CN109008840A - 一种墙面修复机器人 - Google Patents

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周其
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Abstract

本发明涉及一种墙面修复机器人，该机器人包括主体单元、控制单元、图像获取单元、墙面识别单元、污迹识别单元、清洁单元、修补单元、存储单元、移动单元、电源单元，这些单元之间通信连接；该机器人可以自动的识别出墙面污迹大量呈现的墙面位置，将该位置的墙面进行集中的修复处理，对于需要修复的面积过大时，需要基于用户反馈进行墙面修复，而对于连续的污迹区域则考虑优先的修复，在基本清洁的基础上进行人性化的修复方式，使得用户可以放心的将墙面交付给机器人打理，提高了用户体验。

Description

一种墙面修复机器人
【技术领域】
本发明属于智能家居和计算机领域，尤其涉及一种智能家用机器人。
【背景技术】
目前，家庭服务机器人市场俨然已经进入高速发展期，整个产业已经站上风口。但是目前的家用服务机器人形式还比较单一，能够真正走入家庭的更不多，主要形式还仅仅是扫地机器人和具有简单交流功能的玩具机器人。此外，随着工作节奏的加快、人们生活压力的增加，人们没有时间来进行房间的深度打扫，而随着人民生活水平的提高，急需机器人来帮助家庭进行清洁，这从扫地机器人的火爆就可以看出。因此，目前针对墙面的清洁装置均不具备智能化的特点，只能称之为清洁工具而已，这些清洁工具不能主动思考，用户需要参与才能针对墙面进行清洁。此外，对很多家庭，尤其是有小孩的家庭，墙面和地面一样往往不能脏的很快，小孩经常会在墙面上写写画画，磕磕碰碰，因此，急需一种可以自动的进行墙面修复的机器人设备，为此，本发明提出一种墙面修复机器人，可以自动的识别出墙面污迹大量呈现的墙面位置，将该位置的墙面进行集中的修复处理，对于需要修复的面积过大时，需要基于用户反馈进行墙面修复，而对于连续的污迹区域则考虑优先的修复，在基本清洁的基础上进行人性化的修复方式，使得用户可以放心的将墙面交付给机器人打理，提高了用户体验。
【发明内容】
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种墙面修复机器人，其特征在于，包括主体单元、控制单元、图像获取单元、墙面识别单元、污迹识别单元、清洁单元、修补单元、存储单元、移动单元、电源单元，这些单元之间通信连接；
图像获取单元用于在位置X获取预设大小的墙面方向的墙面辩识图像CX，并返回获取到的墙面辩识图像CX；还用于在位置X获取区域集合{Al}的清洁完成图像集合{CAl}，并返回获取到的清洁完成图像集合{CAl}；
墙面识别单元用于将获取的墙面辩识图像CX和墙面样本图像作比对，以确定该获取的墙面辩识图像是否为墙面图像，如果是，则返回位置X及其关联的墙面辩识图像CX；
污迹识别单元用于获取位置X及其关联的墙面辩识图像，并确定该墙面辩识图像中是否包含污迹区域，如果是，则将该墙面辩识图像划分为U个区域，确定其中的污迹区域，返回位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}；如果否，则返回无污迹消息给控制单元；
清洁单元用于在接收到清洁消息后，获取位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}；对该位置X关联的每个区域Al进行清洁；清洁完毕后，给控制单元发送清洁完成消息、位置X及其关联的区域编号集合{Al}；
控制单元用于对图像获取单元的图像获取进行控制，对移动单元的移动进行控制，对清洁单元的清洁进行控制，对污迹识别单元的识别进行控制，对墙面识别单元的识别进行控制，对存储单元的存储进行控制；
修补单元用于对位置X关联的每个区域编号集合{Al}中的区域Al进行修补；修补的方式可以是重新喷漆等方式。
进一步的，控制单元还用于在接收到清洁完成消息后，获取位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}，并将该位置X和区域编号集合{Al}发送给图像获取单元，接收图像获取单元返回的该区域编号集合{Al}对应的清洁完成图像集合{CAl}，计算该区域Al的像素值均值和墙面样本图像的像素值均值的比值S；如果S>ST4，则判断该区域Al的清洁完成不合格，记录该区域编号Al在新的污迹区域编号集合中，否则，判断该区域Al的清洁完成合格，不记录该区域编号。
