機器人清潔器的制造方法
【專利摘要】一種機器人清潔器包括：主體、光發送單元、圖像傳感器、基座、旋轉驅動單元、傾斜單元以及傾斜驅動單元。所述光發送單元發射光。從所述光發送單元發射并被反射或散射的光形成在所述圖像傳感器上。所述基座支撐所述光發送單元和所述圖像傳感器，并且可旋轉地布置在所述主體中。所述旋轉驅動單元旋轉所述基座。所述傾斜單元使所述光發送單元和所述圖像傳感器傾斜。
【專利說明】機器人清潔器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請請求2013年3月5日提交的申請號為10-2013-0023557的韓國專利申請的優先權，其通過引用合并于此。
【技術領域】
[0003]本發明涉及一種機器人清潔器。
【背景技術】
[0004]機器人清潔器是一種通過自主行進并從地板抽吸諸如灰塵的雜質而無需用戶操控地自動清潔目標區域的裝置。
[0005]一般而言，機器人清潔器感測與待清潔的目標區域內諸如家具、辦公設備以及墻壁的障礙物的距離，并通過映射目標區域和控制其左、右輪的驅動來避開這些障礙物。在現有技術中，由控制器使用傳感器觀測天花板或地板來測量機器人清潔器的行進距離，并且基于這些觀測結果來計算與障礙物的距離。然而，由于這種方法采用基于機器人清潔器的行進距離來間接估計與障礙物的距離，所以當機器人清潔器的行進距離例如由于地板的不平整而不準確時，與障礙物的距離會不可避免地發生誤差。尤其是，這樣的機器人清潔器中主要使用的距離測量方法使用紅外線或超聲波。因此，當障礙物散射大量紅外線或超聲波時，可能在距離測量中發生明顯的誤差。
[0006]而且，諸如門檻的突出障礙物和諸如桌子或床的在其下方具有一定空間的障礙物三維地布置在待清潔區域中，但是通常的機器人清潔器不能識別這樣的障礙物情況。

【發明內容】

[0007]因此，一個目的是提供一種機器人清潔器，其可以準確地識別出待清潔區域中的障礙物情況。
[0008]根據本發明的一個方案，提供了一種機器人清潔器，包括:主體；發射光的光發送單元；圖像傳感器，感測由障礙物對所述光發送單元發射的光反射或散射的光；基座，支撐所述光發送單元和所述圖像傳感器，所述基座可旋轉地布置在所述主體中；旋轉驅動單元，旋轉所述基座；以及傾斜單元，傾斜所述光發送單元和所述圖像傳感器。
[0009]機器人清潔器還可以包括控制器，其控制所述旋轉驅動單元和所述傾斜單元中的至少一個的操作。所述傾斜單元可以基于所述控制器的控制相對于水平面向下或向上傾斜所述光發送單元和所述圖像傳感器。從所述光發送單元發射的光可以對應于所述傾斜單元使所述光發送單元傾斜的傾斜角度而向下或向上行進。所述控制器可以執行第一障礙物感測控制和第二障礙物感測控制中的至少一個，該第一障礙物感測控制通過控制所述傾斜驅動單元以傾斜至第一位置，從而在所述傾斜單元的所述第一位置處產生從所述光發送單元向障礙物發射的光，該第二障礙物感測控制通過控制所述傾斜單元以從所述第一位置傾斜至第二位置，從而在所述傾斜單元的所述第二位置處產生從所述光發送單元向障礙物發射的光。所述控制器可以在執行所述第一障礙物感測控制和所述第二障礙物感測控制之后，通過控制所述旋轉驅動單元來執行所述基座的旋轉。所述基座可以在一定角度范圍、360度或大于360度內轉動。
[0010]由所述控制器執行的所述第一障礙物感測控制可以感測區域的較低位置處的障礙物，并且由所述控制器執行的所述第二障礙物感測控制可以感測所述區域的比所述第一障礙物感測控制的所述較低位置更高的位置處的障礙物。
[0011]所述機器人清潔器還可以包括:行進驅動單元，允許所述機器人清潔器行進。在執行所述第一障礙物感測控制和所述第二障礙物感測控制中的至少一個之后，所述控制器可以控制所述行進驅動單元，使得所述機器人清潔器行進。
[0012]所述控制器可以使用由所述旋轉驅動單元旋轉所述基座的旋轉角度、由所述傾斜單元傾斜所述基座的傾斜角度、以及從在所述圖像傳感器上形成的斑點的位置獲得的與障礙物的距離,來三維映射區域中的障礙物。
