专利名称：机器人清洁器的检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人清洁器，并且特别涉及一种机器人清洁器的检测装置和 方法，其能够减小针对地板的颜色和纹理的测量偏差，通过获得达到所需的光量(所述光 是在接收单元处被接收的)来改进检测精度，并且即使地板上有下陷(drop-offs)和隆起 (bumps)时也能允许机器人清洁器顺利操作。
背景技术：
在现有技术中，机器人清洁器指的是自动清洁器，其通过使用充电电池作为电源， 在地板上到处移动的同时根据输入程序自己来进行清洁。与用户移动清洁器来清洁地板等物的现有的清洁方式不同的是，这种机器人清洁 器允许通过远程控制器的操作或操作按钮的简单操纵来自动清洁，因此节省了时间，并省 去这种清洁方式所造成的清洁的烦劳。现有技术中的机器人清洁器使用红外传感器和安装在其下部表面的光学透镜来 检测距地板的距离。红外传感器设置有发射单元和接收单元。当来自发射单元的光在地板上反射时，生成光尾部(light tail)。该尾部导致接 收单元处的测量偏差。特别地，根据检测到的地板的颜色和触感，光尾部可能会变得更长， 这会在接收单元处导致很大的测量偏差。结果，很难精确测量距地板的距离。此外，在地板上存在下陷(drop-off)的情况下，为了检测这种下陷，需要检测相 对短的距离。相反，在地板上存在隆起(bump)的情况下，为了检测这种隆起，需要检测相对 长的距离。而根据现有技术的机器人清洁器使用的是具有恒定的测量距离的开/关型红外 传感器，因此就不能检测不同的距离，也就不能检测地板上存在的下陷和隆起这两者。这 样，由于没有检测到下陷或隆起，在机器人清洁器行走期间可能会出现错误。此外，还可能会出现这样的情况，接收单元因地板的颜色和纹理而没有接收到所 需光量。例如，在黑色地板的情况下，接收单元可能只能接收到少量的光，从而难以顺利测 量。
发明内容
技术问题因此，为了解决这些问题，本发明的目的之一是提供一种机器人清洁器的检测装 置，其能够减小发射单元与接收单元之间的测量偏差。本发明的另一目的是提供一种机器人清洁器的检测装置，其能够检测下陷和隆 起。本发明的又一目的是提供一种机器人清洁器的检测装置，当接收侧接收到的光量 不够时能够保证所需的光量。技术方案正如这里所具体体现和广泛描述的，为了实现这些优点和其它优点，根据本发明的一个方面，提供一种机器人清洁器的检测装置，其能够对机器人清洁器在其上移动的地 板进行检测。所述装置包括检测单元，设置有发射单元和接收单元，其中该发射单元用 于发送检测地板的信号，而该接收单元用于接收从发射单元发送的将在地板上被反射的信 号；视角调节单元，被布置在发射单元和接收单元中的至少之一处，并被配置为调节所述信 号的视角；以及遮光单元，被配置为部分遮蔽通过视角调节单元发送的信号以减小发射单 元和接收单元的每个信号的偏差。在本发明的另一方面，机器人清洁器的检测传感器可包括第一检测传感器和至少 一个第二传感器，该第一检测传感器根据机器人清洁器的行进方向被布置在机器人清洁器 的后侧，所述第二检测传感器被布置在与第一检测传感器分开的不同位置处。当由第一检 测传感器检测到的机器人清洁器和地板之间的距离比特定距离短时，确定机器人清洁器是 倾斜的。在本发明的又一方面，机器人清洁器的检测传感器还可包括光量调节单元，被配 置为反馈接收单元接收的光量以调节从发射单元发送的光量。在本发明的又一方面，提供一种机器人清洁器的检测方法，用于检测机器人清洁 器在其上移动的地板。所述方法包括以下步骤地板检测步骤，从发射单元发送用于检测地 板的信号，并在接收单元处接收从发射单元发送的随后将在地板上反射的信号；视角调节 步骤，通过视角调节单元调节发送信号和接收信号至少之一的视角；以及遮光步骤，部分遮 蔽通过视角调节单元发送的信号以减小发送信号和接收信号中的每一个的偏差。遮光步骤被配置为在发送信号和接收信号互不相邻的一侧遮蔽信号的一部分。检测方法还可包括以下步骤防止发送信号和接收信号至少之一的散播，以及诱 导其行进方向。