CN104407610A - 地面清洁机器人***及其控制方法 - Google Patents

地面清洁机器人***及其控制方法 Download PDF

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尚海芝
傅廷祥
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Abstract

本发明涉及一种地面清洁机器人***,该***包括地面清洁机器人和便携式远程操作装置,地面清洁机器人包括能转动和移动的机器人本体,机器人本体包括外壳体、摄像头组件、清洁模块、无线通信模块和控制单元,摄像头能够将当前拍摄的实时图像实时传输给所述的便携式远程操作装置并呈现在所述的显示屏上,信息发送单元具有一个至少部分能够被呈现在所述显示屏上的操作界面,操作界面上具有若干个用于控制机器人本体动作的操作键,操作键通过呈现在显示屏上的一操作界面对外呈现。上述通过机器人本体的转动带动摄像头改变拍摄摄像角度,使得摄像头在工作时的拍摄方向可以很方便的变换。

Description

地面清洁机器人***及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种地面清洁机器人领域,特别涉及一种地面清洁机器人***及其控制方法和利用该***执行巡视任务的方法。
背景技术
地面清洁机器人又名扫地机。可以通过预约定时清洁,有效保持家中的清洁度使您原本每天的工作变成一周一次,其逐步的被越来越多的人所接受,成为每个家庭必不可少的清洁帮手。
专利公开号为CN101313829中公开了一种清洁机器人,该改进的清洁机器人使用简单的结构感测障碍物。所述清洁机器人包括:机器人本体,包括用于驱动清洁机器人的驱动单元以及用于去除灰尘的清洁单元。其中,驱动单元能够驱动机器人在待清洁地面上行直系移动和转动。该清洁机器人仅能作为一种简单的扫地机使用,无其他额外功能。
专利公开号为CN102053623A中均公开了一种用于控制机器人、优选是可自动行驶的清洁和/或吸尘机器人的方法,其中,在机器人内生成且存储环境的地图或预先给定的行驶路径,其中,另一个用于控制的外部装置作用于机器人。为改进所涉及技术中的方法,尤其是在机器人的操纵方面,建议地图在机器人外部传输到外部装置上且在地图内显示机器人的位置。该机器人能够外远程控制,但是其不能对清扫的外部环境做详细反馈。
专利公开号为CN103142188A中公开了一种具有移动安全监控功能的智能吸尘器,包括机身及其充电桩;机身包括:摄像头、震动传感器、噪音传感器、第一无线网络模块和控制模块;控制模块在布防状态下,若检测到异常震动,或检测到异常噪音,或检测到异常动作,则通过第一无线网络模块发送警告指令至充电桩;接收充电桩发送的指令以切换到巡视模式,并将拍摄的监控图像发送至充电桩;充电桩包括:存储机身无线发送监控图像的数据存储模块、第二无线网络模块和管理装置;管理装置通过第二无线网络模块接收机身发送的警告指令,将机身切换到巡视模式,并通过无线网络接入因特网向远程用户终端发送警报信息,向远程用户传送监控图像。该吸尘器可为用户提供更安全的家庭监控。但是在该技术方案中,仅是提及摄像头是可以自动调节拍摄方向和焦距的摄像头,至于如何调节摄像头拍摄方向并没有提及。
发明内容
针对上述存在的技术不足,本发明的第一目的是提供一种摄像头具有好拍摄效果的地面清洁机器人***。本发明的第二目的是提供一种能简单实现摄像头拍摄方向调节地面清洁机器人***的控制方法。本发明的第三目的是提供一种利用上述具有好拍摄效果的地面清洁机器人***执行巡视任务的方法。
为了实现上述的第一目的,本发明采用如下技术方案:一种地面清洁机器人***,该***包括:
