一种扫地机器人被困检测方法
【专利摘要】本发明公开了提供一种扫地机器人被困检测方法，步骤1，在机身四周均匀设置四个超声波传感器和四个测距传感器；步骤2，检测到启动信号，扫地机器人开始工作；步骤3，超声波传感器启动，进行障碍物检测，得到障碍物信息；步骤4，前方是否有障碍物，若有障碍物，则依次检测后、左、右三个方位是否有障碍物；步骤5，判断障碍物与机身距离是否达到预设值，若未达到预设值，重新获取机身与障碍物之间的距离；若达到预设值，则主电机驱动机身向无障碍物的方位移动，若四个方位均有障碍物，则执行脱困步骤。本发明能够使扫地机器人的工作时及时绕开障碍物，或在清扫死角时避免直接碰撞，并在扫地机器人机身被卡住时，通过图像识别分析得到机身的运动轨迹，帮助机身自动脱困。
【专利说明】
一种扫地机器人被困检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及自动化控制技术领域，尤其是涉及一种扫地机器人被困检测方法。
【背景技术】
[0002]扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。因为其简单操作的功能及便利性，现今已慢慢普及，成为上班族或是现代家庭的常用家电用品。机身为自动化技术的可移动装置，与有集尘盒的真空吸尘装置，配合机身设定控制路径，在室内反复行走，如:沿边清扫、集中清扫、随机清扫、直线清扫等路径打扫，并辅以边刷、中央主刷旋转、抹布等方式，加强打扫效果，以完成拟人化居家清洁效果。
[0003]公开号为CN105011866的发明专利公开了一种扫地机器人，包括用于清扫和储存垃圾的主清洁机，用于移动垃圾的子清洁机，子清洁机可分离地装设于主清洁机上，子清洁机与主清洁机之间进行无线通讯，该扫地机器人的主清洁机前方设有感应器，可侦测障碍物，如遇到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，但仅在主清洁机前方设置感应器用于侦测障碍物，若遇到主清洁机或子清洁机被卡住时，只能由用户找到后人工解困，而一般情况下扫地机器人被卡住的地方可能是床、柜、沙发下不易进入的地方，为用户带来了很多不便。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种扫地机器人被困检测方法，用以实现障碍物的实时检测及机身被卡住时的自动脱困。
[0005]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种扫地机器人被困检测方法，包括如下步骤:
步骤1，在机身四周均匀设置四个超声波传感器和四个测距传感器，所述超声波传感器用于检测机身前、后、左、右四个方位的障碍物，所述测距传感器用于机身与障碍物的距离检测;在机身上设置CMOS模块，用于采集图像帧数据；
步骤2，检测到启动信号，扫地机器人开始工作；
步骤3，超声波传感器启动，进行障碍物检测，得到障碍物信息；
步骤4，前方是否有障碍物，若无障碍物，则执行步骤2;若有障碍物，则依次检测后、左、右三个方位是否有障碍物，若所述后、左、右三个方位均无障碍物，则执行步骤2，若所述后、左、右三个方位中的至少一个方位有障碍物，则启动测距传感器，获取机身与障碍物之间的距离；
步骤5，判断障碍物与机身距离是否达到预设值，若未达到预设值，则启动测距传感器，重新获取机身与障碍物之间的距离;若达到预设值，则主电机驱动机身向无障碍物的方位移动，若四个方位均有障碍物，则执行脱困步骤。
[0006]优选的，所述脱困步骤包括: 步骤6，获取CMOS模块采集到的图像帧；
步骤7，识别图像，根据识别出的图像中的物体位置，得到机身的运动轨迹；
步骤8，主电机开启最大速度，沿机身的运动轨迹移动；
步骤9，判断预设时间后，是否产生位移，且位移达到预设值，若是，则机身恢复正常速度，返回步骤2，若否，则扫地机器人停止工作;在收到启动的触发信号时，启动声光报警。
[0007]优选的，所述超声波传感器和测距传感器均设置在机身的侧壁上，所述超声波传感器和四个测距传感器上封装有透明视窗。
[0008]优选的，所述CMOS模块设置在机身的侧壁上，所述CMOS模块外封装有光学透镜。
[0009]优选的，所述超声波传感器和测距传感器在垂直方向上平行设置。
[0010]优选的，所述CMOS模块四周均匀设置多个LED白光灯。
[0011]本发明的有益效果是:
本发明采用超声波传感器与测距传感器进行障碍物的检测与障碍物距离的判断，使扫地机器人的工作时可及时绕开障碍物，或在清扫死角时避免直接碰撞。当扫地机器人机身被卡住时，通过图像识别分析得到机身的运动轨迹，主电机开启最大速度，帮助机身脱困。
