具有智能电容触摸传感的移动机器人的制作方法

具有智能电容触摸传感的移动机器人
[0001]
优先权申请
[0002]
本申请是2018年9月4日提交的美国专利申请16/121,048的继续申请并要求其优先权，所述专利申请的内容通过引用整体结合于此。
技术领域
[0003]
本公开涉及移动机器人，更具体地，涉及用于移动机器人的用户界面和包括该用户界面的移动机器人。


背景技术：

[0004]
移动机器人，例如移动清洁机器人，可以在其一个或多个表面上包括用户界面。用户界面可以通过经由用户界面直接输入操作指令或命令来允许移动机器人的本地用户交互或控制。一些用户界面可以包括物理和/或虚拟按钮形式的输入元件，其上显示经常使用的操作指令或命令。例如，用于移动清洁机器人的用户界面可以包括“清洁”和“主页”按钮，当被促动时，其分别指示机器人执行清洁任务和返回其基座或充电站。这种按钮可以利用机械和/或电子检测来识别按钮驱动。
[0005]
用户界面处的用户输入的电检测可以包括电阻和/或电容触摸感测。典型的电容传感器(这里也称为电容触摸板或触摸板)包括通过薄绝缘体与用户隔开的导体。导体通过导电迹线连接到传感设备。触摸板可以相对于其附近的其他导体限定电容器。例如，触摸板的导体可以相对于传感设备的电接地平面限定电容器，该电容器可以用作测量触摸板处电容的参考。
[0006]
触摸板/接地平面对的电容可以随着局部环境而变化(即，电场线1003流动通过的、触摸板1001/接地平面对1002之间的相邻空间的容积变化，如图10所示)。具有密集电场密度(也称为场密度)的区域1011可能对局部环境的变化更敏感，而电场密度较低的区域1013可能不太敏感。
[0007]
通过在触摸板附近引入电介质和/或通过在触摸板和接地参考之间有效地增加外部电容，可以移动由传感设备测量的电容。例如，当用户的手指插入触摸板和传感设备的接地平面之间的、电场线流过的空间时(例如，触摸板上方)，电容(cf)可能会因介电效应而增加。除了这种介电特性之外，用户也可以是导电的，并且可以充当额外的外部电容器。用户的有效电容可以是从触摸板到用户再到机器人的路径中所有串联电容器的总和的倒数，并且由于串联连接，因此可以小于组成电容器的各自电容。


技术实现要素：

[0008]
移动机器人和用户界面(如机器人顶表面上的按钮)可被操作以区分用户有意输入和无意输入。例如，响应于从机器人操作区域中的家具或其他元件下方经过，可以检测到无意的输入，其可能无意地激活机器人顶部上的一个或多个按钮。特别地，根据本发明的一些机器人和用户界面可以在不同的机器人操作条件(或“操作状态”)下利用不同的阈值来
检测用户界面的一个或多个按钮处的输入，以便降低对非预期输入的敏感度。例如，与机器人静止或不使用时相比，当机器人在操作区域中行进时(例如，在清洁任务期间)，机器人或用户界面可能需要更精确或更长的按钮按压来检测输入。
[0009]
根据一些实施例，移动机器人包括在移动机器人的顶表面中的凹陷井、在凹陷井下方的至少一个电容传感器、一个或多个移动传感器、以及耦合到至少一个电容传感器和一个或多个移动传感器的控制器。该至少一个电容传感器包括第一区域和第二区域。控制器被配置成响应于来自一个或多个移动传感器的输出信号来确定移动机器人的操作状态；以及基于移动机器人的操作状态，选择性地忽略在对应于至少一个电容传感器的第一区域的凹陷井的第一部分处的输入。
[0010]
在一些实施例中，控制器可以进一步被配置为记录在凹陷井的第二部分接收的输入，该第二部分对应于至少一个电容传感器的第二区域，与移动机器人的操作状态无关。例如，在一些实施例中，凹陷井的第一部分可以是限定围绕凹陷井的第二部分的外周的外周区域。
[0011]
在一些实施例中，移动机器人可以进一步包括在机器人的顶表面中的邻近所述凹陷井的外周凹陷井，以及分别位于外周凹陷井下方并耦合到控制器的外周电容传感器。控制器还可以被配置成基于移动机器人的操作状态而选择性地忽略外周凹陷井处的相应输入。
[0012]
在一些实施例中，至少一个电容传感器被配置成生成指示输入的检测信号。控制器可以被配置为响应于基于来自至少一个输入元件的检测信号在第一区域检测到输入，并且基于检测信号的特性将输入识别为非预期的，而选择性地忽略输入。例如，在一些实施例中，检测信号的特征可以包括输入的持续时间、电容和/或由检测信号指示的电场的瞬时变化。
[0013]
在一些实施例中，至少一个电容传感器可以是分别限定第一和第二区域的第一和第二导电弹簧型电容器。在一些实施例中，第一和第二导电弹簧型电容器可以具有同心布置，并且可以由其之间的隔离环分开。
[0014]
在一些实施例中，包括导电元件的主动防护可以围绕至少一个电容传感器的第一区域和/或第二区域延伸。
[0015]
根据一些实施例，操作移动机器人的方法包括由至少一个处理器执行存储在非暂时性计算机可读存储介质中的计算机可读指令。计算机可读指令的执行可以使至少一个处理器执行操作，包括在移动机器人的顶表面中的凹陷井的第一部分处接收输入，凹陷井的第一部分对应于至少一个电容传感器的第一区域，至少一个电容传感器在凹陷井下方并且包括第一区域和第二区域，响应于来自移动机器人的一个或多个移动传感器的输出信号，确定移动机器人的操作状态，并且基于移动机器人的操作状态，选择性地忽略凹陷井的对应于至少一个电容传感器的第一区域的第一部分处的输入。
[0016]
根据一些实施例，移动机器人包括具有至少一个输入元件的用户界面、一个或多个移动传感器、以及耦合到用户界面和一个或多个移动传感器的控制器，所述输入元件被配置为在与移动机器人的表面相邻的相应区域接收输入。控制器被配置为响应于来自一个或多个移动传感器的输出信号来确定移动机器人的操作状态，并且基于移动机器人的操作状态选择性地忽略相应区域处的输入。例如，基于来自一个或多个移动传感器的输出信号，
操作状态可以指示机器人正在执行任务或以其他方式在操作环境中导航，或者机器人颠倒或其轮子没有被加载。
[0017]
在一些实施例中，用户界面可以包括移动机器人表面中的凹陷井，并且至少一个输入元件可以是凹陷井下方的至少一个电容传感器。该至少一个电容传感器可以包括第一和第二区域，并且接收输入的相应区域可以是凹陷井的对应于该至少一个电容传感器的第一区域的一部分。
[0018]
在一些实施例中，控制器可以被配置成基于与至少一个输入元件和/或接收输入的相应区域相关联的相应机器人功能来选择性地忽略输入。
[0019]
在一些实施例中，相应的区域可以是用户界面的外周区域。控制器还可以被配置成独立于移动机器人的操作状态记录在用户界面的中心区域处接收的输入。例如，在一些实施例中，外周区域可以限定围绕中心区域的外周或环。
[0020]
在一些实施例中，至少一个输入元件被配置成生成指示输入的相应检测信号。控制器可以被配置为响应于基于来自至少一个输入元件的相应检测信号在相应区域检测到输入，并且基于相应检测信号的特性将输入识别为非预期的，而选择性地忽略输入。
[0021]
在一些实施例中，相应检测信号的特征可以是输入的持续时间。
[0022]
在一些实施例中，至少一个输入元件可以包括电容传感器，并且相应检测信号的特征可以是电容和/或由此指示的电场的瞬时变化。
[0023]
在一些实施例中，主动防护可以围绕相应的一个电容传感器延伸。主动防护可以是导电元件，根据移动机器人的操作状态，该导电元件可以由控制器选择性地驱动，例如通过与施加到电容传感器的信号极性相反的信号。
[0024]
在一些实施例中，电容传感器可以是导电弹簧型电容器。在一些实施例中，导电弹簧型电容器可以具有同心布置，并且可以由其之间的隔离环分开。
[0025]
在一些实施例中，控制器可以被配置为通过根据操作状态基于相应的检测信号改变用于检测输入的阈值来选择性地忽略输入。例如，控制器可以被配置为根据移动机器人的操作状态而增加或减少用于检测输入的电容阈值。
[0026]
在一些实施例中，控制器可以被配置为通过根据操作状态改变至少一个输入元件检测输入的操作来选择性地忽略输入。例如，控制器可以被配置为当移动机器人正在移动或颠倒时停用用户界面的一个或多个区域处的输入元件，和/或可以被配置为响应于在一个或多个外周输入元件处的输入的检测而停用一个或多个中心输入元件。