地面清洁机器人,所述的地面清洁机器人具有一个能够在地面上移动以及转动的机器人本体,所述的机器人本体包括一个外壳体、至少一个摄像头组件、清洁模块、无线通信模块和控制单元,所述的摄像头组件包括摄像头,所述的摄像头与所述的控制单元相信号连接;
便携式远程操作装置,其与所述的控制单元通过所述的无线网络通信单元实现信息交互,所述的便携式远程操作装置包括显示屏、用于向所述的控制单元发送控制机器人本体执行相应指令的信息发送单元,所述的摄像头能够将当前拍摄的实时图像实时传输给所述的便携式远程操作装置并呈现在所述的显示屏上,所述的信息发送单元具有一个至少部分能够被呈现在所述显示屏上的操作界面,所述的操作界面上具有若干个操作键,若干所述的操作键至少包括用于向所述的控制单元发送控制机器人本体执行在地面上移动指令的机器人移动操作键、用于向所述的控制单元发送控制机器人本体执行在地面上转向指令的机器人旋转操作键。
上述技术方案中,优选地,所述的便携式远程操作装置为手机或平板电脑或笔记本电脑或者远程监控器。
上述技术方案中,优选地,所述的便携式远程操作装置内存储有机器人本体所能移动区域范围的全程地图。
上述技术方案中,优选地,所述的机器人本体上设置有GPS定位单元,所述的显示屏上能够对外呈现所述的全程地图,并且所述的显示屏能够通过所述的GPS定位单元实时显示机器人本体在全程地图中的当前位置。
上述技术方案中,优选地,所述的全程地图与所述的实时图像能够同一时间呈现在所述的显示屏上。
上述技术方案中,优选地,所述的实时图像与所述的操作界面同时呈现在所述的显示屏上。
上述技术方案中,优选地,若干所述的操作键还包括用于向所述的控制单元发送开启摄像头与便携式远程操作装置之间的实时图像传输路径的摄像启用键。
上述技术方案中,优选地,所述的摄像头组件包括一能绕水平轴心线上下转动的上下转动支架、驱动所述的上下转动支架带动摄像头上下转动的电机,所述的摄像头安装在所述的上下转动支架上,所述的电机与所述的控制单元相信号连接,若干所述的操作键还包括用于向所述的控制单元发送控制所述电机使其驱使上下转动支架带动摄像头上下转动的摄像头上下转动操作键。
上述技术方案中,优选地,所述的外壳体包括一个顶壁和一个外圆周侧壁,所述的摄像头中的摄像头以及上下转动支架安装在所述的顶壁和外圆周侧壁的交接处。
为了实现上述第二目的,本发明采用如下技术方案:一种控制上地面清洁机器人***的方法,该方法包括利用所述的机器人旋转操作键控制机器人本体在地面上执行转向指令来调节摄像头拍摄方向的步骤。
为了实现上述第三目的,本发明采用如下技术方案:一种利用上述地面清洁机器人***执行巡视任务的方法,该方法包括步骤:
第一步骤,开启摄像头与便携式远程操作装置之间的实时图像传输路径,所述的摄像头拍摄的实时图像实时传输给所述的便携式远程操作装置并通过所述的显示屏呈现给用户;
第二步骤,利用机器人移动操作键以及机器人旋转操作键控制所述的机器人本体在待巡视区域内移动;
第三步骤,当所述的机器人本体移动到某一位置后,用户根据呈现在显示屏上的实时图像来确定是否需要改变当前位置下摄像头的拍摄方向,如需要,则利用机器人旋转操作键来调节摄像头的拍摄方向。
本发明的有益效果在于:本发明的***或方法中,能够通过机器人本体的转动带动摄像头拍摄角度的改变,使得机器人本体的摄像头在工作时,其拍摄方向可以很方便的变换,而相较于那些带有三维角度转换的摄像头来说,成本更加低。
附图说明
附图1为实施例一的地面清洁机器人***的示意图;
附图2为实施例一的机器人本体的结构原理图;
附图3为实施例一的机器人本体的立体示意图;
附图4为实施例一的机器人本体的主视示意图;
附图5为实施例一的摄像头组件的分解示意图;