[0013]當由所述控制器通過所述第一障礙物感測控制感測的區域內感測到多個障礙物時，所述控制器可以執行所述第二障礙物感測控制。當由所述控制器通過所述第一障礙物感測控制感測到兩個直線部件以一定間距彼此間隔開時，所述控制器可以執行所述第二障礙物感測控制。所述控制器可以控制所述行進驅動單元使得所述機器人清潔器以一定距離接近所述直線部件或共線的線，然后執行所述第二障礙物感測控制。
[0014]所述控制器可以基于所述第一障礙物感測控制和所述第二障礙物感測控制的結果，來控制所述行進驅動單元使得所述機器人清潔器避開多個障礙物行進。
[0015]當由所述控制 器通過所述第一障礙物感測控制感測到兩個直線部件在相同的線上以一定間距彼此間隔開時，所述控制器可以控制所述行進驅動單元以便避開所述兩個直線部件之間行進。
[0016]所述光發送單元可以包括發射激光束的激光二極管。
[0017]所述主體可以具有在其前表面中形成的開口，并且從所述光發送單元發射的光可以穿過所述開口。所述主體的所述開口可以供由障礙物對所述光發送單元發射的光反射或散射的光傳遞到所述圖像傳感器。
[0018]所述機器人清潔器還可以包括:透明件，設置在所述主體的所述開口中，以供從所述光發送單元發射的光或由障礙物反射或散射的光穿過。
[0019]所述機器人清潔器還可以包括:光接收透鏡，其中所述光接收透鏡布置在所述圖像傳感器與障礙物之間，并且當障礙物與所述光接收透鏡之間的距離被定義為距離L，則距離L由下面等式確定，
r -fg
[0020]L=----
P - / tan Θ
[0021]其中，f是焦距，g是所述光發送單元和所述光接收透鏡之間的間距，Θ是從所述光發送單元發射的光和所述光接收透鏡的正交于所述光接收透鏡的中心的主軸線之間的角度，而P是從所述圖像傳感器的中心O到所述圖像傳感器的檢測到由障礙物反射或散射的光的斑點的長度。
[0022]結合附圖通過下面的詳細描述，上述和其它目的、特征、方案和優點將變得更加明顯。【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]將參照下面的附圖詳細描述實施例，其中相同的附圖標記表示相同的元件，并且附圖中:
[0024]圖1是示出根據本發明實施例的機器人清潔器的立體圖；
[0025]圖2是示出圖1的機器人清潔器的底面的視圖；
[0026]圖3是示出圖1的機器人清潔器的分解立體圖；
[0027]圖4是示出圖3的位置傳感器的視圖；
[0028]圖5是示出圖4的位置傳感器的分解立體圖；
[0029]圖6是示出圖5的傾斜單元的視圖；
[0030]圖7是示出當傾斜單元傾斜時的光照射方向的視圖；
[0031]圖8是示出根據本發明實施例的機器人清潔器的主要單元之間的控制關系的視圖；
[0032]圖9是示出測量與物體的距離的原理的視圖；
[0033]圖10A、圖1OB和圖1OC是示出在位置傳感器的圖像傳感器上形成的三個示例性斑點分布的視圖；
[0034]圖11是示出基于由圖10的圖像傳感器獲取的位置信息的映射的視圖；
[0035]圖12是示出根據本發明實施例的控制機器人清潔器的方法的流程圖；
[0036]圖13是示出根據本發明另一實施例的控制機器人清潔器的方法的流程圖；以及
[0037]圖14A、圖14B和圖14C是示出在清潔區域內感測到的三種示例性障礙物情況的視圖。
【具體實施方式】
[0038]通過下面結合附圖的詳細描述，上述和其它目的、特征、方案和優點將變得更加明顯。現在將參照附圖具體描述本發明的示例性實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式實施并且不應被解釋為限于本文所闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使得本公開內容對本領域技術人員而言透徹而完整。在附圖中，為清楚起見，可以擴大形狀和尺寸，并且通篇將使用相同的附圖標記表示相同或類似的部件。