[0027]
在一些实施例中，至少一个输入元件位于具有相对于移动机器人的表面凹陷的底表面的井中。控制器还可以被配置为基于输入相对于底表面的精度选择性地忽略输入。例如，在一些实施例中，至少一个输入元件的底表面可以具有凹形形状，并且选择性忽略可以进一步基于输入相对于凹形形状的中心的精度。
[0028]
在一些实施例中，至少一个输入元件的底表面可以相对于移动机器人的表面凹进大约0.2毫米(mm)到大约2mm之间的距离。
[0029]
在一些实施例中，移动机器人的操作状态指示操作环境的导航或者移动机器人的轮子处没有负载。
[0030]
在一些实施例中，无线通信接口可以耦合到控制器，并且其中选择性忽略响应于经由无线通信接口接收通信信号。
[0031]
在一些实施例中，至少一个输入元件可以是位于移动机器人表面中的凹陷井下方的至少一个电容传感器。所述至少一个电容传感器可以包括第一和第二区域，并且所述控制器可以被配置为基于所述移动机器人的操作状态选择性地忽略在对应于所述至少一个电容传感器的第一区域的所述凹陷井的一部分处的输入。
[0032]
根据一些实施例，操作移动机器人的方法包括由至少一个处理器执行存储在非暂时性计算机可读存储介质中的计算机可读指令。计算机可读指令的执行可使至少一个处理器执行操作，包括经由移动机器人的用户界面的至少一个输入元件在邻近移动机器人表面的相应区域接收输入，响应于来自移动机器人的一个或多个移动传感器的输出信号确定移动机器人的操作状态，以及基于移动机器人的操作状态选择性地忽略在相应区域接收的输入。
[0033]
通过阅读附图和随后的实施例的详细描述，本领域技术人员将理解本公开的进一步特征、优点和细节，包括上述实施例的任何和所有组合，这样的描述仅仅是本公开的说明。
附图说明
[0034]
图1是根据本文描述的一些实施例的移动机器人的顶部透视图。
[0035]
图2是表示根据本文描述的一些实施例的移动机器人的示意图。
[0036]
图3a是表示根据本文描述的一些实施例的与移动机器人相关联的计算设备和用户界面的示意图。
[0037]
图3b是示出根据本文描述的一些实施例的用于选择性地忽略与移动机器人相关联的用户界面处的输入的操作的流程图。
[0038]
图4a是示出根据本文描述的一些实施例的移动机器人的用户界面的平面图。
[0039]
图4b是图4a的用户界面的剖视图。
[0040]
图4c是外部透视图，示出了移除了移动机器人的顶盖的图4a的用户界面。
[0041]
图4d是内部透视图，示出了图4a的用户界面的输入元件的布置和耦合。
[0042]
图5a是示出根据本文描述的一些实施例的移动机器人的用户界面的平面图。
[0043]
图5b是示出图5a的用户界面的输入元件的布置和耦合的内部透视图。
[0044]
图5c是示出了图5a的用户界面的输入元件的布置和耦合的内部剖视图。
[0045]
图5d是图5c的用户界面的剖视图。
[0046]
图6a是根据本文描述的一些实施例的包括主动防护功能的输入元件的截面图。
[0047]
图6b是根据本文描述的一些实施例的没有主动防护功能的输入元件的截面图。
[0048]
图7a是示出根据本文描述的一些实施例的移动机器人的用户界面的平面图。
[0049]
图7b是图7a的用户界面的中心输入元件的剖视图。
[0050]
图8a、8b和8c是示出根据本文描述的一些实施例的包括平面和凹形输入元件的用户界面中的输入检测的截面图。
[0051]
图9a和9b是示出根据本文描述的一些实施例的操作环境中各种元件的电容贡献的电路图。
[0052]
图10是示出电容传感器的示例操作的剖视图。
具体实施例
[0053]
本文所述的一些实施例可能源于这样的认识，即在其外表面上包括用户界面的移动机器人在操作环境中导航时可能易于检测到无意的输入。例如，对于包括具有电容传感器作为输入元件的用户界面的移动机器人，在移动机器人的操作环境中的大导体(例如，金属家具、金属板或家具支架等)可能通过耦合到电容传感设备的接地参考而表现为额外的外部电容。潮湿表面或带电表面(例如，由于静电)也可能表现为增加的电容。这种增加的电容可以在电容传感器的触摸板处检测到，并且如果足够高，可以触发对电容传感器的非预期(这里也称为“虚假”)输入的检测，这对于移动机器人的操作可能是有问题的。例如，在输入元件中检测到的与暂停或停止机器人操作相关联的非预期输入可能在任务执行期间或在操作环境中的其他导航期间束缚该移动机器人。
[0054]
因此，本文描述的实施例指向移动机器人，其可操作以基于移动机器人的操作模式或其他操作状态选择性地忽略输入或以其他方式改变用户界面的一个或多个用户输入元件的检测操作，从而降低对非预期输入的灵敏度。尽管这里主要参考忽略在包括基于电容传感器的用户输入元件的机器人用户界面处接收的非预期输入的检测和/或以其他方式降低对非预期输入的灵敏度来进行描述，但是应当理解，本发明概念的实施例不限于此，并且可以类似地应用于包括物理或机械输入驱动的用户界面。例如，本文描述的用于降低对可能被检测为输入的环境条件的敏感度的操作可以用于基于机器人的操作模式或其他状态，以类似于这里参考电或电容输入描述的操作的方式，选择性地禁用机器人用户界面的包括机械促动按钮的部分。
[0055]
如本文所用，“定位”可包括确定环境中物体的位置和/或该物体的方向。“导航”包括但不限于确定路线，例如从源位置到目的地位置的路线，以及根据该路线在环境中移动(“穿越”)。当移动机器人在环境或环境的一部分中移动时，这些位置可以被“覆盖”或“穿越”或“探索”或“导航”。导航和定位都可以利用在此通常称为“移动”传感器的传感器，其可以包括(但不限于)陀螺仪/惯性传感器、航位推算/里程计传感器和/或摄像头/成像传感器。
[0056]
图1是根据本文描述的一些实施例的移动机器人的顶部透视图，图2是表示根据本文描述的一些实施例的移动机器人的示意图。虽然参照真空清洁机器人进行了说明，但是图1和图2的移动机器人100、200是代表性的，并且可以是被配置为执行如本文所述的选择性忽略用户界面处的输入的操作的任何合适的机器人和相关联的计算设备，并且应当理解，根据本文所述的实施例，在移动机器人中并不需要所有所描述的组件、特征和功能。
[0057]
参照图1的外部视图，移动机器人100包括定位在移动机器人壳体108的周边处的缓冲器105，其面向向前行进的方向。壳体108在图1中示出为具有圆化或圆形形状；然而，本文描述的实施例不限于所示的形状，并且壳体108可以具有其他形状(例如，缓冲器105安装在其上的方形前部)。与缓冲器105相对的边缘表面112包括可移除的碎屑箱142，该碎屑箱142可以通过闩锁114的促动而打开。
[0058]
用户界面128邻近壳体108的顶表面106设置。用户界面128包括多个用户输入元件，图示为外部可访问的按钮102、102’。在一些实施例中，按钮102、102’可以相对于壳体108的顶表面106凹陷。在图1的示例真空清洁机器人100中，中心按钮102可以表示与机器人100的区域清洁功能相关联的“清洁”按钮，外周按钮102’可以表示分别与移动机器人的停
靠功能和点清洁功能相关联的“主页”和“点”按钮。按钮102、102’的操作和响应于从其输出的检测信号而执行的操作可以基于移动机器人100的操作状态而改变，如这里更详细描述的那样。
[0059]
如图2的示意图所示，示例的移动机器人200包括底盘210、控制器220、存储器222、电池224、电池充电器226、人机界面(hmi)228、驱动系统230、地图/导航系统240、服务操作系统242(这里也称为“清洁系统”和“清洁头”)、无线通信系统250、红外(ir)发射器260、环境传感器270a-h、碎屑箱242a(用于存储通过清洁操作收集的碎屑)、箱水平传感器242b、灰尘提取传感器242c(用于检测通过清洁操作收集的碎屑的特征密度)、指示灯274a、音频换能器274b和清洁模式选择开关或按钮274c。