[0012]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的流程图。
[0014]图2为本发明脱困步骤的流程图。
[0015]图3为本发明扫地机器人的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0017]如图1、图3所示，一种扫地机器人被困检测方法，包括如下步骤:
步骤1，在机身I四周均匀设置四个超声波传感器2和四个测距传感器6，超声波传感器2用于检测机身I前、后、左、右四个方位的障碍物，测距传感器6用于机身I与障碍物的距离检测;在机身I上设置CMOS模块4，用于采集图像帧数据；
步骤2，检测到启动信号，扫地机器人开始工作；
步骤3，超声波传感器启动，进行障碍物检测，得到障碍物信息；
步骤4，前方是否有障碍物，若无障碍物，则执行步骤2;若有障碍物，则依次检测后、左、右三个方位是否有障碍物，若后、左、右三个方位均无障碍物，则执行步骤2，若后、左、右三个方位中的至少一个方位有障碍物，则启动测距传感器，获取机身与障碍物之间的距离；步骤5，判断障碍物与机身距离是否达到预设值，若未达到预设值，则启动测距传感器，重新获取机身与障碍物之间的距离;若达到预设值，则主电机驱动机身向无障碍物的方位移动，若四个方位均有障碍物，则执行脱困步骤。
[0018]该实施例中，在机身I的侧面均匀设置四个超声波传感器2和四个测距传感器6，当热机机器人启动，开始工作时，超声波传感器启动，进行障碍物检测，当超声波传感器检测到前方有障碍物时，再依次判断其它三个方位是否有障碍物，因为如果有两个或两个以上方位都有障碍物，当机身与障碍物距离过近时，就有可能使得机身被卡住，进而扫地机器人无法正常工作。因此，在障碍物与机身距离未达到预设值时，例如预设值为lcm，当距离大于I cm时，扫地机器人继续沿原来的方向移动，进行清扫工作，若距离等于I cm时，扫地机器人的机身与障碍物距离较近，为防止机身被困，则主电机驱动机身向无障碍物的方位移动，这样，即可保证扫地机器人在工作时能清扫干净，不留死角，又可避免机身被卡住，影响正常工作，同时还可避免机身被磕碰、损坏。
[0019]在一个实施例中，如图2所示，脱困步骤包括:
步骤6，获取CMOS模块4采集到的图像帧；
步骤7，识别图像，根据识别出的图像中的物体位置，得到机身的运动轨迹；
步骤8，主电机开启最大速度，沿机身的运动轨迹移动；
步骤9，判断预设时间后，是否产生位移，且位移达到预设值，若是，则机身恢复正常速度，返回步骤2，若否，则扫地机器人停止工作;在收到启动的触发信号时，启动声光报警。
[0020]该实施例中，当扫地机器人被困时，有两种情况，第一种是可以机身被卡，可能自动脱困；第二种是机身落入相对较深的凹部，扫地机器人通过自身无法脱困。针对这两种情况，该实施例中通过识别CMOS模块4采集到的图像帧，得到机身的运动轨迹，主电机以最大速度驱动机身沿与之前运动轨迹相反的方向移动，一般来说，根据运动轨迹即可脱困，但是遇到上述第二种情况时，扫地机器人无法脱困。此时在预设时间后检测位移判断机身是否脱困，例如，在Imin后，若主电机开启最大速度，此时机身必然产生相对较长的位移，根据主电机的最大速度结合运动轨迹得到位移数据，因在脱困时可能会花费少许时间，位移的预设值可选择计算的位移数据的一半，若达到预设值，则认定机身已脱困，恢复正常速度，扫地机器人正常工作。则未达到预设值，则扫地机器人遇到了上述第二种情形，机身无法自行脱困，需要人工解困，此时扫地机器人停止工作，进入待机状态，在收到启动的触发信号，即开始扫地机器人工作的触发信号时，进行声光报警，以便用户及时找到被困的扫地机器人。在一般家庭使用场合，第二种情形较为少见，一般情况下扫地机器人均可自行脱困，而无需麻烦用户去寻找被困的扫地机器人。
[0021]在一个实施例中，如图3所示，超声波传感器2和测距传感器6均设置在机身I的侧壁上，超声波传感器2和四个测距传感器6上封装有透明视窗。
[0022]该实施例中，为了更好地发现机身四周的障碍物，本实施例中采用在机身侧壁四周均匀设置四个超声波传感器，可以检测四个方位的障碍物，更有利于判断扫地机器人机身附近的障碍物情况。在发现障碍物后，为了进一步判断机身距离障碍物的远近距离，通过在机身侧壁四周均匀设置四个测距传感器，可检测机身距离四周障碍物的距离，判断是否需要执行下一步动作。
[0023]由于扫地机器人在工作时或在使用完毕放置时，机身比较容易出现磕碰情况，为了使得超声波传感器和测距传感器更好地工作，降低传感器被磕碰出现故障，因此将两种传感器均设置在机身侧壁内，并为了不影响传感器的正常工作，在传感器外的机身侧壁上封装透明视窗。