地板检测步骤可包括以下步骤第一检测步骤，根据机器人清洁器的行进方向在 机器人清洁器后侧检测地板，以及第二检测步骤，在至少一个除后侧之外的位置处检测地 板。如果第一检测步骤检测到的机器人清洁器与地板之间的距离比特定距离短，则确 定机器人清洁器是倾斜的。在第一检测步骤检测到的机器人清洁器与地板之间的距离是常量的情况下，如果 第二检测步骤检测到的机器人清洁器与地板之间的距离比特定距离长，则确定在机器人清 洁器前面存在下陷。所述检测方法还可包括光量调节步骤，反馈接收信号的光量以调节发送信号的光量。下面将结合附图对本发明下进行具体描述，本发明的前述和其它目的、特征、方面 和优点将因此而变得更加明显。有益效果利用根据本发明的一个方面的机器人清洁器的检测装置，当检测地板时，发射侧 遮光部和接收侧遮光部能够遮蔽光的外周部分，其中所述光的外周部分可在其通过发射侧 透镜和接收侧透镜被发射之后生成尾部。因此，由于所述尾部在反射面处能够做到相对较 短，所以能够减小针对地板的颜色和触感的测量偏差，从而能够精确检测地板。而且，根据本发明另一方面的机器人清洁器的检测装置，其设置有光量调节单元，以反馈接收单元接收的光量和从发射单元输出的光量。也就是说，接收单元接收的光量能 够根据地板的颜色和触感而变化。当接收单元接收的光量未达到所需时，光量调节单元向 发射单元传送信号以使其输出相对较多的光量。因此，接收单元接收的光量得以达到所需， 这就允许检测装置能够精确检测。此外，根据本发明又一方面的机器人清洁器的检测装置，其包括第一检测传感器 和至少一个第二检测传感器，该第一检测传感器根据机器人清洁器的行进方向被布置在机 器人清洁器的后侧，以及所述第二检测传感器被布置在与第一检测传感器不同的位置。这 样，当由第一检测传感器检测到的机器人清洁器与地板之间的距离比特定距离短时，能够 确定机器人清洁器是倾斜的，这就允许检测下陷以及隆起。因此，即使地板上有下陷也有隆 起，机器人清洁器也能顺利操作。已经参照实施例(这些实施例仅仅是示例性的)解释了本发明。对本领域普通技 术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围下，显然可以对本发明作出各种改进和变化。因 此，本发明应该涵盖了本发明的这些改进和变化，只要它们落在随附的权利要求及其等同 物的范围内即可。
所包括的附图用以提供对本发明的进一步理解，并且这些附图被合并进本说明书 并构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施例，并且与其描述一起用于解释发明的原理。图1是示出根据本发明第一实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图；图2是示出根据本发明第二实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图；图3是示出根据本发明第三实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图；图4是示出根据本发明第四实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图；图5是示出采用根据本发明第五实施例的检测装置的机器人清洁器的底部的示 意图；图6是示出采用根据第五实施例的检测装置的机器人清洁器在攀爬隆起之前的 状态的示意图；图7是示出图6的机器人清洁器在攀爬隆起这一刻的状态的视图；图8是示出图7的机器人清洁器在攀爬隆起之后的状态的视图；图9是示出采用根据第五实施例的检测装置的机器人清洁器在面临下陷时的状 态的视图；图10是示出根据本发明的一个实施例的机器人清洁器检测地板状态的流程图； 以及图11是图10的地板检测步骤的详细流程图。