附图6为实施例一的便携式远程操作装置的结构示意图;
附图7为实施例一中利用便携式远程操作装置的若干操作键控制机器人本体中摄像头调整拍摄方向和高度的效果示意图;
其中:100、地面清洁机器人;200、便携式远程操作装置;1、机器人本体;2、清洁模块;3、驱动模块;4、电源模块;5、控制单元;6、摄像头组件;7、外壳体;8、顶壁;9、外圆周侧壁;10、侧刷单元;11、行进轮;12、脚轮;13、收纳槽;14、支撑座;15、转动架;16、摄像头;17、底壁;18、电机;19、母接插端子;20、镜头底壳;21、镜头面壳;22、开口;23、摄像头模组;24、镜头;25、电机轴;26、电机固定架;27、电机压块;28、无线通信模块;29、显示屏;30、操作界面;31、摄像启用键;32、机器人移动操作键;33、机器人旋转操作键;34、摄像头上下转动操作键;35、全程地图;36、实时图像;37、GPS定位单元。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述:
实施例一:
如图1所示的地面清洁机器人***,该***由地面清洁机器人100和便携式远程操作装置200这两部分构成,便携式远程操作装置200通过互联网与地面清洁机器人100实现信息交互并控制地面清洁机器人100执行相应的指令。便携式远程操作装置200可以是手机或平板电脑或笔记本电脑或监视器。地面清洁机器人100是一种用于地面吸尘的清洁机器人,其在不需要用户实时控制的情况下,在待清洁区域行进同时通过从清洁区域的地面吸入杂质(例如,灰尘)来自动清洁待清洁区域的装置。该清洁机器人包括机器人本体1、充电座(图中未示出)等。
如图2所示,机器人本体1包括用于清洁地面的清洁模块2、用于驱动机器人本体1移动与/或转动的驱动模块3、用于向机器人本体1供电的电源模块4,用于控制机器人本体1的控制单元5、用于对机器人本体1所处的外界环境进行监视与/或用于机器人本体1移动时导航或避开障碍物的摄像头组件6、用于与便携式远程操作装置200远程通过互联网实现信息交互的无线通信模块28、GPS定位单元37。
如图3、4所示的机器人本体1,它具有一个外壳体7,外壳体7包括一个顶壁8、一个底壁17以及一个外圆周侧壁9。清洁模块包括设置在机器人本体1下底部的吸尘口、安装在吸尘口处用于将地面上的灰尘卷起的主刷单元(有些机器人仅有吸尘口、无主刷单元)、用于将清洁靠近墙壁的区域和角落区域的侧刷单元10。吸尘口一般设置在机器人本体下底部的前半部分上。吸尘口可用作吸入灰尘的灰尘入口。清洁模块还包括设置在机器人本体内的吸尘电机和集尘盒,吸尘电机用于使被引入到吸尘口的灰尘吸入到机器人本体1内部的集尘盒内。驱动模块包括设置在机器人本体一对行进轮11和脚轮12,根据行进控制信号使机器人本体1移动或360°转动。脚轮12能在机器人本体1为改变前进方向而发生旋转同时保持稳定的姿态。一对行进轮11按照对称的方式居中地分别布置在机器人本体的底部的两侧处。一对行进轮11可在清洁机器人的控制单元的控制下执行包括移动和旋转的运动操作。顶壁8和外圆周侧壁9的交接处具有一个收纳槽13,摄像头组件6安装在此收纳槽13上。
如图5所示的摄像头组件6,其包括支撑座14、转动架15、安装在摄像头16、驱动转动架15转动的电机18、数据输入输出公端子和接电公端子(图中未示出)。在该实施例中,数据输入输出公端子与接电公端子集成为一个公接插端子,该公接插端子通常位于支撑座14的外底部;收纳槽13的槽壁上对应设置了数据输入输出母端子与接电母端子,数据输入输出母端子与接电母端子也被集成为一个与公接插端子相对于的母接插端子19。