[0039]圖1是示出根據本發明實施例的機器人清潔器的立體圖。圖2是示出圖1的機器人清潔器的底面的視圖。圖3是示出圖1的機器人清潔器的分解立體圖。圖4是示出圖3的位置傳感器的視圖。圖5是示出圖4的位置傳感器的分解立體圖。圖6是示出圖5的傾斜單元的視圖。圖7是示出當傾斜單元傾斜時的光照射方向的視圖。圖8是示出根據本發明實施例的機器人清潔器的主要單元之間的控制關系的視圖。
[0040]參照圖1至圖8，根據本發明實施例的機器人清潔器I可以包括主體10、位置傳感器20、旋轉驅動單元40、傾斜驅動單元80以及控制器90。
[0041]在主體10的左輪61a和右輪62a旋轉的同時，主體10可以圍繞待清潔區域(下文稱為“清潔區”)行進以通過抽吸單元70抽吸諸如灰塵或垃圾的雜質。
[0042]抽吸單元70可以包括:布置在主體10中以產生抽吸力的抽吸風扇72 ;以及用于抽吸由抽吸風扇72的旋轉產生的空氣流的抽吸入口 71。另外，抽吸單元70還可以包括:用于過濾通過抽吸入口 71抽吸的空氣中的雜質的過濾器(未示出);以及用于收集由過濾器過濾的雜質的雜質容器(未不出)。
[0043]機器人清潔器I還可以包括用于驅動左輪61a和右輪62a的行進驅動單元60，并且還可以包括用于驅動左輪的左輪驅動單元61以及用于驅動右輪62a的右輪驅動單元62(圖3的附圖標記62表示布置在左輪驅動單元61對側的右輪驅動單元)。因為由控制器90獨立控制左輪驅動單元61和右輪驅動單元62的操作，所以主體10可以向前和向后移動或轉向。例如，當左輪61a通過左輪驅動單元61在向前方向上旋轉并且右輪62a通過右輪驅動單元62在向后方向上旋轉時，主體可以向右轉。控制器90可以控制左輪驅動單元61和右輪驅動單元62的轉速以彼此不同。因此，可以引起能夠執行直線移動和旋轉移動兩者的主體10的平移移動。由控制器90控制的主體10的移動能夠避開障礙物或相對于障礙物轉向。機器人清潔器I還可以包括至少一個輔助輪13以穩定地支撐主體10。
[0044]主體10可以包括容納旋轉驅動單元40、傾斜驅動單元80和行進驅動單元60的下體11，以及覆蓋下體11的上體12。
[0045]可以在從位置傳感器20的光發送單元21發射的光或光接收單元22所接收的光的行進路徑上布置透明件32。透明件32可以固定在主體10上。主體10的前側可以具有開口。透明件32可以由安裝在該開口中的透明件框架31固定。
[0046]從光發送單元21發射的光可以通過透明件32朝向主體的前側行進，并且由障礙物反射或散射的光可以朝向透明件32行進以被光接收單元22接收。
[0047]位置傳感器20可以通過向障礙物照射光來感測障礙物的位置或距離。位置傳感器20可以可旋轉地并可傾斜地布置在主體10上。除了光發送單元21和光接收單元22之夕卜，位置傳感器20還可以包括基座23和傾斜單元50。
[0048]光發送單元21可以包括發射光的光源和折射從所述光源發射的光(圖4和圖5中的LI)以便平行行進的準直透鏡(collimate)。光源可以包括發光元件，例如發射紅外線或可見光線的紅外線或可見光線發光二極管(LED)。優選地，光源可以是發射激光束的發光元件。在本實施例中，將以激光二極管(LD) 210作為光源的示例。尤其是，由于激光束的單色、方向性和準直特性，使用激光束的光源與其他光相比可以實現精確的測量。例如，與激光束相比，紅外線或可見光線可能根據諸如對象的顏色或紋理的周圍環境因素而在測量精度上變化。
[0049]光接收單元22可以包括圖像傳感器220，在其上形成由障礙物反射或散射的光斑(圖4和圖5中的L2)。
[0050]圖像傳感器220可以是以mXn矩陣形式排布的多個單元像素的集合。上述單元像素可以由各種類型的光接收元件實現，例如硫化鎘電池(CdS)、光電二極管、光電晶體管、太陽能電池和光電管。這些光接收元件可以將光信號轉換為電信號。圖像傳感器的一個示例可以是互補型金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器。此外，光接收單元22可以包括光接收透鏡230。由障礙物反射或散射的光可以經過光接收透鏡230以在圖像傳感器220上形成圖像。光接收透鏡230可以包括多個透鏡。