进一步的，控制单元还用于当全部清洁完成图像集合{CAl}中的区域均判断完成后，如果新的区域编号集合中的元素个数大于等于第一阈值T1，则发送修补消息给修补单元，同时发送该位置X及其关联的新的区域编号集合{Al}。
进一步的，如果新的区域编号集合中的元素个数小于第一阈值T1且大于第二阈值T2，则再次发送清洁消息给清洁单元，同时发送该位置X及其关联的新的区域编号集合{Al}。
进一步的，如果新的区域编号集合中的元素个数小于等于第二阈值T2，则控制移动单元移动到下一位置X，以对该下一位置X对应的墙面进行处理。
进一步的，修补单元还用于计算所有区域A1的大小总和，如果大小总和大于第一大小阈值K1，则需要将该区域编号集合{Al}对应的墙面辨识图像发送给用户，并获取用户的反馈，并基于用户反馈进行下一步的操作，如果用户反馈同意进行修补，则按照用户反馈的修补方式进行修补。
进一步的，如果大小总和小于第二大小阈值K2，则直接对每个区域A1进行修补。
进一步的，如果大小总和小于等于第一大小阈值K1且大于等于第二大小阈值K2，则选择关键区域进行修补。
进一步的，通过无线的方式发送图像数据以及获取用户反馈；将修补方式选项一起发送给用户，用户如果同意进行修补，可以在集中待选的修补方式中进行选择，如果用户不选择任何一种修补方式且同意修补，则采用默认的修补方式进行修补。
进一步的，关键区域的选择方式是：选择相互连接的区域作为关键区域。
本发明的有益效果包括：能够自动的识别出墙面污迹大量呈现的墙面位置，将该位置的墙面进行集中的修复处理，对于需要修复的面积过大时，需要基于用户反馈进行墙面修复，而对于连续的污迹区域则考虑优先的修复，在基本清洁的基础上进行人性化的修复方式，使得用户可以放心的将墙面交付给机器人打理，提高了用户体验。
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是墙面修复机器人总体架构图。
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见附图1，其示出了本发明所应用的一种墙面修复机器人。该机器人包括主体单元、控制单元、图像获取单元、墙面识别单元、污迹识别单元、清洁单元、修补单元、存储单元、移动单元、电源单元，这些单元之间通信连接。
主体单元起到容纳和支撑的作用；主体结构可以呈人形，宠物形等。
主体单元用于容纳控制单元，墙面识别单元、污迹识别单元、存储单元、电源单元；用于支撑图像获取单元、清洁单元、修补单元和移动单元；
图像获取单元用于在位置X获取预设大小的墙面方向的墙面辩识图像CX，并返回获取到的墙面辩识图像CX；还用于在位置X获取区域集合{Al}的清洁完成图像集合{CAl}，并返回获取到的清洁完成图像集合{CAl}；
墙面识别单元用于将获取的墙面辩识图像CX和墙面样本图像作比对，以确定该获取的墙面辩识图像是否为墙面图像，如果是，则返回位置X及其关联的墙面辩识图像CX；
墙面样本图像可以由用户获取或者指定，还可以通过机器人学习来确定；
将获取的墙面辩识图像CX和墙面样本图像作比对，以确定该墙面方向获取的墙面辩识图像是否为墙面图像，具体为：分别计算墙面辨识图像CX和墙面样本图像的像素值均值，计算该墙面辨识图像CX的像素值均值和墙面样本图像的像素值均值的比值S，当S<ST1时，则认为获取的墙面辩识图像为墙面图像；ST1为预设值；
污迹识别单元用于获取位置X及其关联的墙面辩识图像，并确定该墙面辩识图像中是否包含污迹区域，如果是，则确定污迹区域集合，返回位置X及其关联的污迹区域编号集合；如果否，则返回无污迹消息给控制单元；
确定该墙面辩识图像中是否包含污迹区域，具体为：如果S<ST1且log2S>ST2则认为包含污迹区域；如果log2S<＝ST2则认为不包含污迹区域；如果包含污迹区域，则针对墙面辩识图像识别其中的污迹区域；其中ST1>ST2，且ST1、ST2为预设值；