具体实施例方式现在将参照附图对根据本发明的机器人清洁器的检测装置进行具体描述。图1是示出根据本发明第一实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图。如图1所示，根据本发明第一实施例的机器人清洁器的检测装置100可包括检测传感器、控制器130、发射侧透镜140、接收侧透镜150、发射侧遮光单元160和接收侧遮光单 元170，其中检测传感器具有发射单元110和接收单元120。附图标记10表示机器人清洁器在其上行走的地板，附图标记101表示机器人清洁 器的外壳。发射单元110被配置为发射用于检测地板10的信号，接收单元120被配置为接收 从发射单元110发送并随后在地板10上反射的信号。用于发射和接收红外线的红外传感器可用作发射单元110和接收单元120。控制器130被配置为确定是否驱动发射单元110和接收单元120。发射侧透镜140和接收侧透镜150分别被设置在发射单元110和接收单元120处， 以便调节从发射侧110发射的光的视角和接收单元120接收的光的视角。因此，发射侧透镜140和接收侧透镜150可被定义为视角调节单元。在这里，已经描述了对发射侧透镜140和接收侧透镜150的利用；然而，这仅仅是 示例性的。还可以提出利用发射侧透镜140和接收侧透镜150之一的实施例。而且，在第一实施例中，设置透镜140和150作为视角调节单元；然而，本发明并不 局限于这种配置。也就是说，可应用诸如反射镜等反射器作为视角调节单元。还可以移动发射单元110和/或接收单元120的透镜镜筒(lens barrel)以用作 视角调节单元。发射侧遮光单元160和接收侧遮光单元170被配置为分别部分遮蔽发射侧透镜 140和接收侧透镜150。如此配置的发射侧遮光单元160和接收侧遮光单元170被用作部 分遮蔽分别通过发射侧透镜140和接收侧透镜150而发射的光。这种分别通过发射侧透镜140和接收侧透镜150发射的光的特征为，其输出在中 心部分为最高，朝向其外周部分变弱，其尾部在外周部分变得更长。而且，当作为反射面的地板10具有相对较亮的颜色且地板10很平坦时，此尾部被 拉长，反之当地板10具有相对较暗的颜色且地板10很粗糙时，所述尾部被缩短。当检测地板10时，发射侧遮光单元160和接收侧遮光单元170部分遮蔽发射侧透 镜140和接收侧透镜150。这样，能够遮蔽通过发射侧透镜140和接收侧透镜150发射的光 的外周部分(所述光的外周部分可产生此尾部)。因此，所述尾部在地板10上能变得相对 较短，这就允许减小针对地板的颜色和纹理的测量偏差，从而能够精确检测地板10。在这里，可这样布置发射侧遮光单元160和接收侧遮光单元170，从而分别以特定 长度从其外部到内部遮蔽发射侧透镜140和接收侧透镜150。而且，发射侧遮光单元160和接收侧遮光单元170可与外壳101整体模塑。可选 地，也可将它们单独模塑以接合到外壳101。接下来，将描述本发明的另一实施例。为了方便解释，与第一实施例相同的部分将 通过上述描述而得以理解，因此将其省略。图2是示出根据本发明第二实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图。如图2所示，根据本发明的第二实施例的机器人清洁器的检测装置200可包括发 射单元210、接收单元220和控制器230，以此来检测地板10。发射单元210设置有光发射器211、发射侧诱光部212和发射侧遮光部213。接收 单元220设置有光接收器221、接收侧诱光部222和接收侧遮光部223。
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光发射器211输出红外光。从光发射器211发射的这种红外光由形成为特定长度 的发射侧诱光部212朝向地板10诱导。在地板10上反射的光随后被引入接收侧诱光部222以在此处被诱导。经诱导后 的反射光到达光接收器221，以将其解释为与地板10相关的信息。所解释的信息随后被传 送到控制器230。在第二实施例中，发射侧遮光部213和接收侧遮光部223分别被布置在发射侧诱 光部212处和接收侧诱光部222处。