[0051]基座23可以支撐光發送單元21和光接收單元22，并且可以可旋轉地布置在主體10中。光發送單元21和圖像傳感器220可以以一定間隔布置在基座23上。
[0052]傾斜單元50可以支撐光發送單元21和光接收單元22，并且可以可傾斜地布置在基座23上。光發送單元21和光接收單元22可以彼此以恒定間隔布置在基座23上。由于基座23可以由旋轉驅動單元40旋轉(下文描述)，并且傾斜單元50可以由傾斜驅動單元80傾斜，所以從光發送單元21發射的光能夠三維掃描清潔區域內的障礙物(參見圖7)。
[0053]尤其是，如圖7所示，當傾斜單元50向下傾斜時，從光發送單元21發射的光可以相對于當傾斜單元50沒有傾斜時的水平方向向下行進。在這種情況下，可以感測機器人清潔器I的前方下側存在的障礙物、門檻和懸壁。
[0054]參照圖4、圖5、圖6和圖8，旋轉基座23的旋轉驅動單元40可以包括:用于提供轉矩的電機41 ;以及傳遞電機41的轉矩以旋轉基座23的傳動件，例如傳動帶和/或齒輪。上述傳動件被示為包括連接到電機41的軸的滑輪42以及在滑輪42和基座23之間傳遞電機41的轉矩的傳動帶43，但本發明并不限于此。
[0055]同時，還可以設置支撐件25以支撐位置傳感器20。基座23可以由支撐件25可旋轉地支撐。支撐件25可以通過諸如螺釘或螺栓的聯接件固定在下體11上。在這種情況下，旋轉驅動單元40可以相對于支撐件25旋轉基座23。
[0056]基座蓋24可以聯接到基座23，并且可以與基座23—起旋轉。可以在基座蓋24和基座23之間形成供光發送單元21發射的光通過的光發送通道21a和供光接收單元22中接收的光通過的光接收通道22a。
[0057]傾斜驅動單元80可以使傾斜單元50傾斜。傾斜驅動單元80可以包括線性或旋轉電機81。可以設置傳動單元以在傾斜驅動單元80和傾斜單元50之間執行動力傳遞或轉換。上述傳動單元可以由諸如齒輪、滑輪和/或傳動帶的構件實現。當傾斜驅動單元80使用旋轉電機81時，上述傳動單元可以包括由電機81旋轉的蝸輪82、可旋轉地布置在基座23中并且與蝸輪82嚙合的第一正齒輪83、以及固定地布置在傾斜單元50中并且與第一正齒輪83嚙合的第二正齒輪84。第二正齒輪84可以與傾斜單元50 —起移動，并且可以根據第一正齒輪83的旋轉使傾斜單元50傾斜。在此實施例中，第一正齒輪83被示為包括具有用于調節齒輪傳動比的不同齒輪齒的多個正齒輪83a和83b，但本發明并不限于此。
[0058]控制器90可以控制旋轉驅動單元40和傾斜驅動單元80的操作。根據實施例，控制器90可以執行對部件的控制，例如光源210、圖像傳感器220、行進驅動單元60和/或構成機器人清潔器I的其它部件。例如，控制器90可以包括處理從圖像傳感器220輸入的電信號的微處理器。控制器90可以僅包括一個控制器。然而，機器人清潔器I可以包括用于控制每個部件的多個控制器。在這種情況下，控制器90可以被限定為多個控制器的一部分或全部。就發送/接收信號而言，控制器只需要彼此電連接。控制器之間的空間布置可以與控制器90的限定無關。
[0059]圖9是示出測量與物體的距離的原理圖。參照圖9，使用位置傳感器20感測物體位置的基本原理可以基于三角測量方法。
[0060]從光源210發射的光可以相對于與光接收透鏡230的中心面正交的主軸線C具有一定的角度Θ。該角度Θ可能與物體的距離測量的精度密切相關。如果角度Θ過小，則可能難以測量近距離物體的距離。另一方面，如果角度Θ過大，則可能難以測量遠距離物體的距離。因此，角度Θ需要具有適當的值，以使得可以測量位于約0.1m至約4m范圍內的物體。
[0061]圖像傳感器220可以布置成使得其與光源210間隔開。光接收透鏡230可以布置在圖像傳感器220和物體或障礙物300之間。在這種情況下，當障礙物300和光接收透鏡230之間的距離被定義為物體距離L，則物體距離L可以表示為下面的等式I。
[0062]L=-gf/p-ftanθ⑴
