角速度；且
是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
43、根據(jù)權(quán)利要求38所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)包括第一發(fā)射機(jī)、第二發(fā)射機(jī)和第三發(fā)射機(jī)；且
通過(guò)估算由第一發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第二發(fā)射機(jī)形成的第一角度，和由第二發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第三發(fā)射機(jī)形成的第二角度，并考慮第一角度和第二角度，探測(cè)機(jī)器人清潔器的當(dāng)前位置。
44、根據(jù)權(quán)利要求38所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中以均勻間隔安裝有多副天線。
45、根據(jù)權(quán)利要求37所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)的一個(gè)包括系泊站，所述系泊站用于對(duì)機(jī)器人清潔器充電和排出異物。
46、根據(jù)權(quán)利要求37所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)，其中所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)被安裝在預(yù)定的固定位置處。
47、一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射預(yù)定固有頻率的信號(hào)；
通過(guò)接收單元，由機(jī)器人清潔器接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)；
確定接收單元是否觀察到多普勒頻移；和
基于多普勒頻移的觀察，探測(cè)其中至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向。
48、根據(jù)權(quán)利要求47所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元包括天線，所述天線用于接收從至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)。
49、根據(jù)權(quán)利要求48所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述接收單元還包括旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體被設(shè)置用于在機(jī)器人清潔器中旋轉(zhuǎn)，并且其中安裝著天線；且
所述接收單元的旋轉(zhuǎn)是接收單元的天線由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而沿旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡的移動(dòng)。
50、根據(jù)權(quán)利要求48所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中當(dāng)從由頻率探測(cè)器探測(cè)的頻率未觀察到多普勒頻移時(shí)，所述方向探測(cè)器將由天線指示的方向確定為至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向。
51、根據(jù)權(quán)利要求48所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中，當(dāng)由于天線沿機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軌跡和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軌跡中的一條軌跡移動(dòng)，觀察到多普勒頻移時(shí)，機(jī)器人清潔器的正方向和至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)位于的方向之間的角度θ1由下面的等式表示
其中，r是從旋轉(zhuǎn)體和機(jī)器人清潔器的旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)到天線的距離；
是θ1的角速度；且
是當(dāng)沿旋轉(zhuǎn)軌跡行進(jìn)的天線位于機(jī)器人清潔器的正方向時(shí)，天線在平行于信號(hào)的傳播方向的方向上的線速度。
52、根據(jù)權(quán)利要求48所述的機(jī)器人清潔器系統(tǒng)的控制方法，其中所述至少三臺(tái)發(fā)射機(jī)包括第一發(fā)射機(jī)、第二發(fā)射機(jī)和第三發(fā)射機(jī)；且
通過(guò)估算由第一發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第二發(fā)射機(jī)形成的第一角度，和由第二發(fā)射機(jī)、機(jī)器人清潔器和第三發(fā)射機(jī)形成的第二角度，并考慮第一角度和第二角度，探測(cè)機(jī)器人清潔器的當(dāng)前位置。
全文摘要
一種機(jī)器人清潔器系統(tǒng)及其控制方法減小了制造成本，擴(kuò)大的探測(cè)距離，并準(zhǔn)確地控制機(jī)器人清潔器的移動(dòng)和定位。該機(jī)器人清潔器系統(tǒng)包括機(jī)器人清潔器和站。該機(jī)器人清潔器和該站之一發(fā)射預(yù)定頻率的信號(hào)，并且另一個(gè)接收該信號(hào)，以便基于接收信號(hào)的接收側(cè)所觀察的多普勒頻移，探測(cè)朝向用于發(fā)射信號(hào)的發(fā)射側(cè)的方向。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101095606SQ20071010452
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者鄭宇廉, 朱載晚, 薰 魏, 金東元, 洪準(zhǔn)杓, 金龍?zhí)?申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社