在这里，发射侧遮光部213和接收侧遮光部223与发射侧诱光部212和接收侧诱 光部222分开模塑，随后分别被接合到发射侧诱光部212和接收侧诱光部222。利用这种配置，从光发射器211输出的红外光被发射侧诱光部212诱导。这种经 诱导后的红外光到达地板10，其中有一部分被发射侧遮光部213遮蔽。到达地板10上的这 种光随后被反射以被接收侧诱光部222诱导，其中有一部分被接收侧遮光部223遮蔽，从而 被传送到光接收器221。所传送的光能够顺利到达地板10以被随后反射。还能减小可生成尾部的部分。因 此，能够提高检测装置200的检测精度。图3是示出根据本发明第三实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图。如图3所示，根据第三实施例的机器人清洁器的检测装置300可包括发射单元 310，设置有光发射器311、发射侧诱光部312和发射侧遮光部313 ；接收侧320，设置有光接 收器321、接收侧诱光部322和接收侧遮光部323 ；以及控制器330。 具有这种配置的检测装置300检测作为检测目标的地板10，其中地板10面向机器 人清洁器的底部。在第三实施例中，发射侧遮光部313和接收侧遮光部323分别与发射侧诱光部312 和接收侧诱光部322整体形成。利用这种配置，发射单元310和接收单元320易于制造，这就允许制造成本的降 低。图4是示出根据本发明第四实施例的机器人清洁器的检测装置的示意图。如图4所示，根据本发明第四实施例的机器人清洁器的检测装置400可包括发射 单元410和接收单元420、控制器430、发射侧透镜440、接收侧透镜450、发射侧遮光部460 以及接收侧遮光部470，其中发射单元410和接收单元420这两者均配置有检测传感器。在第四实施例中，检测装置400还可包括光量调节单元480。光量调节单元480反馈接收单元420接收的光量，据此调节从发射单元410输出 的光量。也就是说，接收单元420接收的光量能根据地板10的颜色和纹理而变化。如果接 收单元420接收的光量未达到所需，则光量调节单元480向发射单元410发送信号以使其 输出相对较多的光量。这样，接收单元420接收到的光量得以达到所需程度，致使检测装置 400能够精确检测。在这里，光量调节单元480被设置为与控制器430分离的组件，这仅仅是示例性 的。也可以提出这样的实施例，其中控制器430能够执行光量调节单元480的功能而不是 分开采用光量调节单元480。图5是示出采用根据本发明第五实施例的检测装置的机器人清洁器的底部的示意图，图6是示出采用根据第五实施例的检测装置的机器人清洁器在攀爬隆起之前的状态 的示意图，图7是示出图6的机器人清洁器在攀爬隆起这一刻的状态的视图，图8是示出图 7的机器人清洁器在攀爬隆起之后的状态的视图，以及图9是示出采用根据第五实施例的 检测装置的机器人清洁器在面临下陷时的状态的视图。如图5-图9所示，采用根据本发明第五实施例的检测装置的机器人清洁器500可 包括驱动滚轮(roller) 501和作为子滚轮的脚轮(caster) 502。根据机器人清洁器500的行进方向，在机器人清洁器500底部的前侧布置前侧传 感器510，并且在驱动滚轮501的前侧布置驱动滚轮侧传感器520。在脚轮502附近布置后 侧传感器530。前侧传感器510和驱动滚轮侧传感器520可被配置为典型的红外传感器，后侧传 感器530能够被配置为根据上述第一到第四实施例之一的传感器。而且，后侧传感器530 可被配置为能够检测机器人清洁器500的倾斜的倾斜传感器。当具有如此配置的机器人清洁器500行走时，如果由后侧传感器530检测到的机 器人清洁器500的底部与地板10之间的距离比特定距离近时，则控制器能够确定机器人清 洁器500是倾斜的。当机器人清洁器500穿越下陷或隆起时会是倾斜的。在这种情况下，能够通过忽 略前侧传感器510和驱动滚轮侧传感器520的检测值而不是忽略后侧传感器530的检测值 的方式来防止机器人清洁器500的故障。此外，机器人清洁器500能检测下陷和隆起。