[0060]
环境传感器270a-270h可以包括安装在移动机器人200的顶表面上的摄像头270b，例如图1中所示的陷入式摄像头170b。摄像头270b可用于导航机器人200并获取图像用于其他操作用途。在一些实施例中，摄像头270b是视觉同步定位和地图绘制(vslam)摄像头，并用于检测操作环境中的特征和地标，并基于此构建占用地图。
[0061]
控制器220可以包括任何适当配置的处理器。处理器可以包括一个或多个数据处理电路，例如通用和/或专用处理器(例如微处理器和/或数字信号处理器)，其可以被并置或分布在一个或多个网络上。处理器被配置为执行存储在存储器222中的程序代码，其在下文描述为计算机可读存储介质，以执行上面针对一个或多个实施例描述的一些或所有操作和方法。根据本公开的一些实施例，存储器222代表包含用于促进机器人操作的软件和数据的一个或多个存储设备。存储器222可以包括但不限于以下类型的设备：缓存、rom、prom、eprom、eeprom、闪存、sram和dram。处理器因此与控制器200、存储器222、清洁系统242和驱动系统230通信。
[0062]
驱动系统230可以包括用于主动和可控地使机器人200通过操作环境的任何合适的机构或系统。根据一些实施例，驱动系统230包括一个辊子、多个辊子、轨道或轮子232a、232b和一个或多个机载(即由移动机器人200携带)电动机234(在此统称为“驱动器”或“驱动系统”)，其可由控制器220操作，以将机器人200运送通过操作环境的地板。
[0063]
在一些实施例中，服务操作系统242可以是可选的，并且可操作以在操作环境中执行服务操作。根据一些实施例，服务操作系统242包括地板清洁系统，当机器人200穿过空间时，该地板清洁系统清洁操作环境的地板表面。在一些实施例中，服务操作系统242包括吸头和机载真空发生器，以真空清洁地板。在一些实施例中，服务操作系统242包括末端执行器，例如(但不限于)清扫或拖地机构、一个或多个旋转刷、辊子、湿的或干的静止或摆动和/或振动的布、或多层垫组件。
[0064]
无线通信系统250包括无线通信收发器或模块252以及相关联的天线254，以实现机器人200和操作环境中的各种其他连接设备之间的无线通信，以及实现由wap、网关和集线器服务的网段，所述wap、网关和集线器可以限定专用网络，移动机器人200可以限定所述专用网络的节点。例如，无线通信收发器或模块252可以是无线模块。
[0065]
在一些实施例中，移动机器人200通常可以按照的方式配置或包括来自地板清洁机器人的特征，如在美国专利9,993,129和7,024,278以及美国已公开申请2017/0203446和2007/0250212中描述的，这些公开内容，包括适当的修改，结合于此作为参考。在其他实施例中，移动机器人200通常可以被配置为自主巡逻机器人，其包括伸
缩杆，伸缩杆具有一个或多个与传感器元件270a-h和/或无线通信电路或系统250相关联的元件，无线通信电路或系统250安装在伸缩杆上或以其他方式可操作地与其相关联。
[0066]
再次参考图1-2，移动机器人100、200可以包括定位电路，该定位电路构建墙壁和障碍物的基于距离的度量地图(例如，使用激光测距仪、声纳、雷达、三角测量、飞行时间或相位差计算)和/或自由空间的占用地图(例如，可穿越的地面空间，或未被物体或固定装置占据的地面空间)，并且可以使用诸如扫描匹配、icp(迭代最近点)，和/或ransac(随机样本一致性)技术在地图上定位机器人。附加地或替代地，移动机器人100、200可以包括定位电路，该定位电路构建特征、界标、基准点和/或信标的指纹化的(fingerprinted)、基于特征的星座或拓扑地图(使用例如摄像头或点云生成3d扫描仪，连同特征变换来识别、存储和识别自由空间的占用地图内的自然或人工关键点、特征和/或界标)，并且可以使用诸如vslam(基于视觉)的技术在该占用地图上定位机器人(并且在一些实施例中，在其特定片段或划界区域中)。在任一情况下，终端用户可以通过任何网络实体的用户界面将链接到独特房间或区域的独特身份与家庭房间类型或独特房间标签(“客厅”)相关联。占用地图(此处也称为操作环境的“平面布置图”)可以包括限定环境的多个表面位置(例如，通过像素)的数据，每个数据具有对应于像素位置是否对应于被移动机器人200占用、可通过或未探索的表面位置的值。
[0067]
定位电路可以由来自移动机器人200的一个或多个传感器270a-270h的输入限定，控制器220可以使用这些输入来在操作环境中执行定位和/或导航。更具体地，传感器270a-270h中的一个或多个被配置成检测来自位于操作环境中的物体的传感器读数，并且控制器220被配置成基于由传感器270a-270h检测到的定位数据，参考观察到的物体(“物体”不仅包括具有可观察特征的物理物体，还包括由光学可检测或以其他方式可检测的表面特征(例如角、线、图案)形成的表面“物体”)来确定移动机器人200的当前姿势(“姿势”包括绝对或相对位置，并且可选地包括绝对或相对方向)。也可以确定物体的姿势。移动机器人200可以进一步被配置为将机器人姿势(或位置)与房间标识符相关联，该房间标识符具体与所观察到的物体或其位于房间中的姿势相关联，或者与房间的组件(墙壁、天花板、照明、门口、家具)上可观察到的姿势相关联，如占用地图所示。传感器270a-270h可以进一步包括陀螺仪/惯性传感器、航位推算/里程计传感器和/或摄像头/成像传感器，并且在此可以统称为移动传感器，其提供输出信号，控制器220可以从该输出信号确定移动机器人200的操作状态，如在此更详细描述的。
[0068]
图3a是示出根据本文描述的一些实施例的与移动机器人相关联的计算设备320和用户界面328的框图。计算设备320可以是移动机器人控制单元，例如图2的移动机器人200的控制器220。如图3所示，计算设备320包括处理器310、包括存储在其中的程序代码322的存储器315以及网络接口350。处理器310可以包括任何适当配置的处理器或被配置为执行存储在存储器315中的程序代码322的处理器，程序代码322在此被描述为计算机可读存储介质，以执行上面针对一个或多个实施例描述的一些或所有操作和方法。根据本公开的一些实施例，存储器315代表包含用于促进机器人操作的软件和数据的一个或多个存储设备。
[0069]
计算设备320通信耦合到用户界面328。在一些实施例中，用户界面328可以是可从移动机器人的外表面访问的人机界面(hmi)，例如图1的用户界面128或图2的移动机器人200的人机界面228。用户界面可以包括但不限于显示器308、至少一个输入元件302、扬声器
304和/或麦克风306。例如，输入元件302可以包括与移动机器人的相应功能相关联的一个或多个物理或虚拟按钮，所述功能例如导航功能、充电功能等。输入元件302可以包括机械和/或电子部件，其被配置为接收来自移动机器人的用户的输入，并作为响应生成指示所述输入的相应检测信号。例如，输入元件302可以包括机械和/或电致动的传感器元件的任何组合，包括但不限于机械和/或电开关、电阻式触摸传感器和/或电容触摸传感器。计算设备320还可以耦合到移动机器人的一个或多个移动传感器，例如图2的移动机器人200的传感器270a-270h。
[0070]
图3b是示出根据本文描述的一些实施例的用于选择性地忽略与移动机器人相关联的计算设备和用户界面的输入的操作的流程图。为了方便起见，下面参考图3a的计算设备320和用户界面328描述图3b的操作，但是不限于由所示的元件执行。现在参考图3a和3b，计算设备320被配置为从一个或多个移动传感器接收输出信号(在框301)，并基于来自移动传感器的输出信号确定移动机器人的操作状态(在框303)。例如，基于来自运动检测器270f、驱动系统230和/或摄像头270b的输出信号，计算设备320可以确定机器人200正在执行任务或以其他方式导航操作环境(例如，基于陀螺仪、里程计和/或从相应的传感器270f、230和/或270b接收的成像信号)。作为另一个例子，基于来自一个或多个移动传感器的输出信号，计算设备320可以确定机器人200颠倒、被束缚或被维护(serviced)(例如，基于指示倒置摄像头图像的输出信号和/或移动机器人200的轮子232a、232b处没有负载或阻力)。