针对墙面辩识图像CX识别其中的污迹区域具体为：将该墙面辩识图像划分为U个区域，针对每个区域Al(1＝<l<＝U)，分别计算区域Al和墙面样本图像的像素值均值，计算该区域Al的像素值均值和墙面样本图像的像素值均值的比值S，当S>ST3时，则判断该区域为污迹区域，记录该区域的编号Al，否则判断该区域为非污迹区域；在整个墙面辩识图像CX的所有U个区域均判断完毕后，返回所有的污迹区域编号集合{Al}；污迹区域集合中元素的数目小于等于U；
清洁单元用于在接收到清洁消息后，获取位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}；对该位置X关联的每个区域Al进行清洁；针对每个区域Al清洁第一预定时间T1，清洁完毕后，给控制单元发送清洁完成消息、位置X及其关联的区域编号集合{Al}；在该第一预定时间内，清洁单元可以采用第一种清洁方式进行清洁；
控制单元用于控制移动单元移动到位置X，并通知图像获取单元在位置X进行图像获取；控制单元采用导航算法计算需要移动到的所有位置X，基于所有位置X进行图像获取可以覆盖到所有室内墙面；
还用于接收墙面识别单元返回的位置X及其关联的墙面辩识图像CX，并发送给污迹识别单元；如果接收到污迹识别单元返回的无污迹消息则控制移动单元移动到下一位置X，以对该下一位置X对应的墙面进行处理；如果接收到污迹识别单元返回的位置X及其关联的污迹区域编号集合，则将其发送给清洁单元，并同时发送清洁消息；
还用于在接收到清洁完成消息后，获取位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}，并将该位置X和区域编号集合{Al}发送给图像获取单元，接收图像获取单元返回的该区域编号集合{Al}对应的清洁完成图像集合{CAl}，计算该区域Al的像素值均值和墙面样本图像的像素值均值的比值S；如果S>ST4，则判断该区域Al的清洁完成不合格，记录该区域编号Al在新的污迹区域编号集合中，否则，判断该区域Al的清洁完成合格，不记录该区域编号；当全部清洁完成图像集合{CAl}中的区域均判断完成后，如果新的区域编号集合中的元素个数大于等于第一阈值T1，则发送修补消息给修补单元，同时发送该位置X及其关联的新的区域编号集合{Al}；如果新的区域编号集合中的元素个数小于第一阈值T1且大于第二阈值T2，则再次发送清洁消息给清洁单元，同时发送该位置X及其关联的新的区域编号集合{Al}；如果新的区域编号集合中的元素个数小于等于第二阈值T2，则控制移动单元移动到下一位置X，以对该下一位置X对应的墙面进行处理；ST4和ST5均为预设值；如果不合格的区域个数比较少，则可以认为清洁基本合格，直接处理下一个墙面位置；
如果位于同一个位置的污迹数量过多，则可能通过简单的清洁不能达到期望的效果，而且一次性的针对过多的墙面区域进行清洁，可能会破坏墙面，此时，可以考虑直接进行墙面修补的方式进行彻底的清洁；
修补单元用于对位置X关联的每个区域编号集合{Al}中的区域Al进行修补；修补的方式可以是重新喷漆等方式；
修补单元还用于计算所有区域A1的大小总和，如果大小总和大于第一大小阈值K1，则需要将该区域编号集合{Al}对应的墙面辨识图像发送给用户，并获取用户的反馈，并基于用户反馈进行下一步的操作，具体的，如果用户反馈同意进行修补，则按照用户反馈的修补方式进行修补；如果大小总和小于第二大小阈值K2，则直接对每个区域A1进行修补；如果大小总和小于等于第一大小阈值K1且大于等于第二大小阈值K2，则选择关键区域进行修补；优选的，可以通过无线的方式发送图像数据以及获取用户反馈；
优选的：将修补方式选项一起发送给用户，用户如果同意进行修补，可以在集中待选的修补方式中进行选择，如果用户不选择任何一种修补方式且同意修补，则采用默认的修补方式进行修补；
关键区域的选择方式是：选择相互连接的区域作为关键区域；如果区域之间相互连接相邻，则墙面可能会呈现出成片的污迹效果，因此，对此类污迹重点进行处理，而对离散的污迹区域可以等待后续清洁修补过程中的进一步的处理；
考虑到如果修补的面积过大，可能会影响到用户接下来的生活安排，因此，在进行较大面积的修补时，需要和用户进行主动沟通；如果修补范围很小，不容易观查到或者基本不会影响到用户居住生活，则直接进行修补；
移动单元用于在控制单元的控制下在移动到指定位置，例如：移动到位置X以方便图像获取单元进行图像获取，移动到合适的位置方便清洁单元进行清洁，移动到合适的位置方便修补单元进行修补等；
存储单元用于存储所有的中间数据；
