沿垂直轴线的线性加速度的加速计。在任何情况下，从MU164的输出由控制器电路128接收并且处理(如参照图5在下文所描述的)，以检测地板表面的不连续，机器人100行驶越过该地板表面。在本实用新型的上下文中，术语“地面间断”和“门槛”涉及由机器人100横穿的地板表面的任何不规则性(例如，在地面类型的变化或地面交界处的高度的变化)，但是，这导致离散的垂直运动事件(例如，向上或向下的“撞击”)。垂直运动事件可以涉及在驱动系统的一部分(例如，驱动轮124a、124b中的一个)或底盘102，这取决于MU164的配置和布置。地面门槛，或地面交界的检测可能促使控制器电路128预料地板类型的变化。例如，当机器人从高绒毛地毯(软地板表面)移动到瓷砖地面(硬地板表面)时，机器人100可以经历显著的向下的垂直撞击，并且在相反的情况下，经历向上的撞击。
[0048]多种其它类型的传感器，虽然未示出或结合所示的示例进行了描述，其在不偏离本实用新型的范围的情况下可以并入在导航传感器系统220(或任何其它子系统)中。这种传感器可以用作障碍物检测单元、障碍检测避障(0D0A)传感器、轮下降传感器、障碍物跟随传感器、失速传感器单元、驱动轮编码器单元、缓冲器传感器等。
[0049]基于机器人与地面之间的相互作用的摩擦性质，机器人100可配置成检测地板类型的变化。如上所述，根据通过闭环PWM技术的特定速度设置，滚轮电机113被操作以驱动滚轮110、112。该PWM由将交替的开启/关闭信号发送至滚轮电机13的控制器电路128来执行。术语“占空比”描述了“开启”时间与规则的间隔或时间的“期间”的比例，低占空比对应于低功率消耗，因为对于大部分时间电源是关闭的，反之亦然。滚轮110、112与地板表面之间的摩擦损耗可能使控制器电路128增加PWM的占空比以保持速度设定。因此，根据对应于滚轮电机113的功率消耗的信号，地板表面相互作用的摩擦性质可以确定。如图4的曲线图所示，高功率消耗表明高摩擦表面的相互作用，并且低功率消耗表明低摩擦表面的相互作用。在一些示例中，基于所测量的电池系统130的电压，所测量的滚轮电机113的电流，以及馈送至滚轮电机的PWM控制信号特性(例如，开关频率和占空比)，功率信号可以计算。例如，功率信号可被计算如根据以下公式:
[0050]电池电压X电机电流X (所测量的PWM/最大的PWM)
[0051]图4的曲线图400示出当机器人横穿不同类型的地板表面时，在5毫秒至25毫秒的速率(例如，约15采样率)时通过15000样品所观察得多个功率信号。应注意的是图4的功率的信号被绘制成具有标准偏差带的平均曲线。具有大约2000毫瓦的标准偏差的在大约11700毫瓦与9500毫瓦之间的平均值的功率信号402对应于一采样周期，其中机器人用清扫滚轮横穿产生相对较高摩擦的“软”表面。具有大约700毫瓦的标准偏差的在大约3500毫瓦与2000毫瓦之间的平均值的功率信号404对应于一采样周期，其中机器人用清扫滚轮横穿产生相对较低摩擦的“硬”表面。具有大约700毫瓦的标准偏差的大约1800毫瓦的平均值的功率信号406对应于一采样周期，其中滚轮110、112不与由机器人横穿的地板表面接触。由滚轮电机的功率消耗是异常低的，因为在地板表面没有摩擦损耗，这种状况被称为“不足状况。”当清扫滚轮在该不足状况一致地操作时，可能它们已被磨损或损坏。相反地，由滚轮电机的功率消耗非常高(例如，在本示例中高于12000毫瓦)的情况被称为“过度状况。”对于延长的时间段，当清扫滚轮在该过度状况操作时，可能它们已经被缠住或被阻塞，当控制器试图在所创建的速度设定操作滚轮电机时，引起了功率消耗。
[0052]在一些示例中，基于储存在存储单元222中的预定功率信号范围，控制器电路128在不同类型的地板表面(例如，软与硬表面)和滚轮状况(例如，过度状况与不足状况)之间区分。基于历史测试数据，信号分类的该方法可能涉及运用参数估计技术以选择预定功率信号范围。基于预定范围的地板类型检测可以由控制器电路128用非常简单的判定算法(例如，二元判定树)来执行。然而，如图4的示例性曲线图所示，滚轮电机113的功率信号是固有的噪声，并且有越过不同的操作状况(例如，硬地面、软地面，不足状况和过度状况)所观察到的信号范围之间显著的重叠，这引入了大量的不确定的信号分类处理。噪声可能来自许多源，其包括电机中的电刷、齿轮箱中的机械滞后、地板上的纹理、制造公差、PWM控制算法等。重过滤可用于处理原始功率信号，但在响应时间中可以引入高延迟。这些延迟将影响传感器的空间分辨率，(例如，可以由地面类型分类的地面的最小长度)。使用对于地板类型的机器学习并且提供具有用于将原始功率信号与原始地面类型相关联的所学的功率分布的机器人100，本实用新型企图克服该延迟和噪声(其不能够由任何过滤器完全地移除)。