[0071]
基于所确定的移动机器人的操作状态，计算设备320被配置成选择性地忽略在一个或多个输入元件302或其子区域接收的输入(在框305)。基于例如与输入元件302相关联的相应机器人功能和/或接收输入的移动机器人的相应区域或区块，可以选择性地忽略在特定输入元件302处接收的输入。例如，基于从移动传感器的输出信号确定机器人200正在执行任务或以其他方式在环境中导航，计算设备320可以选择性地忽略在输入元件302中的特定一个处接收的与任务或导航不密切相关的功能相关联的输入(或以其他方式“锁定”其功能)。附加地或替代地，计算设备320可以基于所确定的操作状态选择性地忽略在位于用户界面328的外周区域(或特定输入元件302的外周区域)的输入元件302处接收的输入，同时记录在位于用户界面328的中心区域的输入元件302处接收的输入(或在特定输入元件302的中心区域接收的输入)，而不管所确定的操作状态，例如，以在任务或导航期间要求增加的输入精度。
[0072]
计算设备320为了选择性地忽略输入而执行的操作(在框305)可以例如通过根据所确定的移动机器人的操作状态改变用于检测输入的相应阈值和/或改变一个或多个输入元件302的操作来实现。例如，计算设备320可以被配置为根据移动机器人的特定操作状态，基于来自电容传感器型输入元件302的检测信号，改变或更改用于检测输入的电容阈值，例如，当移动机器人运动时，可能需要比当移动机器人静止时更高的电容阈值来检测输入。附加地或替代地，计算设备320可以被配置为基于来自输入元件302的相应检测信号的特征来区分预期输入和非预期输入。例如，基于由来自电容传感器型输入元件302的检测信号指示的时间信息，计算设备302可以识别太短(例如，小于100毫秒(毫秒)或小于50毫秒)或太长(例如，持续时间大于几秒)的信号作为非预期的输入。同样，计算设备302可以识别和区分对应于人手指的电场变化和对应于其他物体的电场变化，如从电容传感器型输入元件302输出的检测信号所指示的。
[0073]
计算设备320因此可以根据移动机器人的当前操作状态选择性地忽略在输入元件302或特定输入元件302的子区域接收的输入，这可以减少例如移动机器人在操作环境中的导航或其他操作期间对非预期输入的检测。也就是说，计算设备320被配置为基于用户界面328的输入元件302的配置(和/或从其输出的检测信号)，结合所确定的移动机器人的操作状态，将一些输入识别为非预期的或“虚假的”，并将其忽略。下面参考图4-8的实施例描述移动机器人用户界面和相关操作的特定示例，以减少对非预期输入的检测。
[0074]
图4a、4b、4c和4d分别是示出了根据本文描述的一些实施例的移动机器人的用户界面的平面图、截面图、外部透视图和内部透视图。如图4a-4d所示，移动机器人(例如移动机器人100、200)包括邻近移动机器人外表面406的用户界面428。用户界面428包括多个输入元件402、402’。输入元件402、402’包括相对于机器人的表面406凹陷的底表面402b(在此也称为凹陷井)，以及凹陷井402b下方的一个或多个电容型传感器元件402c、402p(在此也称为电容传感器)。凹陷井402b另外向机器人的表面406开放。在一些实施例中，表面406可以是机器人的顶表面，并且可以是可移除盖的一部分。用户界面428可以由表面406的一部分限定，并且表面406的剩余部分可以延伸以覆盖其他传感器(例如图1的摄像头170b)和/或可以朝向机器人的边缘表面和/或缓冲器延伸。
[0075]
如图4a的平面图和图4b的横截面所示，移动机器人的顶表面406在其中包括多个凹陷井402b，并且一个或多个电容传感器402c、402p设置在每个凹陷井402b的下方。具体而言，图4a-4d的示例实施例包括三个凹陷井402b，其中位于用户界面428的外周区域(在此也称为外周井区域)的两个凹陷井402b包括各自的外周电容传感器402p以限定外周输入元件402’，位于用户界面428的中心区域(在此也称为中心井区域)的凹陷井402b包括两个外周电容传感器402p和其间的中心电容传感器402c以限定中心输入元件402。在图4a和图4b的示例中，中心输入元件402包括平坦或平坦的底表面402b，而外周输入元件402’各自包括碟形或凹形底表面402b。然而，应当理解，这些表面402b的形状(和/或形状的组合)不限于所示的那些，并且无论输入元件402、402’在用户界面428和/或表面406上的位置如何，底表面402b都可以具有各种组合的碟形和/或平坦形状。
[0076]
如图4a的平面图所示，外周输入元件402’每个都包括各自的导电螺旋弹簧型电容传感器402p，而中心输入元件402包括被配置为在输入元件402的多个子区域接收输入的电容传感器402c、402p。具体地，中心输入元件402包括布置在中心井区域402b的边缘处的片状金属弹簧型电容传感器402p，以及布置在片状金属弹簧型电容传感器402p之间的导电螺旋弹簧型电容传感器402c。例如，中心输入元件402可以限定单个物理按钮，下方的电容传感器402c、402p限定单个按钮内的多个子区域。
[0077]
图4c的外部透视图更详细地示出了移除了移动机器人的顶盖(包括顶表面406的一部分)的用户界面428的下方的电容传感器402c、402p。图4d的内部透视图图示了导电弹簧型电容传感器402c、402p和其他内部电气部件的布置和到印刷电路板490的耦合。电容传感器402p、402c被配置为基于相关联的输入元件402、402’和凹陷井402b的布局和布置，生成指示在外周区域和中心区域(包括中心输入元件402的多个子区域)接收的输入的相应检测信号405。检测信号405经由印刷电路板490输出到电子控制单元，例如图2的控制器220或图3的计算设备320，其可以如本文所述地基于移动机器人的操作状态而选择性地忽略在一个或多个区域接收的输入。
[0078]
在图4a-4d的示例实施例中，控制单元被配置成基于操作状态选择性地忽略一个或多个外周电容传感器402p处的输入，包括在中心输入元件402的边缘部分(对应于下方的外周电容传感器402p的位置)处的输入。控制单元还可以被配置成独立于或不考虑移动机器人的操作状态，在中心输入元件402的中心处或附近(对应于下方的中心电容传感器402c的位置)记录输入。如上所述，控制单元可以响应于来自机器人的一个或多个移动传感器的输出信号，例如来自陀螺仪、摄像头和/或航位推算测量的信号，来确定移动机器人的操作状态。
[0079]
例如，在移动机器人是清洁机器人的情况下，中心输入元件402可以是与机器人的区域清洁功能相关联的“清洁”按钮，外周输入元件402’可以是分别与移动机器人的停靠功能和点清洁功能相关联的“主页”和“点”按钮。当机器人静止时，控制单元可以记录在“清洁”按钮402的周边和中心区域(在外周电容传感器402p和中心电容传感器402c上方)处接收的输入。然而，当机器人正在执行区域清洁任务时，控制单元可以忽略在“清洁”按钮402(在外周电容传感器402p上方)的周边接收的输入，但是仍然可以记录在“清洁”按钮402(在中心电容传感器402c上方)的中心处或附近接收的输入，有效地增加检测输入的阈值，并且根据移动机器人的操作状态需要来自用户的更精确的输入。控制单元同样可以被配置成基于机器人操作状态选择性地忽略在一个或多个外周输入元件402’处接收的输入；例如，“主页”和/或“点”按钮402’可能与区域清洁任务不太相关(因此在区域清洁任务期间被选择性地忽略)。
[0080]