转动架15包括一个球形镜头外壳,镜头外壳由镜头底壳20和镜头面壳21构成,镜头面壳21具有一个开口22,摄像头16包括摄像头模组23和镜头24,摄像头模组23收纳在在镜头面壳21内部,镜头24设置在镜头面壳21的开口22处。电机18设置在镜头底壳20内部,电机18具有一个电机轴25,电机轴25的轴心线沿水平方向设置且其一端部贯穿过镜头底壳20后支撑在支撑座14上,镜头底壳20内部设置有电机固定架26,电机18通过一个电机压块27固定在电机固定架26上。当电机轴25转动时,由镜头底壳20和镜头面壳21构成的镜头外壳随电机轴25一起绕其电机轴25的轴心线转动,即实现摄像头16上下转动。摄像头组件6中的支撑座14、转动架15、摄像头16、由数据输入输出端子与接电公端子组成的公接插端子以及电机一体设置形成一个模块化整体。当模块化的摄像头组件6安装在收纳槽9内时,公接插端子与母接插端子19实现连接,即摄像头组件6与机器人本体的控制单元实现数据信号连接以及电连接,从而摄像头16、电机18均与控制单元5相信号连接并由控制单元控制工作。
如图6所示的便携式远程操作装置200,其与机器人本体1内的控制单元6通过无线通信模块28实现信息交互,该实施例中,便携式远程操作装置200为一手机(此装置200也可以用平板电脑或笔记本电脑或者远程监控器来替代)。该便携式远程操作装置200具有触摸式显示屏29,摄像头16能够将当前拍摄的实时图像实时反馈给便携式远程操作装置200并通过其上的显示屏29对外显示;便携式远程操作装置200上还具有用于向控制单元5发送控制机器人本体1操作相应动作指令的信息发送单元,信息发送单元具有一个能够呈现在显示屏29上的操作界面30,操作界面30上具有若干个操作键。该实施例中,若干操作键包括用于向控制单元5发送开启摄像头16与便携式远程操作装置200之间的实时图像传输路径的摄像启用键31、用于向控制单元5发送控制机器人本体1执行移动指令的机器人移动操作键32、用于向控制单元5发送控制机器人本体1执行在转向指令的机器人旋转操作键33、用于向控制单元5发送控制电机18驱使转动支架15带动摄像头16上下转动的摄像头上下转动操作键34。上述的这些操作键为呈现在触摸式显示屏的触摸式操作键,操作键采用触摸形式能够极大的方便用户操作,当然,在其他实施例中,操作界面也可以采用显示屏和普通按压式操作键相结合的方式来替代。
为了使得便携式远程操作装置200能够对清洁机器人需要内存储有机器人本体所能移动区域范围的全程地图35。机器人本体1上的显示屏29上能够对外呈现该全程地图35,并且显示屏29能够通过GPS定位单元37实时显示机器人本体1在全程地图35中的当前位置。为了便于用户使用方便,全程地图35与摄像头16传送的实时图像36能够同一时间呈现在显示屏29上。
在该实施例中,机器人移动操作键32能控制机器人向前或向后(有些实施例中不具有向后方向移动的功能),按动此操作键32,机器人本体1能够在地面上执行向前或向后移动的指令。机器人旋转操作键33由向左、向右方向的旋转分键构成(即实现逆时针或顺时针转动,有些实施例中,只设一个向左或向右单方向的转动,其也能使得机器人本体在地面上360°转动),即当按动向左方向的旋转分键时,机器人本体1会向左侧转动,如还需向左侧方向移动一定距离,则待到其头部朝向左侧时,操作机器人移动操作键32则可使得机器人本体1向左侧移动一定的距离,向右以的旋转分键与此相似,再次不赘述。