[0053]现在转至图5，功能图表500示出了用于由控制器电路128来执行地面类型检测的机器学习方法。如图所示，功能图表500包括地板类型检测模块502、地面交界检测模块504、集成模块506，以及行为模块507，所有这些都是在机器人100上运行的软件模块并且由控制器电路128来处理。分别对应于电机电流、电池电压和电机控制信号的数据信号508、510和512被馈送至地板类型检测模块502的功率计算器514。该功率计算器514计算滚轮电机113的实时功率消耗并且将功率信号515馈送至功率过滤器516。该功率过滤器516估计功率消耗的电流值，其给出在数据信号508、510和512中提供的电机电流、电池电压和电机控制信号的观测结果。在一些示例中，功率过滤器516包括快速卡尔曼过滤器，其是贝叶斯过滤器的特定类型。
[0054]所过滤的功率信号518被馈送至地面类型分类器520，其执行地板类型的分类并将原始地板类型种类522馈送至积分器524，其考虑若干不同的机器人的状态来确定地板类型种类是否已经变化和已经保证真空风扇114的功率变化。原始地板类型种类是对于积分器524的一个输入，并且纯粹地基于滚轮电机113所过滤的功率信号(例如，过滤的主滚轮功率级)来计算。在一些示例中，基于所过滤得功率信号518，地面类型分类器520是设计成计算一组地板类型种类(例如，硬地板、软地板面、不足状况，和过度状况)范围上的后验概率分布的概率分类器。例如，地板类型分类器520可包括贝叶斯过滤器(也称为递归贝叶斯估计器)，其用确定性的计算级(例如，后验概率)，统计地预测当前的地板类型(例如，硬地板或软地板)或滚轮状况(例如，不足状况或过度状况)。在一些实施方式中，对于每一中地板类型和滚轮状况来说，基于经验数据概率密度函数可以由地面类型分类器520储存在用于在计算中使用的控制电路128的存储器单元222中。图6的曲线图600示出一组概率密度函数602、604、606，和608，基于所过滤的功率信号518，对于采取的给定值(例如，不足状况、硬地面、软地面和过度状况)，其描述了地板类型种类的相对可能性(来自控制器的角度来看的随机变量)。这些概率密度函数通过运行越过关于12种地板类型(例如，小瓷砖、中瓷砖、大理石、油毡、竹、橡木、层压板、榻榻米、非常低的绒毛地毯、低绒毛低密度地毯、低绒毛级圈绒地毯、中绒毛地毯，以及高绒毛地毯)。概率密度函数被储存在机器人100的存储器中，使得分类器能够确定落入一种地面类型分布或另一中分布中的所测的功率信号的概率。
[0055]返回至图5，在一些示例中，地板类型分类器520被保守地参数化，以限制地板类型变化的误报确定，使得从所过滤的功率信号518中收集的地面类型变化的唯一强有力的证据将使原始地板类型种类522改变。例如，地板类型分类器520可以回避原始地板类型种类522的改变，除非新种类的概率超过相对高的置信界限(例如，约90%的后验概率)。如另一示例，地板类型分类器520可以被参数化，以便衡量地板类型的过往的证据比现在的证据更重，使得长期存在的地板类型种类变得越来越抵制变化。
[0056]积分器524接收原始原始地板类型种类522，并且鉴于一个或多个另外的监测输入:地面交界信号526、运动信号528，和/或清扫头状态529 (例如，清扫头滚轮110、112的停转状态或不匹配所命令速度的实际测量滚轮速度)，进行最终地板类型确定530。在一个实施方式中，控制器电路128监测所有三个另外的输入并且集成收集的数据作出最终地板类型确定。该最终地板类型确定530由行为模块507接收以由控制器电路128来影响将来的命令。例如，基于最终地面类型确定530，经由反馈信号531，控制器电路128可改变机器人100的清扫特性，如下所述。在一些示例中，积分器524执行第二级地板类型分类(例如，诸如贝叶斯过滤、简单判决树等的概率分类)，其结合每个原始地板类型种类522、地面交界信号526，和运动信号528，以产生最终地板类型确定530。然而，如下所述，积分器524还可以被配置成基于地面交界信号526和运动信号528实现地板类型分类器520的实质性改变并且提示地板类型的第一级重新分类。
[0057]地面交界信号526是由地面交界检测模块504提供的，地面交界检测模块被配置成处理来自頂U164(例如，在六轴頂U中由陀螺仪检测的俯仰变化)的数据信号532，以确定机器人100是否已经穿过了地板表面门槛，或地板类型交界。在实现方式中，例如，地板类型交界可以是凸起的门口门槛或硬木地面与区域地毡之间的交界。类似于地面类型检测模块502，地面交界检测模块504可包括地面交界分类器534。该地面交界分类器534可包括概率分类器(例如，贝叶斯过滤器)，基于运动信号528，概率分类器能够在一组种类的范围(例如，门槛，或地面交界，存在或不存在的门槛)上预测后验概率分布。如上所述，门槛的检测，(或地板的间断)，可以表明地板类型的变化。因此，当地面交界信号526表示机器人100已穿过门槛，或地板的间断时，积分器524的分类过程很可能产生表示地板类型变化的最终地板类型确定530。此外，在一些示例中，当地面交界信号526表示机器人100已穿过门槛，或地面的间断时，积分器524可以激起地板类型分类器520变化，以临时取代其固有的保守性质。例如，通过降低置信界限(例如，减小置信界限，从大约90%的后验概率至大约30%的后验概率)和/或通过减少或删除地板类型的过往的证据，地板类型分类器520可以被改变成更自由。
[0058]运动信号528包括描述机器人100运动状态(例如，速度、方向等)的数据，并且与清扫头状态529 (例如，停转的滚