[0063]這里，f是焦距，g是光源210和光接收透鏡230之間的間距，Θ是從光源210發射的光和光接收透鏡230的主軸線C之間的角度，而P是從圖像傳感器220的中心O到圖像傳感器220的檢測到由物體反射或散射的光的斑點的長度。
[0064]圖10A、圖1OB和圖1OC是示出在位置傳感器的圖像傳感器上形成的三種示例性斑點分布的視圖。圖11是示出基于由圖10的圖像傳感器獲取的位置信息的三維映射的視圖。
[0065]參照圖10A、圖1OB和圖10C，在表示圖像傳感器220上形成的斑點位置的mXn的矩陣上，列對應于基座23的旋轉角度ω 1，而行對應于傾斜單元50的傾斜角度ω2。圖像傳感器220的各個像素表示清潔區域中的障礙物分布情況。
[0066]構成圖像傳感器220的各個像素的位置信息可以包括與對應于每個像素的障礙物的距離以及在矩陣上的坐標。因此，可以通過各個像素的位置信息獲取對應于各個像素的障礙物的三維位置信息。
[0067]在基座23旋轉一周時，在圖像傳感器220上形成的斑點可以表示在同一行中。因此，矩陣中點坐標的每一列可以對應于基座23的旋轉角度ω I。
[0068]基座23的旋轉可以視為是在一定范圍內的轉動，或可以視為是360度或更大角度的旋轉。例如，旋轉驅動單元40可以在一個方向上連續地旋轉基座23。在這種情況下，由于僅當從光發送單元21發射的光被反射并且穿過透明件32被圖像傳感器220接收時才在圖像傳感器220上形成斑點，所以可以從對應于透明件32的輪廓的部分，例如O度至180度之間的部分獲得用于清潔區域的映射的位置信息。
[0069]而且，可以根據傾斜驅動單元80的操作來使傾斜單元50傾斜。在這種情況下，旋轉角度可以被定義為傾斜角度《2。矩陣上的每行點坐標可以對應于傾斜單元50的傾斜角度ω2。
[0070]與此相關地，在圖1OA中斑點分布在三行上。每行的斑點可以是以傾斜單元50由傾斜驅動單元80的操作而傾斜的三個不同傾斜角度形成在圖像傳感器220上的斑點。例如，圖1OA示出當障礙物存在于清潔區域內的上部和下部時斑點的排布。
[0071]類似地，圖1OB和圖1OC示出當傾斜單元50通過傾斜驅動單元80的操作傾斜并且通過旋轉驅動單元40旋轉時清潔區域的掃描結果。圖1OB示出與圖1OA相比障礙物主要分布在清潔區域的下部的情況，而圖1OC示出與圖1OA相比障礙物主要分布在清潔區域的上部的情況。
[0072]換而言之，根據本發明實施例的位置傳感器20可以在相對于主體10傾斜和旋轉的同時掃描清潔區域。在這種情況下，在圖像傳感器220上形成的斑點的坐標可以在行上對應于傾斜單元50的傾斜角度ω 2，且可以在列上對應于基座23的旋轉角度ω?。因此，控制器90可以由斑點的坐標和根據上述等式(I)對應于每個斑點的障礙物的距離來三維映射清潔區域中的障礙物分布情況。在下文中，對應于每個斑點的旋轉角度ω 1、傾斜角度ω 2和物體距離L將被稱為位置信息。[0073]參照圖11，控制器90可以基于位置信息來映射清潔區域中的障礙物分布情況。圖11示出每個像素的坐標[ω?，co2，L]在X_Y_Z空間中的映射，并且三維地示出清洗區域中的障礙物情況。如圖11所示，由于根據對應于每個像素的物體距離L分配Z軸線上的位置，所以可以示出像素所在的X-Y平面在Z軸線上被扭曲。
[0074]傾斜單元50可以根據傾斜驅動單元80的操作而向上或向下傾斜。在下文中，傾斜單元50的、光在一定方向上從光發送單元21發射的位置被定義為第一位置，而傾斜單元50根據傾斜驅動單元80的操作從第一位置傾斜的位置被定義為第二位置。這里，應當指出的是，第二位置不必限定于一定的位置。第二位置僅需為從第一位置傾斜的位置即可。此外，傾斜方向可以是向上或向下的方向，并且傾斜角度也可以具有一定的值。
[0075]也就是說，第一位置和第二位置可以是彼此相對的。傾斜驅動單元80的操作可以被控制為使得能夠在從光發射單元21發射的光向下行進最大限度的位置和光向上行進最大限度的位置之間再細分傾斜單元50的位置，使得能夠在向上最大限度和向下最大限度之間的每個傾斜角度處檢測障礙物。