中心输入元件402的凹陷井402b也可以相对于机器人的顶表面406凹入与外周输入元件402’的一个或多个凹陷井402b不同的距离。例如，中心输入元件402的底表面402b(例如，“清洁”按钮)可以凹进约0.5毫米(毫米)至约2毫米或更大的距离或深度，而外周输入元件402’的底表面402b(例如，“home”和“spot”按钮)可以相对于顶表面406凹进更大或更小的距离或深度。由凹陷井402b的不同深度所施加的额外输入精度可以与用于本文描述的选择性忽略输入的操作结合使用，以基于移动机器人的操作状态进一步增加用于检测用户界面428的不同区域处的输入的阈值。
[0081]
在一些实施例中，控制单元可以被配置为基于来自相应的下方电容传感器的相应检测信号来检测输入元件的相应区域处的输入，并且可以被配置为基于本文所述的相应检测信号的特征来将一个或多个输入识别为非预期的。例如，检测信号可用于基于输入的相应持续时间和/或由检测信号指示的电场密度的瞬时变化来识别或区分对应于用户手指(而不是操作环境中的大导体)的输入。例如，基于典型的人类触摸响应时间，指示持续时间大于约100毫秒(ms)但小于约20秒的电容变化的输入可被识别为有意的，而较短或较长的输入可被识别为无意的。
[0082]
在一些实施例中，控制单元可以被配置为通过根据所确定的机器人操作状态改变用于检测输入的相应阈值来选择性地忽略输入。例如，与机器人静止时相比，当机器人正在执行任务或以其他方式在操作环境中导航时，控制单元检测预期输入所需的电容量可以增加。
[0083]
在一些实施例中，控制单元可以被配置成改变本文描述的一个或多个输入元件的操作，以根据移动机器人的操作状态来检测输入。例如，当机器人在运动或翻转时，控制单元可以停用用户界面的一个或多个子区域，如通过来自一个或多个移动传感器的输出信号
所指示的(例如，指示机器人的运动或者机器人的轮子处没有负载)。在图4a-4d的示例中，控制单元可以被配置成当机器人正在移动或翻转时停用对应于“点”和“主页”的外周输入元件402p。也就是说，对应于特定移动机器人功能的相关输入元件和/或用户界面的子区域可以基于这些功能与当前机器人操作的相关性而被选择性地无效化。
[0084]
在一些实施例中，响应于经由无线通信接口(例如图2的通信接口250)接收到信号或命令，控制单元可以执行本文描述的用于选择性地忽略输入的任何操作。例如，用户界面的灵敏度和/或功能可以通过在远程设备(例如用户的移动电话)上执行的应用来选择，并且可以被传输到移动机器人。移动机器人因此可以根据在远程设备处选择的灵敏度和/或功能而选择性地忽略在用户界面的一个或多个子区域接收的输入和/或与其相关联的输入元素。
[0085]
图5a、5b、5c和5d分别是示出了根据本文所述的一些实施例的移动机器人的用户界面的平面图、内部透视图、内部剖视图和剖视图。如图5a-5d所示，移动机器人(例如移动机器人100、200)包括邻近移动机器人外表面506的用户界面528。用户界面528包括多个输入元件502。类似于图4a-4d的实施例，输入元件502可以包括相对于表面506凹陷的底表面/凹陷井502b，以及在每个凹陷井502b下方的一个或多个电容传感器502c、502p。
[0086]
如图5a的平面图所示，示例实施例包括三个凹陷井502b，其中位于用户界面528的外周区域的两个外周井区域502b各自包括各自的外周电容传感器502p以限定外周输入元件502’，位于用户界面528的中心区域的中心井区域502b包括外周电容传感器502p和中心电容传感器502c，它们具有同心布置以限定中心输入元件502。限定中心和外周输入元件502和502’的凹陷井502b可以包括各种组合的平坦或平坦的底表面和/或碟形或凹形底表面，而不管输入元件502、502’在用户界面528和/或表面506上的位置如何。
[0087]
仍然参考图5a，外周输入元件502’每个都包括各自的导电螺旋弹簧型电容传感器502p，而中心输入元件502包括同心布置的导电螺旋弹簧型电容传感器502c、502p，其被配置为在输入元件502的多个子区域接收输入。具体地，中心输入元件502包括在外部螺旋弹簧型电容传感器502p上方的第一感测区域，其限定在内部螺旋弹簧型电容传感器502c上方的第二感测区域周围的外周或环。例如，中心输入元件502可以限定单个物理按钮，下方的电容传感器502c、502p限定单个按钮内的两个同心子区域。在一些实施例中，电容传感器502c和/或502p可以具有锥形弹簧形状。在一些实施例中，由外部和内部电容传感器502p和502c限定的接触面积可以相似或相同，或者在其他实施例中可以不同。
[0088]
如图5a的平面图、图5b的内部透视图、图5c的剖面透视图和图5d的横截面所示，隔离环507设置在外部电容传感器502p和内部电容传感器502c之间。在图示的实施例中，隔离环507被实现为连续的绝缘环，其将外部电容传感器502p与内部电容传感器502p分开，以防止它们之间的接触。
[0089]
在进一步的实施例中，主动防护元件，例如下面参考图6a更详细描述的主动防护元件607，可以包括在一个或多个输入元件502、502’周围，例如，作为在内部电容传感器502c周围延伸的导电环(例如替代隔离环507或除了隔离环50之外)，和/或围绕一个或多个外部电容传感器502p延伸的相应导电环。在一些实施例中，外部螺旋弹簧型电容传感器502p本身可以被选择性地驱动以用作主动防护元件，该主动防护元件将电场线集中在内部螺旋弹簧型电容传感器502c的区域中，也就是说，既用作按钮又用作主动防护。
[0090]
图5b-5d的内部视图进一步示出了导电弹簧型电容传感器502c、502p和其他内部电气部件的布置和到印刷电路板590耦合。透射光导管在中心输入元件502的外部和内部电容传感器502p和502c周围限定光环508。一个或多个发光元件，例如发光二极管，可以被配置为照亮光环508以显示一种或多种颜色的光，例如，其中每种颜色可以指示移动机器人的相应操作状态。隔离环507还可以减少或防止光环508和其他发光元件(例如，可以被配置为照亮中心输入元件502的附加发光二极管)之间的光泄漏。
[0091]
用户界面528的输入元件502、502’，包括一个布置在另一个内部并由隔离环507隔开的两个同心锥形弹簧型电容传感器502p、502c，可以实现相同或更好的性能(例如，在一致的感测/检测、接触面积、错误触发避免、部件成本等方面)。与图4a-4d的中心输入元件402的中心锥形弹簧电容传感器402c周围的外周金属板弹簧电容传感器402p相比。
[0092]
如以上参考图4a-4d类似地描述的，电容传感器502c、502p同样被配置为基于相关输入元件502和凹陷井502b的布局和布置，生成指示在外周区域和中心区域(包括其子区域)接收的输入的相应检测信号505。检测信号505经由印刷电路板590输出到电子控制单元，例如图2的控制器220或图3的计算设备320，其可以基于移动机器人的操作状态选择性地忽略在一个或多个区域接收的输入。
[0093]
在图5a-5d的示例性实施例中，基于移动机器人的操作状态，控制单元被配置为选择性地忽略一个或多个外周电容传感器502p处的输入，包括中心输入元件502的边缘部分(对应于下方的外周电容传感器502p)处的输入，并且可以被配置为独立于或不管移动机器人的操作状态，记录中心输入元件502的中心处或附近(对应于下方的中心电容传感器502c的位置)的输入。在移动机器人是清洁机器人的示例中，中心输入元件502是“清洁”按钮，外周输入元件502’分别是“主页”和“点”按钮，在清洁期间，控制单元可以选择性地忽略在外周电容传感器502p上方的区域接收的输入(例如，在一个或多个“主页”和/或“点”按钮处，和/或在限定围绕“清洁”按钮中心的环的圆周区域处)，其方式类似于上面参考图4a-4d描述的，但是本文描述的实施例不限于该输入元件布置和/或控制方案。
[0094]
同样如以上参考图4a-4d类似地讨论的，中心输入元件502的凹陷井502b可以相对于机器人的顶表面506凹入与外周输入元件502’的一个或多个凹陷井502b不同的距离。由凹陷井502b的不同深度所施加的额外输入精度可与本文所述的选择性忽略输入的操作结合使用，以基于移动机器人的操作状态进一步增加检测用户界面528的不同区域处的输入的阈值，从而在虚假输入可能更频繁出现的操作条件下减少对非预期输入的检测。