[0024]在一个实施例中，如图3所示，CMOS模块4设置在机身I的侧壁上，CMOS模块5外封装有光学透镜3。
[0025]该实施例中，将CMOS模块设置在机身的侧壁上用于图像采集，在机身的侧壁上更有利于采集机身四周的图像数据，同时为了避免磕碰损坏CMOS模块，本发明在CMOS模块外的机身侧壁上封装光学透镜。
[0026]在一个实施例中，如图3所示，超声波传感器2和测距传感器6在垂直方向上平行设置。
[0027]该实施例中，在超声波传感器检测到某个方位有障碍物时，为了更好测距，将测距传感器设置在超声波传感器的正上方或正下方，这样得到的测距数据更加精确。
[0028]在一个实施例中，如图3所示，CMOS模块4四周均匀设置多个LED白光灯5。
[0029]该实施例中，目前白色LED发光效率已经突破120LM/W，是白炽灯15LM/W的8倍，是荧光灯50LM/W的2倍多。LED的光谱中没有紫外线和红外线成分，所以不会发热，不产生有害辐射。而且LED的光通量半衰期大于5万小时，可以正常使用20年，器件寿命一般都在10万小时以上，是荧光灯寿命的10倍，是白炽灯的100倍，所以基本不会损坏，这种灯具具有非常好的节能长寿命特性。该实施例中，在CMOS模块四周设置多个LED白光灯，在扫地机器人工作时，自动检测环境光对比度，当环境光线过暗时会影响CMOS模块采集到的图像质量，此时根据环境光线的亮度，控制需要开启的LED白光灯的数量，开启一部分或全部LED白光灯，以达到最佳的图像采集质量。
[0030]说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种扫地机器人被困检测方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤I，在机身四周均匀设置四个超声波传感器和四个测距传感器，所述超声波传感器用于检测机身前、后、左、右四个方位的障碍物，所述测距传感器用于机身与障碍物的距离检测;在机身上设置CMOS模块，用于采集图像帧数据； 步骤2，检测到启动信号，扫地机器人开始工作； 步骤3，超声波传感器启动，进行障碍物检测，得到障碍物信息； 步骤4，前方是否有障碍物，若无障碍物，则执行步骤2;若有障碍物，则依次检测后、左、右三个方位是否有障碍物，若所述后、左、右三个方位均无障碍物，则执行步骤2，若所述后、左、右三个方位中的至少一个方位有障碍物，则启动测距传感器，获取机身与障碍物之间的距离； 步骤5，判断障碍物与机身距离是否达到预设值，若未达到预设值，则启动测距传感器，重新获取机身与障碍物之间的距离;若达到预设值，则主电机驱动机身向无障碍物的方位移动，若四个方位均有障碍物，则执行脱困步骤。2.根据权利要求1所述的一种扫地机器人被困检测方法，其特征在于:所述脱困步骤包括: 步骤6，获取CMOS模块采集到的图像帧； 步骤7，识别图像，根据识别出的图像中的物体位置，得到机身的运动轨迹； 步骤8，主电机开启最大速度，沿机身的运动轨迹移动； 步骤9，判断预设时间后，是否产生位移，且位移达到预设值，若是，则机身恢复正常速度，返回步骤2，若否，则扫地机器人停止工作;在收到启动的触发信号时，启动声光报警。3.根据权利要求1或2所述的一种扫地机器人被困检测方法，其特征在于:所述超声波传感器和测距传感器均设置在机身的侧壁上，所述超声波传感器和四个测距传感器上封装有透明视窗。4.根据权利要求1或2所述的一种扫地机器人被困检测方法，其特征在于:所述CMOS模块设置在机身的侧壁上，所述CMOS模块外封装有光学透镜。5.根据权利要求1所述的一种扫地机器人被困检测方法，其特征在于:所述超声波传感器和测距传感器在垂直方向上平行设置。6.根据权利要求1所述的一种扫地机器人被困检测方法，其特征在于:所述CMOS模块四周均匀设置多个LED白光灯。
【文档编号】G01S15/02GK106093948SQ201610392003
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月3日 公开号201610392003.3, CN 106093948 A, CN 106093948A, CN 201610392003, CN-A-106093948, CN106093948 A, CN106093948A, CN201610392003, CN201610392003.3
【发明人】刘尚争, 刘群坡, 王泽生, 杨旭, 朱清慧, 翟天嵩
【申请人】南阳中衡智能科技有限公司