[0076]如上所述，圖10Α、圖10Β、圖1OC和圖11示出掃描覆蓋三行或更多行范圍時的斑點的分布。這意味著，在傾斜單元50的傾斜角度彼此不同的三個或更多位置處感測障礙物。
[0077]如上所述，主體10可以在其前側具有開口以允許從光源210發射的光穿過。根據實施例，開口可以設置有透光的透明件32。
[0078]控制器90可以執行第一障礙物感測控制和第二障礙物感測控制中的至少一個，該第一障礙物感測控制通過在傾斜單元50位于第一位置處時控制旋轉驅動單元40來旋轉基座23，而該第二障礙 物感測控制通過在控制傾斜驅動單元80將傾斜單元50傾斜到第二位置之后控制旋轉驅動單元40來旋轉基座23。第一障礙物感測控制可以感測在清潔區域中相對下方位置處分布的障礙物的位置，而第二障礙物感測控制可以感測在比第一障礙物感測控制相對更高位置處分布的障礙物的位置。關于同一障礙物，由第一障礙物感測控制獲取的位置信息和由第二障礙物感測控制獲取的位置信息可以包括關于平面上相同障礙物的信息。然而，在這種情況下，根據待感測障礙物的高度，由第二障礙物感測控制獲取的位置信息可能指示障礙物存在于平面上的一定位置處，而由第一障礙物感測控制獲取的位置信息指示障礙物不存在于平面上的相同位置處。這可能是例如在支撐床的床架(在第二位置處感測到的障礙物)下存在一定空間(在第一位置處未感測到)的情況。
[0079]控制器90可以基于清潔區域中的障礙物的情況，即通過映射獲取的周圍障礙物情況或者通過圖像傳感器220獲取的位置信息，來控制行進驅動單元60。
[0080]圖12是示出根據本發明實施例的控制機器人清潔器的方法的流程圖。參照圖12，控制器90可以通過在傾斜單元50位于第一位置處的同時控制旋轉驅動單元40使得基座23旋轉來感測障礙物的位置(第一障礙物感測；S11)。如果在第一障礙物感測時感測到障礙物，則控制器90可以控制傾斜驅動單元使得傾斜單元50傾斜到第二位置(位置傳感器上升；S12)，并且可以通過控制旋轉驅動單元40使得基座23在第二位置處旋轉來再次感測障礙物的位置(第二障礙物感測；S13)。此后，控制器90可以基于第一位置和第二位置處的障礙物感測結果來映射清潔區域中的障礙物情況，并且可以基于映射結果執行機器人清潔器I的行進(行進；S14)。[0081]如參照圖10A、圖1OB和圖1OC所描述的，操作S14中的行進根據障礙物情況可以包括避開行進、跨越行進以及穿過行進。
[0082]圖13是示出根據本發明另一實施例的控制機器人清潔器的方法的流程圖。圖14A、圖14B和圖14C是示出在清潔區域內感測到的三種示例性障礙物情況的視圖。參照圖
13、圖14A、圖14B和圖14C，控制器90可以通過在傾斜單元50位于第一位置處時控制旋轉驅動單元40使得基座23旋轉來感測障礙物的位置(第一障礙物感測；S21)。
[0083]圖14A、圖14B和圖14C的三種情況可以被假定在第一障礙物感測所感測的范圍內存在障礙物的示例。
[0084]圖14A示出通過由第一障礙物感測映射的周圍障礙物情況而感測到四個或更多的障礙物P1、P2、P3和P4分布在一定范圍S中的情況。這主要發生在清潔區域內存在諸如桌子、椅子、臺子和床之類的由四個或更多的腿支撐的家具的情況。此感測結果可以對應于預期存在上方障礙物(例如，支撐床墊的床架)的情況(步驟S22為“是”)。控制器90可以控制傾斜驅動單元80使得傾斜單元50傾斜到第二位置(向上傾斜位置傳感器；S25)，然后可以控制旋轉驅動單元40使得基座23在第二位置處旋轉以再次感測障礙物的位置(第二障礙物檢測；S26)。
[0085]此后，控制器90可以基于第一位置和第二位置處的障礙物感測結果來映射清潔區域中的障礙物情況，并且可以基于映射結果執行機器人清潔器I的行進(行進；S27)。如參照圖10A、圖1OB和圖1OC所描述的，操作S27中的行進可以根據障礙物情況包括避開行進、跨越行進以及穿過行進。