[0095]
图6a和6b是示出根据本文描述的实施例的包括电容传感器(本文也称为触摸板)602c的输入元件600a和600b的电操作的截面图。输入元件600a、600b可以用于实现本文描述的输入元件302、402、502、702和/或802中的任何一个。输入元件600a包括主动防护元件607，而输入元件600b不包括主动防护元件。
[0096]
如图6a所示，主动防护元件607可用于通过改变电容传感器602c对触摸输入的灵敏度或检测阈值来提高电容传感器602c的性能。主动防护607可以由邻近输入元件600a的触摸板602c的周边和/或围绕触摸板602c的导体来实现。主动防护607可以在触摸板602c和机器人上的其他导体之间延伸，但是不在触摸板602c和用户之间延伸(例如，绝缘或介电元件609的与触摸板602c相对的表面602b)。
[0097]
如图6a和6b所示，控制单元(例如图2的控制器220或图3的计算设备320)被配置成
驱动信号到触摸板602c，导致电场在触摸板602c和印刷电路板690所提供的接地699之间的流动(由带有箭头的线示出；也被称为场线)。在图6a中，控制单元还被配置成将信号驱动到主动防护607。施加到主动防护607的信号在极性上与施加到触摸板602c的信号相反，这具有将触摸板602c与其他电容器屏蔽开并将场线集中到用户的效果(例如，使得场线流过表面602b的更大区域，在该区域可以接收来自用户的触摸输入)。与图6b中所示的场线的密度相比，图6a中的场线密度更高或更集中在在平面图中被有源防护元件607的周界或边界包围或以其他方式位于有源防护元件607的周界或边界内的表面602b的区域中，并且因此相对于延伸到有源防护元件607的周界或边界之外或以其他方式位于有源防护元件607的周界或边界之外的表面602b的区域而言，增加的介电电容可能更大。也就是说，在图6a中使用有源防护元件607可以增加表面602b的特定区域处的信噪比，允许降低在由有源防护元件607界定的区域上方的表面602b的区域处检测触摸输入的阈值(相对于在有源防护元件607的边界之外的区域上方的表面602b的区域)。
[0098]
图6a的主动防护元件607可以应用于或实现在本文描述的输入元件302、402、502、702和/或802中的任何一个中，例如，在其相应子区域处或下方包括多个电容传感器的输入元件。例如，在图5a-5d的实施例中，主动防护元件可以被实现为内部和外部电容传感器502c和502p之间的导电环(例如，代替隔离环507或除了隔离环507之外)，以增加在内部电容传感器502c上方的中心输入元件502的区域中的场线密度，并降低在外部电容传感器502p上方的中心输入元件502的区域中的场线密度。也就是说，当作为主动防护元件被驱动时，隔离环507可以被配置为增加灵敏度/降低中心输入元件502的中心区域处的输入检测的阈值，并且减少灵敏度/提高中心输入元件502的周边(或中心区域周围的环)处的输入检测的阈值，这可以帮助减少和/或最小化悬停触摸和/或其他虚假触摸输入的检测。如本文所述的主动防护元件607也可以根据移动机器人的操作状态由控制单元选择性地驱动，从而在不同的机器人操作条件下主动增加或减少在输入元件的各个区域处的检测阈值。
[0099]
图7a和7b分别是平面图和截面图，示出了包括由印刷电路板790支撑的导电板式电容传感器702c、702p实现的输入元件702、702’的用户界面728的示例实施例。如图7a和7b所示，移动机器人(例如移动机器人100、200)可以包括与移动机器人的外表面706相邻的用户界面728。输入元件702包括相对于顶表面706凹陷的底表面/凹陷井702b。
[0100]
如图7a的平面图所示，一个或多个电容传感器702c、702p设置在每个凹陷井702b的下方。特别地，外周输入元件702’由位于用户界面728外周区域的两个凹陷井702b限定，每个凹陷井包括各自的外周电容传感器702p。如图7b的横截面所示，中心输入元件702由位于用户界面728的中心区域的凹陷井702b限定。中心输入元件702包括四个外周电容传感器402p，其限定围绕中心电容传感器702c的环。举例来说，中心输入元件702和外周输入元件702可以各自包括碟形或凹形底表面702b，但是应当理解，这些表面702b的形状(和/或形状的组合)不限于所示出的那些，并且底表面702b可以具有各种组合的碟形和/或平面形状，而不管输入元件702、702’在用户界面728和/或表面706上的位置如何。
[0101]
在图7a中，外周输入元件702’每个都包括各自的导电板式电容传感器702p，而中心输入元件702被配置成在多个子区域接收输入，这些子区域对应于布置成环的多个导电板式电容传感器702p，所述环被分成围绕中心导电板式电容传感器702c的四个象限。图7b的横截面同样示出了中心输入元件702包括由电容传感器702c限定的中心区域，由四个电
容传感器702p限定的外周区域被布置为围绕电容传感器702c的四象限环。例如，中心输入元件702可以限定单个物理按钮，下方的电容传感器702c、702p限定单个按钮内的多个子区域。
[0102]
如参考图4a-4d和5a-5d类似地描述的，电容传感器702c、702p被配置为基于相关输入元件702和凹陷井702b的布局和布置，生成指示在外周区域和中心区域(包括其子区域)接收的输入的相应检测信号705。检测信号705经由印刷电路板790输出到电子控制单元，例如图2的控制器220或图3的计算设备320，其可以基于移动机器人的操作状态选择性地忽略在一个或多个区域接收的输入。
[0103]
在一些实施例中，控制单元被配置为基于机器人操作状态选择性地忽略在一个或多个外周电容传感器702p处的输入，包括在外周输入元件702’和中心输入元件702的边缘部分(在外周电容传感器702p上方)处接收的输入，但是记录中心输入元件702的中心区域(在中心电容传感器702c上方)处接收的输入，而不管或独立于机器人操作状态。例如，在移动机器人是清洁机器人的情况下，图7a中所示的最左边的外周输入元件702’可以是“主页”按钮，最右边的外周输入元件702’可以是“点”按钮，并且它们之间的中心输入元件702可以是“清洁”按钮。在清洁任务中，类似于参考图4a-4d所描述的那样，控制单元可以选择性地忽略在外周电容传感器702p上方的区域接收的输入(例如，在一个或多个“主页”和/或“点”按钮处，和/或限定围绕“清洁”按钮中心的环的四个象限中的一个或多个)。在这样的实施方式中，正在进行的清洁任务可以仅通过在中心电容传感器702c上方的区域接收的输入而暂停(例如，在“清洁”按钮702的中心)。然而，应当理解，本文描述的实施例不限于这种输入元件布置和/或控制方案。
[0104]
在一些实施例中，也可以在这三个按钮中的一个或多个的周边(或者在“清洁”按钮的一个或多个子区域之间)提供导电元件作为主动防护元件。这种主动防护/外周环可用于区分非预期触摸，如上文参考图6a所述。主动防护/外周环可被实现为围绕一个或多个(或所有)按钮的细迹线，以增加灵敏度/降低在被包围区域中检测输入的阈值。例如，一个或多个外周电容传感器702p周围的主动防护元件(限定“清洁”按钮中心周围的环和/或限定“主页”和“点”按钮)可以响应于确定机器人正在执行清洁任务或在操作环境中导航而由控制单元选择性地驱动，从而降低当机器人移动时在外周传感器702p上方的区域检测输入的阈值。这种控制方案可用于将在到达中心电容传感器702c之前横向穿过在一个或多个外周电容传感器702p上方的区域的大导体(例如冰箱门或椅子腿之间的横向支撑梁)从将垂直接近中心电容传感器702c的区域的人类输入(例如来自用户手指)区分开来。在一些实施例中，当机器人在大导体下导航时，控制单元可以选择性地停用用户界面728的一个或多个区域，以进一步避免当在一个或多个外周电容传感器702p处检测到大导体时检测到非预期的输入。
[0105]