下面结合如图7具体阐述一下远程控制上述地面清洁机器人***中摄像头工作的方法:首先利用摄像启用键31快速开启摄像头16与便携式远程操作装置200之间的实时图像传输路径,摄像头16拍摄的实时图像实时传输给便携式远程操作装置200并通过显示屏29呈现给用户,当需要调整摄像头16的拍摄方向时,操作机器人旋转操作键33使得机器人本体1向目标方向转动,从而实现了机器人本体1中摄像头16拍摄方向的改变;当需要调整摄像头16在上下方向上的拍摄高度时,操作摄像头上下转动操作键34使得摄像头16向上或向下翻转,从而实现机器人本体1中在上下方向上的拍摄高度的改变。该图中,①号机器人本体通过向左转向即可变成具有②号机器人本体的摄像头拍摄方向,①号机器人本体通过向后转向并移动一定距离后再转向就可获得③号机器人的摄像头拍摄高度。
下面阐述一下利用该实施例中的地面清洁机器人***执行巡视任务的方法,具体方法如下:
第一步骤,当用户需要机器人巡视时,利用摄像启用键31快速开启摄像头16与便携式远程操作装置200之间的实时图像传输路径,摄像头16拍摄的实时图像实时传输给便携式远程操作装置200并通过显示屏29呈现给用户。
第二步骤,当用户需要改变机器人本体1的当前巡视位置时,利用机器人移动操作键32和机器人旋转操作键33控制机器人本体1在待巡视区域内移动。
第三步骤,当机器人本体1移动到用户想要巡视的位置后,用户根据呈现在显示屏29上的实时图像来确定是否需要改变当前位置下摄像头18的拍摄方向,如需要,则利用机器人旋转操作键33来调节摄像头的拍摄方向以及利用摄像头上下转动操作键34来改变摄像头16上下拍摄高度,从而使得用户能够对机器人本体1所处位置的全局环境进行查看。
由于该实施例中的机器人旋转操作键33由向左、向右以及向后方向的旋转分键构成,因此,在该实施例中,也可以利用机器人移动操作键32中向前与/或机器人旋转操作键33中向后方向的旋转分键使得机器人本体向前或向后移动一定距离,通过改变拍摄距离来实现改变摄像头上下拍摄高度。
实施例二:
该实施例中,机器人***与实施一中的机器人***相类似,区别在于摄像头组件6和便携式远程操作装置200,具体为:在该实施例中,摄像头组件中缺少转动架15和电机18,摄像头是直接固定在支撑座上,摄像头本身不能相对支撑座上下转动。便携式远程操作装置中没有摄像头上下转动操作键,当摄像头需要扩大向上、或向下拍摄的范围时,控制机器人本体向前或向后移动即可。
利用该实施例中的便携式远程操作装置远程控制机器人本体中摄像头工作的方法:首先利用摄像启用键快速开启摄像头与便携式远程操作装置之间的实时图像传输路径,摄像头拍摄的实时图像实时传输给便携式远程操作装置并通过显示屏呈现给用户,当需要调整摄像头拍摄方向时,操作机器人旋转操作键使得机器人本体转向,从而实现机器人本体中摄像头拍摄方向的改变;当需要调整摄像头在上下方向上的拍摄高度时,操作机器人移动操作键与/或机器人旋转操作键中向后方向的旋转分键的使得机器人本体向前或向后移动一定距离,通过改变摄像头的拍摄距离也可实现机器人本体中摄像头在上下方向上的拍摄高度的改变。
利用该实施例中的地面清洁机器人***执行巡视任务的方法,具体方法如下:
第一步骤,当用户需要机器人巡视时,利用摄像启用键快速开启摄像头与便携式远程操作装置之间的实时图像传输路径,摄像头拍摄的实时图像实时传输给便携式远程操作装置并通过显示屏呈现给用户。
第二步骤,当用户需要改变机器人本体的当前巡视位置时,利用机器人移动操作键控制机器人本体1在待巡视区域内移动。
第三步骤,当机器人本体移动到用户想要巡视的位置后,用户根据呈现在显示屏上的实时图像来确定是否需要改变当前位置下摄像头的摄像角度,如需要,则利用机器人旋转操作键来调节摄像头的拍摄方向以及利用机器人移动操作键中向前或向后的移动分键来改变摄像头拍摄角度从而实现改变摄像头上下拍摄高度,进而使得用户能够对机器人本体所处位置的全局环境进行查看。
在其他实施例中,可以不单独设立摄像启用键31,摄像头16与便携式远程操作装置200之间的实时图像传输路径在便携式远程操作装置200开启后即默认启动。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地面清洁机器人***,其特征在于:该***包括:
地面清洁机器人,具有一个能够在地面上移动以及转动的机器人本体,所述的机器人本体包括一个外壳体、至少一个摄像头组件、清洁模块、无线通信模块和控制单元,所述的摄像头组件包括摄像头,所述的摄像头与所述的控制单元相信号连接;
便携式远程操作装置,其与所述的控制单元通过所述的无线网络通信单元实现信息交互,所述的便携式远程操作装置包括显示屏、用于向所述的控制单元发送控制机器人本体执行相应指令的信息发送单元,所述的摄像头能够将当前拍摄的实时图像实时传输给所述的便携式远程操作装置并呈现在所述的显示屏上,所述的信息发送单元具有一个至少部分能够被呈现在所述显示屏上的操作界面,所述的操作界面上具有若干个操作键,若干所述的操作键至少包括用于向所述的控制单元发送控制机器人本体执行在地面上移动指令的机器人移动操作键、用于向所述的控制单元发送控制机器人本体执行在地面上转向指令的机器人旋转操作键。
2.根据权利要求1所述的地面清洁机器人***,其特征在于:所述的便携式远程操作装置为手机或平板电脑或笔记本电脑或者远程监控器。
3.根据权利要求2所述的地面清洁机器人***,其特征在于:所述的便携式远程操作装置内存储有机器人本体所能移动区域范围的全程地图。
4.根据权利要求3所述的地面清洁机器人***,其特征在于:所述的机器人本体上设置有GPS定位单元,所述的显示屏上能够对外呈现所述的全程地图,并且所述的显示屏能够通过所述的GPS定位单元实时显示机器人本体在全程地图中的当前位置。
5.根据权利要求4所述的地面清洁机器人***,其特征在于:所述的全程地图与所述的实时图像以及操作界面能够同一时间呈现在所述的显示屏上。
6.根据权利要求1所述的地面清洁机器人***,其特征在于:若干所述的操作键还包括用于向所述的控制单元发送开启摄像头与便携式远程操作装置之间的实时图像传输路径的摄像启用键。
7.根据权利要求4所述的地面清洁机器人***,其特征在于:所述的摄像头组件包括一能绕水平轴心线上下转动的上下转动支架、驱动所述的上下转动支架带动摄像头上下转动的电机,所述的摄像头安装在所述的上下转动支架上,所述的电机与所述的控制单元相信号连接,若干所述的操作键还包括用于向所述的控制单元发送控制所述电机使其驱使上下转动支架带动摄像头上下转动的摄像头上下转动操作键。
8.根据权利要求7所述的地面清洁机器人***,其特征在于:所述的外壳体包括一个顶壁和一个外圆周侧壁,所述的摄像头中的摄像头以及上下转动支架安装在所述的顶壁和外圆周侧壁的交接处。
9.一种控制上权利要求1~8中任意一项所述的地面清洁机器人***的方法,其特征在于:该方法包括利用所述的机器人旋转操作键控制机器人本体在地面上执行转向指令来调节摄像头拍摄方向的步骤。
10.一种利用上述权利要求1~8中任意一项所述的地面清洁机器人***执行巡视任务的方法,其特征在于:该方法包括步骤:
第一步骤,开启摄像头与便携式远程操作装置之间的实时图像传输路径,所述的摄像头拍摄的实时图像实时传输给所述的便携式远程操作装置并通过所述的显示屏呈现给用户;
第二步骤,利用机器人移动操作键以及机器人旋转操作键控制所述的机器人本体在待巡视区域内移动;
第三步骤,当所述的机器人本体移动到某一位置后,用户根据呈现在显示屏上的实时图像来确定是否需要改变当前位置下摄像头的拍摄方向,如需要,则利用机器人旋转操作键来调节摄像头的拍摄方向。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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