这样，即使在地板10上同时存在下 陷和隆起的情况下，机器人清洁器500也能够顺利操作。接下来，将参照图6-图9描述机器人清洁器500越过这种下陷和隆起的情况。首先，图6示出机器人清洁器500在行走期间靠近地板10上存在的隆起11。前侧 传感器510相对于地板10保持距离hfl，后侧传感器530相对于地板10保持距离hrl。当机器人清洁器500到达隆起11以越过隆起11时，如图7所示，机器人清洁器 500倾斜，使得其前侧上升而其后侧降低。此时，前侧传感器510与地板10相隔距离hf2， 后侧传感器530与地板10相隔距离hr2。在这里，hf2对应于比hfl相对较远的距离，hr2 对应于比hrl相对较短的距离。一旦发生距离差异，则能够确定机器人清洁器500是倾斜 的。当确定机器人清洁器500是倾斜的时，就可以忽略前侧传感器510和驱动滚轮侧传感 器520的检测值。如果机器人清洁器500在越过隆起11之后再次行走在平坦的地板10上，则前侧 传感器510相对于地板10保持距离hf3，后侧传感器530相对于地板10保持距离hr3。在 这里，hf3和hr3可大体上分别等于hfl和hrl。在这种情况下，在控制器的控制过程期间 能够反映前侧传感器510和驱动滚轮侧传感器520的检测值。如图9所示，另一方面，当机器人清洁器500行走到靠近地板10上存在的下陷12 时，能够通过识别前侧传感器510、驱动滚轮侧传感器520和后侧传感器530的检测值的变 化的方式检测到下陷12。如此，具有根据本发明实施例的检测装置的机器人清洁器500能够检测下陷和隆 起。因此，即使在地板10上有隆起也有下陷，机器人清洁器500也能顺利操作。图10是示出根据本发明的一个实施例的机器人清洁器检测地板状态的流程图，图11是图10的地板检测步骤的详细流程图。将参照图10和图11描述根据一个实施例的机器人清洁器的检测方法。根据一个实施例的机器人清洁器的检测方法，其中检测机器人清洁器在其上移动 的地板，该方法可包括以下步骤地板检测步骤(S10)，从发射单元发送用于检测地板的信 号，接收单元在视角调节单元处接收所发射的并且随后将被在地板上反射的信号；视角调 节步骤(S20)，通过视角调节单元调节发送信号和接收信号至少之一的视角；以及遮光步 骤(S40)，部分遮蔽通过视角调节单元发射的光以减小发送信号和接收信号之间的偏差。在这里，机器人清洁器的检测方法还可包括以下步骤防止发射信号和接收信号 之一的散播，并且诱导其行进方向(S30)，以及反馈接收信号的光量以调节发送信号的光量 (S50)。遮光步骤S40被配置为在发送信号和接收信号互不相邻的一侧部分遮蔽信号。这 样，分别发送和接收这样的信号的发射单元和接收单元能够移除发射/接收信号的尾部 (所述尾部是在发射/接收信号互不相邻的边缘处生成的)，致使对地板的检测更为精确。地板检测步骤S10包括以下步骤第一检测步骤(S11)，根据机器人清洁器的行进 方向在机器人清洁器后侧检测地板；以及第二检测步骤(S12)，在至少一个除后侧之外的 不同位置处检测地板。当第一检测步骤检测到的机器人清洁器与地板之间的距离比特定距 离短时，确定机器人清洁器是倾斜的(S13和S14)。如果第一检测步骤检测到的机器人清洁器与地板之间的距离是常量，并且第二检 测步骤检测到的机器人清洁器和地板之间的距离比特定距离长，则确定在机器人清洁器的 前侧形成有下陷(S13和S15)。
权利要求
一种机器人清洁器，包括检测装置，能够检测所述机器人清洁器在其上移动的地板，所述检测装置包括检测单元，被设置有发射单元和接收单元，该发射单元用于发送检测所述地板的信号，以及该接收单元用于接收从所述发射单元发送的将在所述地板上被反射的信号；视角调节单元，被布置在所述发射单元和所述接收单元至少之一处，并且该视角调节单元被配置为调节所述信号的视角；以及遮光单元，被配置为部分遮蔽通过所述视角调节单元发送的信号以减小来自所述发射单元和所述接收单元的每个信号的偏差。