在图7a和7b的实施例中，印刷电路板790包括其上的导电板式电容传感器702c、702p。如图7b的横截面所示，电容传感器702c、702p在印刷电路板790的表面上，在传感器702c、702p下方不具有接地。印刷电路板790可以包括定制的计算机可读固件代码，在一些实施例中，所述代码可以是汇编语言，以允许控制单元进行更快的读取，以有助于噪声抑制。图7b还示出了输入元件702的底表面/凹陷井702b(在该处可以接收触摸输入)和下方的印刷电路板790之间的半透明光导708。光导708可以被配置成用不同的颜色照明(例如，通
过将来自一个或多个发光二极管的光导向用户)，以指示移动机器人的操作状态，如上所述。
[0106]
如以上参考图4a-4d类似地讨论的，中心输入元件702的凹陷井702b可以相对于机器人的顶表面706凹入与外周输入元件702’的一个或多个凹陷井702b不同的距离。在图7b的示例中，中心输入元件702的底表面702b是凹入的，并且相对于顶表面706凹入大约0.2毫米至大约2毫米的距离(例如，0.3毫米至1.6毫米)。特别地，中心输入元件702的凹形底表面702b可以相对于顶表面706在中心719处凹入约1.1毫米的距离(对应于传感器702c)，并且在内边缘718和外边缘717处凹入约0.5毫米至0.94毫米的距离(对应于在传感器702p上方的环的边缘)；然而，在一些实施例中，底表面702b可以具有更大或更小的凹度(或者可以包括具有不同深度的多个凹形区域)。底表面702b的凹形形状可以帮助确保大于中心输入元件702的横向直径的外部物体不会接触下方的电容传感器702c，其中中心719和边缘718和/或717之间的较大深度范围可以帮助区分无意触摸。例如，中心输入元件702的凹形底表面702b的外边缘717和中心719之间的深度差可以是大约0.5毫米至1.5毫米。控制单元因此可以利用阈值来检测输入元件702(中心按钮)的中心区域处的输入，该阈值忽略大于大约0.5毫米远的物体，这可以帮助减少对扁平金属物体和/或“悬停”的检测(例如，将用户的手指定位在输入元件上但不触摸输入元件702)。
[0107]
图8a、8b和8c是示出根据本文描述的一些实施例的用户界面中的输入检测的截面图，该用户界面包括用于用户输入元件2、802的平面和凹形接触表面。如图8a-8c所示，在一些实施例中，用户输入元件2、802可以相对于移动机器人的顶表面凹陷，例如移动机器人的外罩。与用户输入元件2的平面接触表面2b相比，用户输入元件802包括凹陷井802b。在图8a-8c的例子中，凹陷井802具有碟形或凹形形状(其横截面看起来是抛物线形)，但是应当理解，凹陷井802b的形状不限于此。凹陷接触表面2b、802b可限定本文所述的任何实施例的底表面，例如，上述底表面402b、502b和/或702b。这样，用户输入元件2、802可以类似地包括底表面2b、802b下方的一个或多个电和/或机械传感器元件。下面参考电容传感器2c、802c讨论实施例，电容传感器2c、802c仅作为示例位于所示表面2b、802b的中心区域下方。
[0108]
如图8a-8c所示，凹陷井802b可能需要额外程度的输入精度，该输入精度可与下方的传感器元件802c结合使用，以如本文所述地基于移动机器人的操作状态选择性地忽略输入。也就是说，与表面2b相比，凹陷井802b可以被成形为进一步帮助耦合到下方的电容传感器802c的控制单元(以及从其接收检测信号的控制器)区分较大导体895a、895b(其可以表示移动机器人在导航期间可能行进的操作环境中的元件)的非预期输入和较小导体895c(其可以表示人的手指或其他用户输入)的预期输入。
[0109]
特别地，如图8a-8c所示，由导体895a、895b、895c在输入元件2处接收的输入都接触表面2b的中心区域(其在电容传感器2c上方)，并且因此触发检测信号从其的输出，而不管输入的精度如何。相反，如图8a和8b所示，在输入元件802处接收的由导体895a(其大于凹陷井802b的直径)和导体895b(其小于凹陷井802b的直径)进行的不太精确的输入不会触发来自下方的电容传感器802c的检测信号的输出，因为凹陷井802b的形状防止导体895a、895b与凹陷井802b(其在电容传感器802c上方)的最低或中心区域接触。然而，如图8c所示，在输入元件802处由导体895c接收的更精确的输入接触凹陷井802b的中心区域，并且因此被下方的电容传感器802c检测到并触发检测信号的输出。应当理解，图8a-8c所示的输入元
件2、802可以包括多个下方的传感器(例如，除了所示的电容性传感器2c、802c之外，还有输入元件2、802的外周区域下方的电容性传感器)，且在这样的外周区域接收的输入895a-895c可以类似于上面参考图4-7讨论的方式，基于移动机器人的操作状态同样被选择性地检测或忽略。
[0110]
根据本文描述的一些实施例的检测操作中的可能检测状态可以包括：“真”状态，其中输入是有意的；和“假”状态，其中输入是无意的。对于每个这样的可能状态，输入元素也可以有两种可能的反应：“阳性”状态，其中输入被记录，和“阴性”状态，其中输入未被记录。如下所述，这可以产生四种情况(真和假阳性检测、真和假阴性检测)。
[0111]
特别地，当接收到的输入是有意的，并且输入被准确地记录时，可能出现真的阳性检测。快速定时和反馈可能是期望的，特别是在包括电容传感器的实施例中，该电容传感器可能不提供来自机构的触觉反馈(例如，响应于输入而触发的声音和/或光可能是输入已经被记录的唯一指示)。相反，当接收到的输入是有意的，但是没有被记录(例如，未能对有效输入做出反应)，则可发生真阴性监测。
[0112]
当没有输入被记录时当没有输入被接收时(例如，当没有有意输入时没有检测到输入)，可能发生假阴性检测。相比之下，当输入被记录时当输入是非预期的时，可能会出现假阳性检测，这也在本文中参考伪触摸输入进行了描述。这种非预期输入的检测对于移动机器人的操作可能是有问题的。例如，如果在移动机器人进行任务或对操作环境的其他导航期间检测到非预期的输入，这种假阳性检测可以有效地束缚机器人(如果用户不在场以提供输入来恢复操作)，或者甚至重启移动机器人，这可能导致信息丢失(例如，故障排除信息)。
[0113]
上述条件的测试场景可能包括运行测试和服务测试。性能测试可能包括手指按压、悬停、金属悬垂和电缆悬垂。在一些实施例中，如本文所述的输入元件可以被配置为响应于(但不限于)来自指尖的直接接触(例如，直径约7毫米至15毫米)或通过厚度高达约1毫米的织物的接触而输出检测信号，响应延迟在高功率模式下在约100毫秒内，或者在低功率模式下在约250毫秒内。此外，应该记录大约100毫秒的大约0.25牛顿的触摸输入。在一些实施例中，如本文所述的输入元件可以被配置成当被分开超过大约1毫米的距离时不响应于来自指尖的悬停输入而输出检测信号。在一些实施例中，如果移动机器人被颠倒，则如本文所述的输入元件可以被配置成不输出检测信号，或者基于操作状态，这种检测信号可以被控制单元忽略。
[0114]
图9a-9b示出了示例等效电路图，其示出了机器人内部的电容贡献、用户介电效应和用户的附加有效电容。特别地，如图9a所示，由如本文所述的与移动机器人相关联的用户界面的电容传感器测量的电容包括基础电容cbase，加上由于用户和环境而增加的电容cf。在图9a和9b中，cbase指触摸板设备接地电容器的固有电容；cf是由于用户的介电效应而在cbase电场线中增加的电容；cbody是用户对地面接地的电容，cgnd是从设备到地面接地的电容；δcgnd表示可耦合到设备接地的噪声电流的表示。操作环境中的这种电噪声可以通过滤波来降低(例如，通过滤除非常高的频率和低的频率信号，因为由于预期的输入而引起的电场变化通常可发生在100毫秒(ms)的量级上)。因为移动机器人通常可以与用户的接地基准隔隔离(例如，通过塑料、橡胶轮等。本文描述的电容模型基于用户和电容传感器不共享接地的示例，其等效电路图在图9b中示出。一般来说，cf越大，cbase越小，检测阈值越低。