电源用于对上述组件供电，优选移动可充电式电池组。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种墙面修复机器人，其特征在于，该墙面修复机器人包括主体单元、控制单元、图像获取单元、墙面识别单元、污迹识别单元、清洁单元、修补单元、存储单元、移动单元、电源单元，这些单元之间通信连接；
图像获取单元用于在位置X获取预设大小的墙面方向的墙面辩识图像CX，并返回获取到的墙面辩识图像CX；还用于在位置X获取区域集合{Al}的清洁完成图像集合{CAl}，并返回获取到的清洁完成图像集合{CAl}；
墙面识别单元用于将获取的墙面辩识图像CX和墙面样本图像作比对，以确定该获取的墙面辩识图像是否为墙面图像，如果是，则返回位置X及其关联的墙面辩识图像CX；
污迹识别单元用于获取位置X及其关联的墙面辩识图像，并确定该墙面辩识图像中是否包含污迹区域，如果是，则将该墙面辩识图像划分为U个区域，确定其中的污迹区域，返回位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}；如果否，则返回无污迹消息给控制单元；
清洁单元用于在接收到清洁消息后，获取位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}；对该位置X关联的每个区域Al进行清洁；清洁完毕后，给控制单元发送清洁完成消息、位置X及其关联的区域编号集合{Al}；
控制单元用于对图像获取单元的图像获取进行控制，对移动单元的移动进行控制，对清洁单元的清洁进行控制，对污迹识别单元的识别进行控制，对墙面识别单元的识别进行控制，对存储单元的存储进行控制；
修补单元用于对位置X关联的每个区域编号集合{Al}中的区域Al进行修补。
2.根据权利要求1所述的墙面修复机器人，其特征在于，控制单元还用于在接收到清洁完成消息后，获取位置X及其关联的污迹区域编号集合{Al}，并将该位置X和区域编号集合{Al}发送给图像获取单元，接收图像获取单元返回的该区域编号集合{Al}对应的清洁完成图像集合{CAl}，计算该区域Al的像素值均值和墙面样本图像的像素值均值的比值S；如果S>ST4，则判断该区域Al的清洁完成不合格，记录该区域编号Al在新的污迹区域编号集合中，否则，判断该区域Al的清洁完成合格，不记录该区域编号。
3.根据权利要求2所述的墙面修复机器人，其特征在于，控制单元还用于当全部清洁完成图像集合{CAl}中的区域均判断完成后，如果新的区域编号集合中的元素个数大于等于第一阈值T1，则发送修补消息给修补单元，同时发送该位置X及其关联的新的区域编号集合{Al}。
4.根据权利要求3所述的墙面修复机器人，其特征在于，如果新的区域编号集合中的元素个数小于第一阈值T1且大于第二阈值T2，则再次发送清洁消息给清洁单元，同时发送该位置X及其关联的新的区域编号集合{Al}。
5.根据权利要求4所述的墙面修复机器人，其特征在于，如果新的区域编号集合中的元素个数小于等于第二阈值T2，则控制移动单元移动到下一位置X，以对该下一位置X对应的墙面进行处理。
6.根据权利要求1所述的墙面修复机器人，其特征在于，修补单元还用于计算所有区域A1的大小总和，如果大小总和大于第一大小阈值K1，则需要将该区域编号集合{Al}对应的墙面辨识图像发送给用户，并获取用户的反馈，并基于用户反馈进行下一步的操作，如果用户反馈同意进行修补，则按照用户反馈的修补方式进行修补。
7.根据权利要求6所述的墙面修复机器人，其特征在于，如果大小总和小于第二大小阈值K2，则直接对每个区域A1进行修补。
8.根据权利要求6所述的墙面修复机器人，其特征在于，如果大小总和小于等于第一大小阈值K1且大于等于第二大小阈值K2，则选择关键区域进行修补。
9.根据权利要求6所述的墙面修复机器人，其特征在于，通过无线的方式发送图像数据以及获取用户反馈；将修补方式选项一起发送给用户，用户如果同意进行修补，可以在集中待选的修补方式中进行选择，如果用户不选择任何一种修补方式且同意修补，则采用默认的修补方式进行修补。
10.根据权利要求8所述的墙面修复机器人，其特征在于，关键区域的选择方式是：选择相互连接的区域作为关键区域。
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