2.如权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述遮光单元被配置为部分遮蔽所述视角 调节单元。
3.如权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述发射单元和所述接收单元至少之一还 包括诱光单元，所述遮光单元形成在所述诱光单元处。
4.如权利要求3所述的机器人清洁器，其中所述诱光单元和所述遮光单元被整体模塑。
5.如权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述遮光单元以特定长度从所述视角调节 单元的外部到其内部遮蔽所述视角调节单元。
6.如权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述检测单元包括第一检测传感器和至少 一个第二检测传感器，该第一检测传感器根据所述机器人清洁器的行进方向被布置在所述 机器人清洁器的后侧，所述第二检测传感器被布置在与所述第一检测传感器分开的不同位 置，其中当由所述第一检测传感器检测到的所述机器人清洁器与所述地板之间的距离比 特定距离短时，确定所述机器人清洁器是倾斜的。
7.如权利要求1所述的机器人清洁器，还包括光量调节单元，被配置为反馈所述接收 单元接收到的光量以调节从所述发射单元发送的光量。
8.一种用于检测机器人清洁器在其上移动的地板的方法，所述方法包括以下步骤地板检测步骤，包括从发射单元发送用于检测地板的信号，并且在接收单元处接收从 地板反射的信号；视角调节步骤，包括通过视角调节单元调节所发送信号和所接收信号至少之一的视 角；以及遮光步骤，包括部分遮蔽通过所述视角调节单元发送的信号以减小所发送信号和所接 收信号的每一个的偏差。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述遮光步骤在所发送信号和所接收信号互不相邻 的一侧遮蔽信号的一部分。
10.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤防止所发送信号和所接收信号至少之 一的散播，以及诱导其行进方向。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述地板检测步骤还包括以下步骤第一检测步骤，根据所述机器人清洁器的行进方向在所述机器人清洁器后侧检测地 板；以及第二检测步骤，在至少一个除所述后侧之外的位置处检测所述地板。
12.如权利要求11所述的方法，其中如果所述第一检测步骤检测到的所述机器人清洁 器与所述地板之间的距离比特定距离短，则确定所述机器人清洁器是倾斜的。
13.如权利要求11所述的方法，其中如果所述第一检测步骤检测到的所述机器人清洁 器与所述地板之间的距离是常量，且如果所述第二检测步骤检测到的所述机器人清洁器与 所述地板之间的距离比特定距离长，则确定在所述机器人清洁器前面存在下陷。
14.如权利要求8所述的方法，还包括光量调节步骤，包括反馈所接收信号的光量以调 节所发送信号的光量。
全文摘要
本发明公开了一种机器人清洁器的检测装置及方法。所述装置包括检测单元，设置有发射单元和接收单元，其中该发射单元用于发送检测地板的信号，该接收单元用于接收从发射单元发送的将在地板上被反射的信号；视角调节单元，被布置在发射单元和接收单元至少之一处，并被配置为调节所述信号的视角；以及遮光单元，被配置为部分遮蔽通过视角调节单元发送的信号以减小发射单元和接收单元的每个信号的偏差。这样，能够减小针对地板的颜色和触感的测量偏差。而且，接收单元接收到的光量得以达到所需，这就允许检测装置的精确检测。此外，即使地板上有下陷也有隆起，机器人清洁器也能顺利操作。
文档编号A47L9/28GK101896108SQ200880120433
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月5日 优先权日2007年12月11日
发明者崔宇镇, 罗泰雄, 郑容奎, 金相天 申请人:Lg电子株式会社