然而，因为噪声会耦合到“开路”电容器中并导致错误检测，所以本文所述的一些实施例可以被配置成增加信噪比，从而可以降低记录真实触摸的阈值。
[0115]
在实现如本文所述的电容传感器中的一些设计特征可以认识到，较小的触摸板可以提供较小的电容值，因此作为电容的百分比变化，检测到的信号可以较大。这可以允许降低检测阈值，并抑制更多噪声和虚假触摸。此外，触摸板和手指之间的距离越短(例如，更薄的绝缘，触摸板中没有间隙)，介电效应越强，信号越强。增加从触摸板到非预期触摸输入源的距离(例如，冰箱门的底部)也可以减少它们增加的电容，并提高对虚假触摸的抗扰度，而使用主动防护(如上所述)可以在触摸板的子区域提供电场集中和增加的灵敏度。
[0116]
在一些实施例中，可以使用差分电容分压器来测量电容，这可以包括对触摸板和具有与触摸板的电容cbase类似的电容的参考电容器交替地充电和放电。具体而言，触摸板可以被单独充电到轨电压，并且参考电容器可以被放电，触摸板和参考电容器可以被隔离并彼此连接，并且可以测量得到的电压。在测量所得电压之后，可以切换用于充电的极性，使得参考电容器可以被单独充电到轨电压，并且触摸板可以被放电，并且触摸板和参考电容器可以被隔离并彼此连接，并且可以再次测量所得电压。然后可以减去两个测量的电压，以指示测量的电容，这可以有助于抑制共模噪声。
[0117]
在本公开的各种实施例的以上描述中，本公开的各方面可以在本文中以多种可专利类别或上下文中的任何一种来说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、制造或物质组成，或其任何新的和有用的改进。因此，本公开的各方面可以在完全硬件、完全软件(包括固件、常驻软件、微代码等)中实现，或可组合软件和硬件，它们在本文中一般地被称为“电路”、“模块”、“组件”或“系统”。此外，本公开的各方面可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包括一个或多个其上包含计算机可读程序代码的计算机可读介质。
[0118]
可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子、磁、光、电磁或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举列表)将包括以下：硬盘驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存存储器)、具有中继器的合适的光纤、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的程序的任何非暂时性介质。
[0119]
计算机可读信号介质可以包括其中包含计算机可读信息的传播数据信号，例如，在基带中或作为载波的一部分。这种传播信号可以采取多种形式中的任何一种，包括但不限于电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质，并且可以传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的程序。包含在计算机可读信号介质上的计算机可读信息(例如，作为程序代码)可以使用任何适当的介质来传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频等、或前述的任何合适的组合。
[0120]
用于执行本公开各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合来编写。程序代码可以完全在本文描述的用户终端、移动机器人或远程服务器上执行，或者部分地在其中的一个或多个上执行。在后一种情况下，远程服务器可以通过任何
类型的网络连接到用户终端和/或移动机器人，包括局域网(lan)或广域网(wan)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)和/或在云计算环境中。
[0121]
这里参考根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器，以产生机器，使得经由计算机或其他可编程指令执行设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的机制。还应当注意，在一些替代实施例中，方框中标注的功能可以不按图中标注的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。
[0122]
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，当被执行时，可以指导计算机、其他可编程数据处理设备或其他设备以特定方式运行，使得当存储在计算机可读介质中时，这些指令产生包括指令的制品，当被执行时，这些指令使得计算机实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程指令执行装置或其他设备上，以使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。
[0123]
应当理解，这里使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而不是为了限制本发明。除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，术语，例如在常用词典中定义的那些术语，应当被解释为在本说明书和相关领域的上下文中具有与它们的含义一致的含义，并且除非在此明确定义，否则不会以理想化或过度正式的意义来解释。
[0124]
为了便于描述，这里可以使用空间上相对的术语，例如“下”、“下方”、“低”、“上”、“上方”、“高”等，来描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。应当理解，除了附图中所示的方位之外，空间上相对的术语旨在包括使用中或操作中的装置的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上”或“之上”。因此，示例性术语“下”可以包括上和下的方位。该设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且这里使用的空间相对描述符相应地进行解释。
[0125]
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地指示出其他形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。如本文所用，表达“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
[0126]“移动机器人”可以指包括处理器、存储器和驱动系统的任何设备，用于导航可变环境条件并基于多个传感器输入做出自主决定。本文所述的移动机器人可包括机器人清洁器(如和/或清洁器)。“通信信号”可以指由支持网络的电子设备发送的任何信号。这种电子设备可以包括处理器、存储器以
及用于经由无线个人、本地和/或广域网进行通信的发射器和/或接收器，并且可以包括但不限于物联网(iot)设备。无线通信信号可以包括射频信号，包括但不限于无线信号、蓝牙信号和/或光信号。
[0127]
以上是本公开的实施例的说明，不应被解释为对其的限制。虽然已经描述了几个示例性实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在本质上不脱离本发明的教导和优点的情况下，在示例性实施例中许多修改是可能的。因此，所有这些修改都旨在包括在本发明的范围内。因此，应该理解的是，前述内容是对本发明的说明，而不应被解释为限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改旨在包括在本发明的范围内。