[0086]在圖14B (圖14B不對應于此通道)中，基于由第一障礙物感測(S21)和第二障礙物感測(S26)映射的周圍障礙物情況，當檢測到兩個直線部件Wl和W2在相同的線W上彼此間隔一定間距時，可以根據兩個直線部件Wl和W2之間的部分W3的高度來控制行進驅動單元60。圖14B對應于墻壁之間的門被打開的情況。兩個直線部件Wl和W2對應于墻壁，而兩個直線部件Wl和W2之間的部分W3對應于門檻。在這種情況下，控制器90可以根據門檻的高度來控制行進驅動單元60。也就是說，當不存在門檻或門檻的高度低到足以越過門檻時，控制器90可以控制行進驅動單元60以便執行跨越行進，否則，控制器90可以控制行進驅動單元60以便執行避開行進。
[0087]在圖14C中，基于由第一障礙物感測(S21)和第二障礙物感測(S26)映射的周圍障礙物情況，檢測到兩個直線部件Wl和W2在相同的線W上彼此間隔一定間距，并且檢測到遠離兩個直線部件Wl和W2的直線部件W3。這可能對應于在墻壁之間存在一定凹陷區域C的前門。通常，諸如放置鞋子的前門的凹陷區域C可能具有低于起居室地板的底部。因此，控制器90可以控制行進驅動單元60以便對凹陷區域C執行避開行進。
[0088]然而，機器人清潔器I可以根據凹陷區域C的深度執行穿過(或跨越)行進。如圖14C所示，當預期存在低障礙物(例如，諸如前門的凹陷障礙物)時(S23中為“是”)，控制器90可以控制傾斜驅動單元80使得傾斜單元50向下傾斜(S24)，并且可以控制旋轉驅動單元40使得基座23再一次旋轉以執行對清潔區域的障礙物感測。由于在傾斜單元50向下傾斜的同時執行障礙物感測，所以能夠測量凹陷區域C的深度。
[0089]然而，在這種情況下，為了精確地測量凹陷區域C的深度，從光發送單元21發射的光需要到達凹陷區域C的底部。因此，控制器90可以控制行進驅動單元60使得主體10以一定距離接近直線部件Wl、W2或共線的線W，然后可以執行第二障礙物感測的控制(S24、S26)。此后，控制器90可以基于由第二障礙物感測控制所測量的結果來判定穿過或避開凹陷區域C。
[0090]根據本發明實施例的機器人清潔器具有準確掃描清潔區域中的障礙物情況的效果。尤其是，可以三維掃描清潔區域中的障礙物情況，并且基于此，可以執行適當的障礙物避開或跨越行進。
[0091]另外，根據本發明實施例的機器人清潔器具有準確掃描清潔區域中的障礙物分布情況以及與障礙物的距離的效果。
[0092]根據本發明的實施例的控制機器人清潔器的方法還可以實施為計算機可讀記錄介質上的計算機可讀代碼。計算機可讀記錄介質是能夠存儲此后可由計算機系統讀取的數據的任何數據存儲設備。計算機可讀記錄介質的示例包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、⑶-ROM、磁帶、軟盤、光數據存儲設備以及諸如通過因特網的數據傳輸的載波。計算機可讀記錄介質還可以分布在聯接計算機系統的網絡上，從而存儲并且以分布方式執行計算機可讀代碼。
[0093]盡管已經參照多個示例性實施例描述了實施例，但應理解的是，本領域技術人員能夠設計的許多其他修改和實施例落入本公開原理的精神和范圍內。更具體地，可以對本公開內容、附圖和所附權利要求書的范圍內的主題組合排布的零部件和/或排布進行各種變型和修改。除了零部件和/或排布的變型和修改之外，替代性使用對本領域技術人員也是明顯的。
【權利要求】
1.一種機器人清潔器，包括: 主體； 發射光的光發送單元； 圖像傳感器，感測由障礙物對所述光發送單元發射的光反射或散射的光； 基座，支撐所述光發送單元和所述圖像傳感器，所述基座可旋轉地布置在所述主體中； 旋轉驅動單元，旋轉所述基座；以及 傾斜單元，傾斜所述光發送單元和所述圖像傳感器。
2.根據權利要求1所述的機器人清潔器，還包括: 控制器，控制所述旋轉驅動單元和所述傾斜單元中的至少一個的操作。
3.根據權利要求2所述的機器人清潔器，其中，所述傾斜單元基于所述控制器的控制，相對于水平面向下或向上傾斜所述光發送單元和所述圖像傳感器。
4.根據權利要求3所述的機器人清潔器，其中，從所述光發送單元發射的光對應于所述傾斜單元使所述光發送單元傾斜的傾斜角度而向下或向上行進。
5.根據權利要求4所述的機器人清潔器，其中，所述控制器執行第一障礙物感測控制和第二障礙物感測控制中的至少一個，所述第一障礙物感測控制通過控制所述傾斜驅動單元以傾斜至第一位置，從而在所述傾斜單元的所述第一位置處從所述光發送單元向障礙物發射光，所述第二障礙物感測控制通過控制所述傾斜單元從所述第一位置傾斜至第二位置，從而在所述傾斜單元的所述第二位置處從所述光發送單元向障礙物發射光。
6.根據權利要求5所述的機器人清潔器，其中，所述控制器在執行所述第一障礙物感測控制或所述第二障礙物感測控制之后，通過控制所述旋轉驅動單元來執行所述基座的旋轉。
7.根據權利要求6所述的機器人清潔器，其中，所述基座在一定角度范圍、360度或大于360度內轉動。
8.根據權利要求5所述的機器人清潔器，其中，由所述控制器執行的所述第一障礙物感測控制感測一區域的較低位置處的障礙物，并且由所述控制器執行的所述第二障礙物感測控制感測所述區域的比所述第一障礙物感測控制的所述較低位置更高的位置處的障礙物。
9.根據權利要求5所述的機器人清潔器，還包括: 行進驅動單元，允許所述機器人清潔器行進， 其中，在執行所述第一障礙物感測控制和所述第二障礙物感測控制中的至少一個之后，所述控制器控制所述行進驅動單元，使得所述機器人清潔器行進。
10.根據權利要求6所述的機器人清潔器，其中，所述控制器使用由所述旋轉驅動單元旋轉所述基座的旋轉角度、由所述傾斜單元傾斜所述基座的傾斜角度、以及從在所述圖像傳感器上形成的斑點的位置獲得的與障礙物的距離，來三維映射區域中的障礙物。
11.根據權利要求8所述的機器人清潔器，其中，當由所述控制器通過所述第一障礙物感測控制在感測的區域內感測到多個障礙物時，所述控制器執行所述第二障礙物感測控制。
12.根據權利要求11所述的機器人清潔器，其中，當由所述控制器通過所述第一障礙物感測控制感測到兩個直線部件以一定間距彼此間隔開時，所述控制器執行所述第二障礙物感測控制。
13.根據權利要求12所述的機器人清潔器，其中，所述控制器控制所述行進驅動單元使得所述機器人清潔器以一定距離接近所述直線部件或共線的線，然后執行所述第二障礙物感測控制。
14.根據權利要求12所述的機器人清潔器，其中，所述控制器基于所述第一障礙物感測控制和所述第二障礙物感測控制的結果，來控制所述行進驅動單元使得所述機器人清潔器避開多個障礙物行進。
15.根據權利要求11所述的機器人清潔器，其中，當由所述控制器通過所述第一障礙物感測控制感測到兩個直線部件在相同的線上以一定間距彼此間隔開時，所述控制器控制所述行進驅動單元以便避開所述兩個直線部件之間行進。
16.根據權利要求1所述的機器人清潔器，其中，所述光發送單元包括發射激光束的激光二極管。
17.根據權利要求1所述的機器人清潔器，其中，所述主體具有在其前表面中形成的開口，并且從所述光發送單元發射的光穿過所述開口。
18.根據權利要求17所述的機器人清潔器，其中，所述主體的所述開口供由障礙物對所述光發送單元發射的光反射或散射的光傳遞到所述圖像傳感器。
19.根據權利要求18所述的機器人清潔器，還包括: 透明件，設置在所述主體的所述開口中，以供從所述光發送單元發射的光或由障礙物反射或散射的光穿過。
20.根據權利要求1所述的機器人清潔器，還包括: 光接收透鏡， 其中，所述光接收透鏡布置在所述圖像傳感器與障礙物之間，并且當障礙物與所述光接收透鏡之間的距離被定義為距離L時，距離L由下面等式確定， L = -fg
P - / Ian Θ 其中，f是焦距，g是所述光發送單元和所述光接收透鏡之間的間距，Θ是從所述光發送單元發射的光和所述光接收透鏡的正交于所述光接收透鏡的中心的主軸線之間的角度，而P是從所述圖像傳感器(220)的中心O到所述圖像傳感器的檢測到由障礙物反射或散射的光的斑點的長度。
【文檔編號】A47L9/00GK104027040SQ201410043548
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年1月29日 優先權日:2013年3月5日
【發明者】樸成吉, 鄭載憲 申請人:Lg電子株式會社